grados estructurales de la madera aserrada de eucalipto nitens ...
Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ1
UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MADERAS
FABRICACION DE OSB Y CONTRACHAPADO A
PARTIR DE EUCALYPTUS NITENS: ANALISIS DEL
COMPORTAMIENTO EN PROCESO
AUTORES: ARCOS SANCHEZ, PATRICIO EDUARDO - ALLEN
MERELLO, JAVIER EDUARDO
PROFESORES GUIA: BALLERINI ARROYO, ALDO - BUSTOS AVILA,
CECILIA DEL CARMEN - GACITUA ESCOBAR, WILLIAM A.
MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DEINGENIERO CIVIL EN INDUSTRIAS FORESTALES
CONCEPCION, 2005
AGRADECIMIENTOS.
Les manifestamos nuestra gratitud a cada una de las personas que contribuyeron a nuestra
formación personal.
Agradecer ante nada a Dios por el conocimiento, sabiduría, inteligencia, energía y fuerza
que nos brindo durante esta etapa de nuestras vidas.
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De todo corazón queremos agradecer a nuestros padres y familias, que nos entregaron
todo el amor necesario para luchar y poder obtener los objetivos planteados durante el
desarrollo de nuestra educación, así como en nuestra vida.
A nuestros queridos compañeros con quienes compartimos una de las etapas mas
importantes de nuestra vida, además de sabiduría, penas y alegrías, donde con la ayuda de
cada uno logramos cumplir nuestras metas y sueños.
A nuestros profesores guías por entregarnos todo su apoyo académico y profesional
dentro de la difícil tarea que es el seminario de titulación.
Agradecer a las empresas Oxiquim S. A. y Forestal MININCO S. A. Por facilitar eladhesivo y madera, respectivamente, para la realización de este proyecto.
A las personas del centro de materiales compuestos (C. M. C), en especial a Mario
Núñez, Cynthia Droguett, y Alfredo W., por darnos todo su apoyo, paciencia y confianza
en la realización de este proyecto.
RESUMEN
Diferentes variables de fabricación fueron utilizadas para la determinación de la mejor
condición edad-proceso en tableros OSB-O2 y contrachapados, a partir de diferentes edades
del Eucalyptus Nitens. Se utilizaron diversas cantidades de adhesivo, tiempos de prensado,
temperaturas, y edad. Se fabricaron 3 tableros por condición, estableciendo un
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procedimiento secuencial del proceso, similar al de la industria de este tipo de tableros, con
la diferencia que se idearon algunos mecanismos para mejorar la calidad de las hojuelas y
chapas que conformaron estos tableros.
Para la fabricación de OSB, se utilizaron 2 razones de encolado (5 y 10%), 2 factores de
prensado (0,5 y 0,25 min/mm), 2 temperaturas de prensado (200 y 190 ºC) y 2 edades de la
madera (5 y 8 años), lo que entregó un total de 16 condiciones diferentes.
Para la fabricación de contrachapados de 5 capas, se utilizaron 2 gramajes (210 y 230
g/m2), 2 factores de prensado (0,8 y 0,4 min/mm), 2 temperaturas de prensado (130 y 150
ºC) y 2 edades de la madera (8 y 12 años), lo que entregó un total de 16 condiciones
diferentes.
Se evaluaron las propiedades físico-mecánicas de la madera según la Norma Chilena of. n°
5. Para los tableros OSB se evaluaron tanto propiedades físicas como mecánicas, donde en
ésta última se analizaron las propiedades de tracción perpendicular y flexión. En el caso de
los tableros contrachapados se evaluó la adherencia mediante el ensayo mecánico de cizalle
para poder encontrar una relación entre los cambios de las variables de fabricación y la
resistencia en la línea de cola ensayada.
Se realizó un análisis microdieléctrico in situ del fraguado de adhesivo fenol formaldehído
en la fabricación de tableros OSB y contrachapados a escala de laboratorio. Con el análisis
microdieléctrico se determinó la movilidad iónica a través de la variable viscosidad iónica,
la cual fue medida utilizando sensores desechables, insertos en el centro de los tableros.
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Los resultados de las propiedades físicas y mecánicas del “Eucalyptus Nitens” mostraron
principalmente que a una mayor edad de la madera la densidad básica aumenta, mientras
que en las propiedades mecánicas la edad de 8 años presenta mejores valores.
Se determinó que los tableros OSB fabricados con razones de encolado y tiempos de
prensado mayores presentaban mejores características en las propiedades físico-mecánicas.
Además, se observó que no había mayor influencia al usar 190 o 200 ºC, y que la edad de 5
años entrega mejores resultados en flexión, mientras que para tracción perpendicular (IB) la
edad de 8 años es mejor.
En el caso de los tableros contrachapados, los valores de cizalle obtenidos para las dos
edades empleadas (8 y 12 años) y gramajes (210 y 230 g/m2) no presentan diferencias
significativas, pero no así el aumento del tiempo de prensado y temperatura, que fue donde
se alcanzaron las mejores condiciones (0,8 min/mm y 150 ºC).
El análisis microdieléctirico posibilitó la disminución de los ciclos de prensado, los que en
la mayoría de los casos cumplieron con los estándares requeridos por las respectivas
normas.
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CAPITULO I.
1.1 INTRODUCCION.
Hace 40 años los primeros retoños de Eucalyptus nitens echaron raíces en
suelo chileno. El Instituto Forestal (Infor) iniciaba así lo que sería un largo
recorrido de ensayos y experimentos, investigando los atributos y lascaracterísticas de esta especie con miras a su posible adaptación en estas tierras.
A mediados de los años ochenta, convencidos del potencial que este árbol
ofrecía para nuestro país, el Infor lo incluyó en su programa de desarrollo junto
con otras variedades de Eucalyptus, incluyendo glóbulus y camaldulensis.
Posteriormente, a comienzos de la década pasada, el nitens daría un paso
decisivo con las primeras plantaciones industriales.
Es que las ventajas de esta especie, tales como su gran crecimiento,
adaptabilidad y resistencia, junto con las propiedades de su madera, permiten
generar importantes expectativas para su desarrollo comercial. Por eso, desde
hace un tiempo se viene preparando el terreno para una producción forestal
basada en nitens a partir de diferentes seminarios y encuentros académicos que
han analizado las perspectivas comerciales, mercados y productos potenciales.
Mientras tanto, organismos como Infor, CONAF y algunas universidades han
estado trabajando junto a empresarios forestales y ya han constituido redes de
coordinación e información.
Al mismo tiempo, investigaciones lideradas por la Universidad del Bío-Bio,
la Universidad Austral de Valdivia, el Infor, algunas empresas chilenas y centros de
investigación en Australia y Nueva Zelanda, están demostrando que el nitens
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ofrece grandes posibilidades para los mercados mundiales de la madera.
Actualmente, en Chile hay 376.786 hectáreas plantadas de Eucalyptus, de
las cuales poco más de un tercio (130 mil) corresponden a nitens
(www.infor.cl/webinfor/tapa/noticias/2004/julio). El resto corresponde
mayoritariamente a la variedad glóbulus, que se usa como materia prima para
obtener celulosa de fibra corta, apta para la fabricación de papeles para impresión
y también muy apreciado para la elaboración de pulpa.
De acuerdo con cifras del Infor, la disponibilidad de madera pulpable de
Eucalyptus nitens en Chile para el 2003 fue de 1,7 millones m3, versus 2,9 millones
de m3 de glóbulus. Para el 2010 se estima una disponibilidad de 3 millones de
metros cúbicos de nitens y 4,4 millones de m3 de glóbulus. Sin embargo, el
nitens tiene un alto potencial para su uso no sólo en la elaboración de pulpa, sino
que también en manufacturas de mayor valor agregado, como muebles, paneles,
molduras y chapas. (www. Infor. Cl/webinfor/PW-nitens/2004).
El desarrollo de esta especie enfrenta perspectivas muy auspiciosas a nivelmundial y nacional. En el contexto mundial, la especie se comercializa como
“madera blanca” y está reemplazando al ramis, una especie muy requerida en
Estados Unidos pero que actualmente se encuentra en peligro de extinción. En
general, las especies más productivas de eucaliptos, con una moderada densidad,
pueden barnizarse para adquirir semejanza con varias especies tropicales. Las
desventajas radican básicamente en las rajaduras de la madera, lo que puede
solucionarse a través de la silvicultura, métodos adecuados de cosecha yprogramas de secado.
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1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo general.
• Estudiar la procesabilidad del Eucalyptus nitens en la fabricación de
tableros contrachapados y tableros de hojuelas orientadas (OSB)
1.2.2 Objetivos específicos.
• Caracterizar física y mecánicamente la madera de Eucalyptus nitens.
• Determinar el efecto de algunas variables operacionales en la fabricación
de tableros contrachapados y OSB experimentales.
• Evaluar el comportamiento del adhesivo en la línea de cola central
mediante monitoreo microdieléctrico.
• Evaluar la interacción madera adhesivo en los productos a desarrollar, por
medio de propiedades mecánicas.
• Establecer ventajas y eventuales dificultades en la utilización del Eucalyptus
nitens en el proceso de producción.
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CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES
2.1 SITUACIÓN FORESTAL
La superficie continental de Chile es de 75,7 millones de hectáreas, de las
cuales la mitad tiene aptitud forestal, el resto son desiertos, glaciares y otras áreasdonde los bosques no pueden crecer. Aun así, quedan bastas extensiones de
territorio donde pueden desarrollarse vigorosos bosques naturales o plantaciones
forestales (www.conaf.cl/html/estadisticas/nacional).
En el gráfico N° 2.1, se puede apreciar los distintos tipos de uso actual que
se le puede hacer al suelo.
Gráfico N° 2.1: Uso actual del suelo nacional, www.conaf.cl/html/estadisticas/nacional.
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2.2 PLANTACIONES
Chile posee un total de cerca de 16 millones de hectáreas de bosques, de
las cuales un 13,5% (2,2 millones ha.) corresponde a cultivos forestales
destinados a la producción de madera. Ellas se concentran principalmente en las
regiones VII y VIII, las que suman casi un millón de hectáreas. El resto son
bosques nativos en distintos niveles de desarrollo.
Hoy, Chile cuenta con un patrimonio de 2,1 millones de hectáreas de
plantaciones forestales, principalmente pino Insigne (o radiata) y Eucalyptus, pero
también existe Atriplex forrajero (arbusto), Tamarugo, Álamo, pino oregón, Raulí y
otras especies, www.infor.cl/estadisticas/2002_2003.
Los cultivos forestales en el ámbito productivo, figuran como uno de los
mejores ejemplos de desarrollo sustentable, dado su carácter renovable y la
optimización del uso de la tierra que representa en relación con cultivos anuales.
En Chile, poco más del 13% del patrimonio del bosque sustentan un 85% de laeconomía forestal chilena.
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A continuación, se expondrán gráficamente la superficie de cultivos
forestales.
Gráfico N° 2.2: Superficie de cultivos forestales, fuente: INFOR, 2002-2003.
Los bosques nativos cubren en Chile una superficie aproximada de 13.4
millones de hectáreas, lo que representa el 17,8% de la superficie del territorio
nacional. En tanto, las plantaciones forestales, principalmente de Pinus radiata y
especies del género Eucalyptus, abarcan un 4.2% de la superficie del territorio
nacional. Por su parte, el bosque mixto alcanza una superficie de 87.625hectáreas.
A continuación se darán a conocer en mayor detalle las plantaciones
forestales según especie.
Tabla N° 2.1: Plantaciones forestales según especie a diciembre del 2000.
SUPERFICIE(ha)
TOTAL 1.989.101Pino Radiata 1.474.773Eucalipto 358.616Atriplex 52.894Tamarugo 20.660Pino Oregon 14.286Alamo 4.151Algarrobo 3.505Otras Especies 60.216
ESPECIE
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Fuente: INFOR, Boletín estadístico 79, “Estadísticas Forestales 2000”.
2.3 CARACTERÍSTICAS DE LA MADERA.
2.3.1 Descripción de la especie.
El Eucalyptus nitens es la especie de mayor crecimiento volumétrico
existente entre la VIII y X región, pero su potencialidad en la actualidad está
cautiva hacia productos pulpables de bajo precio en el mercado.
El Eucalyptus nitens despierta interés por ciertas características que
resultan ser una ventaja sobre otras especies de eucaliptos, de las cuales es
posible mencionar:
• Mayor velocidad de crecimiento que Eucalyptus regans en plantaciones sobre15 años.
• Mayor resistencia al frío.
• Considerable adaptación a zonas montañosas heladas y lluviosas con índices
de agua caída mayores a 1000 mm anuales.
• Alto grado de sobrevivencia a la siguiente rotación.
• La madera presenta un colorido claro.
•
Moderadamente denso.
En Chile se han establecido más de 330.000 ha de plantaciones de varias
especies de Eucalyptus (INFOR, 23/07/2004), siendo el E. Glóbulus la principal
(80%), seguido por E. Nitens (20%). Esta última es una de las especies más
exitosas entre las ensayadas en el proyecto de Introducción de especies del
Instituto Forestal principalmente entre la VIII y X regiones y presenta incrementos
cercanos entre 30 y 45 m3/ha/año, en comparación a los 20 a 25 m3/ha/año
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presentados por E. Glóbulus. En la décima región se han medido individuos de
40 centímetros de diámetro a los 11 años de edad, registrándose además,incrementos marginales entre los 3 y 4 años de edad de 70 m3/ha/año.
Una importante razón de porque esta especie ha sido utilizada más
intensamente a partir de los últimos 10 años, aparte de sus superiores
incrementos volumétricos, es por su mayor resistencia a las bajas temperaturas.
Por esta razón, en aquellos sitios donde el glóbulus presenta problemas por la
presencia de heladas o temperaturas bajo cero, el nitens se adapta perfectamente.
Por esta razón, las plantaciones con E. Nitens fueron establecidas para su uso
como madera pulpable, en cortas rotaciones (10 a 14 años, e incluso 7 a 8 años).
Sin embargo, en la actualidad se reconoce que el rendimiento pulpable del nitens
es menor que el glóbulus. A este respecto se han evidenciado rechazos en
canchas de acopio de metros ruma de esta especie. Según algunos
antecedentes el problema radica principalmente en la menor densidad del E.
Nitens, siendo su uso no adecuado para los sistemas de pulpaje actualmenteexistentes.
Esta situación podría afectar en el futuro a las empresas y los pequeños
propietarios que han establecido plantaciones con esta especie apostando a su
rápido crecimiento y adaptabilidad a sectores fríos.
Hasta la fecha, el mayor interés entre los investigadores ha sido el estudiar las
características biométricas, características macroestructurales (densidad, %
duramen, % corteza, incremento volumétrico), composición química y aptitud
pulpable. Sin embargo, existe un interés creciente por sus propiedades
mecánicas, con el fin de utilizar las plantaciones con otros fines y así diversificar
su uso.
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2.4 VISION SOBRE LA INDUSTRIA FORESTAL CHILENA.
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2.4.1 Consumo, producción y comercio de productos forestales.
En el 2002, la cosecha forestal acumuló un volumen aproximado de 34
millones de m3, de los cuales, cerca de 23,2 millones de m3 se destinaron al uso
industrial y 10,8 millones de m3 al consumo de leña.
En la tabla N° 2.2 se observa el detalle de las principales aplicaciones de
las cosechas forestales destinadas al uso industrial.
Tabla N° 2.2: Producción forestal según producto entre 2002 y 2003.
2002 2003
Vo lumen Retorno Volumen RetornoRubro Unidad
(Miles) (Mill. US$FOB) (Miles) (Mill. US$FOB)
Total País 18436,8 21254,9
Total Forestal 2301,1 2524,0Pulpa Química t 2151,1 821,8 2110,7 881,9
Madera Aserrada m3 1570,8 207,3 2208,0 275,0
Molduras t 222,0 231,3 282,2 268,2
Astillas s/c t 2551,9 122,6 2804,5 130,1
Madera Elaborada m3 741,1 183,2 565,0 152,4
Tableros y Chapas t 432,9 166,3 527,5 199,0
Puertas y Piezas Construcción t 136,3 148,3 132,2 148,2
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Papel para Periódico t 218,9 88,8 228,7 93,0
Papeles y Cartones t 242,1 168,7 313,5 217,8
Madera en Trozas m3 521,8 24,6 300,0 13,0
Otros Productos t 150,8 138,4 191,5 145,3
FUENTE: INSTITUTO FORESTAL (INFOR, 2002-2003)
2.4.2 Disponibilidad futura de madera.
Se espera que de una tasa de corta anual sustentable de pino radiata de
22,7 millones de m3, en el trienio 1998-2000, se llegue cerca del doble de éste
volumen en el año 2027. En eucalipto, se espera que se alcance una cosecha
sustentable de 3 a 13 millones de m3 entre el 2000 y 2016. Este aumento en la
disponibilidad de madera es el que sustenta las proyecciones de incremento de
capacidad instalada de más de 1,5 millones de toneladas de celulosa y de
alrededor de 1 millón de m3 de madera aserrada, entre otros, en los próximos 10
años, como se muestra en la tabla N° 2.3.
Tabla N° 2.3: Disponibilidad y proyección de pino radiata y Eucalyptus.
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FUENTE : INFOR, ESTADÍSTICAS 202-2003
NOTA : En la actualidad se consumen aproximadamente 1,9 millones de m3 de maderas nativas
para usos industriales y exportación, lo que sumado al pino radiata y eucalipto totalizan 23,2
millones de m3
s. c. c (sólidos con corteza).
2.5 MERCADO NACIONAL.
2.5.1 Definición de tablero.
Se denomina tablero al producto fabricado a partir de la degradación de
madera y posterior agregación en piezas estandarizadas, agregando en forma
DISPONIBILIDAD FUTURA DE MADERA DE PINO RADIATA Y EUCALYPTUS(Miles de m3/año)
PERIODO Pino radiata PERIODO Eucalyptus
1998-2000 22.696 1999-2000 2.703
2001-2003 27.607 2001-2002 3.040
2004-2006 27.661 2003-2004 3.577
2007-2009 27.709 2005-2006 5.932
2010-2012 28.018 2007-2008 6.672
2013-2015 30.677 2009-2010 7.309
2016-2018 37.862 2011-2012 9.034
2019-2021 39.291 2013-2014 11.893
2022-2024 41.112 2015-2016 13.702
2025-2027 44.373
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2.5.3 Producción del mercado nacional.
Chile produce actualmente 1.187,26 de m3 de tableros y chapas (INFOR,
2000). La producción nacional de tableros ha crecido a una tasa mayor a la tasa
de crecimiento con la de madera aserrada por lo que resulta válido señalar que
existe cierta competencia en los mercados que ésta siendo más favorable para la
industria de tableros que para la madera aserrada, principalmente por la escasez
de trozas aserrables de buen tamaño. En la tabla 2.4 se muestra la producción de
tableros y chapas de madera durante el período 1990 – 2000, en ella se puede
apreciar el crecimiento de la producción nacional de tableros y chapas.
Tabla N° 2.4: Producción de tableros y chapas de madera en miles de m3 (Fuente:
Infor 2000).
2.6 FABRICACIÓN DE TABLEROS ORIENTED STRAND BOARD, OSB
Año Total Hard board MDF Part ículas Plywood Chap as1990 349,06 51,50 69,95 178,29 40,42 8,901991 373,10 50,79 89,00 165,85 54,72 12,741992 479,80 53,74 106,80 233,79 57,17 28,301993 609,18 56,06 198,96 255,06 59,40 39,701994 716,81 51,20 257,35 298,56 64,19 45,511995 819,38 58,92 270,32 348,38 72,71 69,051996 927,45 52,35 339,03 379,39 69,18 87,501997 1051,60 56,05 408,05 424,60 65,46 97,481998 970,83 54,58 361,96 320,99 129,23 104,081999 1063,35 74,71 409,20 301,32 166,15 111,972000 1187,26 77,04 433,14 366,13 214,30 96,61
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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2.6.1 Definición.
El OSB es una categoría específica de panel estructural de madera,
técnicamente elaborado, compuesto de virutas de maderas colocadas en capas en
forma de ángulos rectos unas con otras, el producto puede estar formado de tres y
cinco capas las que son unidas con una resina fenólica. Los rendimientos que
pueden alcanzar las plantas que lo fabriquen fluctúan entre un 70% y 80%, no
necesitan de grandes trozos, lo cual tiene directa relación con los costos del
producto. Por lo tanto, tal como ocurre con el tablero contrachapado, el OSB
tiene las características de resistencia y rigidez que resulta de la laminación
cruzada de las capas. (American Plywood Association, APA, 1991).
2.6.2 Características del panel.
El OSB es un tablero que puede ser fabricado de diferentes especies de
maderas. Las especies de densidad inferior son preferidas debido a que las
hojuelas de dichas maderas pueden comprimirse en tableros de densidad media,logrando un buen contacto o pegado entre las partículas en el prensado. Según
Younquist, Carll y Dickerhoof (1982), para lograr un adecuado contacto entre las
hojuelas, estas deben compactarse de tal forma que la densidad final del tablero
exceda la densidad de las especies por un factor igual o superior a 1,3.
En la actualidad existen dos tipos de tableros OSB, uno de ellos es el que
tiene las capas superficiales alineadas y el centro al azar, el que se identifica 0-1,y el otro tiene sus superficies alineadas y el centro orientado de forma
perpendicular a las capas superficiales, denominado 0-2. La clasificación
mencionada satisface los requisitos de la Asociación Canadiense de Normas
C.S.A.0437.0-M. (Structural Board Associatíon, SBA, 1993).
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Figura N° 2.1 : Esquemas de tipos de OSB Waferboard (SBA, 1995)
2.6.3 Usos y aplicaciones.
El OSB tiene aplicaciones muy variadas en el sector de la construcción de
viviendas, en todos los tipos existentes, dentro de los cuales se puede mencionar:
bases de cubiertas de techos, revestimientos de tabiques estructurales, pisos,
escalas, vigas doble T, forros de aleros, etc. (APA, 1994).
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2.6.4 Etapas y equipos del proceso de producción.
La secuencia de las etapas generales del proceso de producción de OSB
se muestran en la Figura N° 2.2, y serán brevemente descritas a continuación:
Figura N° 2.2 : Diagrama de Flujo de Planta Productora de Tableros OSB. (APA,
OSB Technolgy,2002)
2.6.4.1 Materia prima: El flujo comienza con la materia prima leñosa, que pueden
ser de una especie o una mezcla de ellas. Si se utilizan mezclas es importante
que ésta sea fija para así ajustar los requerimientos de resina en la planta.
Para la industria de OSB se utilizan trozos de pequeño diámetro de
coniferas y/o latifoleadas, que por lo general provienen de faenas de raleo.
Pueden llegar a la fabrica de diferentes largos, donde si es necesario deben ser
trozados antes de entrar al descortezador para ser introducidos a las piletas de
maceración. El trozado es en largos que fluctúan entre 2,4 y 4 metros
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dependiendo del tipo de pileta de remojo, tipo de descortezador y máquina
productora de hojuelas.2.6.4.2 Piletas o estanques de remojo: El objetivo de esta operación es descongelar
los rollizos en los tiempos de invierno y ablandar la corteza para facilitar el
descortezado, además de servir para remover la tierra y piedrecillas que traen los
trozos y ocasionan un mayor desgaste de los cuchillos. Los trozos entran por un
extremo y salen por el otro, la temperatura del agua es de 38 °C y el lapso de
estadía de los trozos dentro de las piletas fluctúa de 4 -10 horas.
2.6.4.3 Descortezado: En general, se prefiere la madera descortezada ya que la
corteza hace aumentar el consumo de resinas, aparte que contribuye a reducir la
resistencia de los tableros, especialmente cuando ésta se ubica en las caras o
superficies de los paneles.
Por lo general, el descortezado se realiza en un descortezador de anillos
(Figura N° 2.3), pudiendo ser utilizado también un descortezador de tambor.
Figura N° 2.3: Esquema de descortezado de anillos utilizado en el proceso inicial
de la producción del OSB (APA, OSB Technology, 2002)
2.6.4.4 Obtención de hojuelas: Existen básicamente tres tipos de máquinas para
obtener las hojuelas: de anillos, de tambor y de disco. Los distintos métodos usan
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un principio similar de corte; cuchillos afilados y ajustables penetran la madera,
sacando hojuelas de un espesor predeterminado. La Figura N° 2.4 ilustra loscuchillos de la máquina hojuelera en posición junto con los trozos en la fabricación
de hojuelas de excelente calidad.
Figura 2.4: Cuchillos en la obtención de hojuelas (APA, OSB Technology, 2002)
2.6.4.5 Silos húmedos: Las hojuelas recién producidas, o húmedas, son
generalmente almacenadas en dos silos: para las caras y alma de los paneles,respectivamente. Los silos están diseñados para que las partículas tengan un flujo
continuo (Figura N° 2.5), evitando que queden almacenadas de forma
permanente. Desde aquí las hojuelas son transportadas a los distintos
secadores.
Figura N° 2.5 : Movimiento continuo en el silo húmedo (APA, OSB Technology,
2002)
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2.6.4.6 Secado de las hojuelas: Las hojuelas son secadas en un secador rotatorio
que calienta en forma directa, a través del cual pasan las partículas(Figura N° 2.6). Estos equipos normalmente trabajan a temperaturas muy
elevadas, comenzando con una temperatura de 700+/- 100 °C y finalizando con
200 +/- 50 °C. Las hojuelas deben alcanzar una humedad de un 4%, aunque se
utiliza mucho la diferencia de humedad de las hojuelas entre centro y cara del
tablero, siendo de un 7 a 8% el contenido de humedad para las hojuelas que serán
utilizadas en la superficie del panel y de un 4% para las del alma.
Figura N° 2.6: Secador
rotatorio de hojuelas (APA,
OSB Technology, 2002)
2.6.4.7 Silos secos: Una vez secas, las hojuelas para las caras y alma, sealmacenan separadamente en dos silos.
2.6.4.8 Tamizado de las hojuelas: Desde los silos secos, las partículas pasan a los
clasificadores o mallas vibratorias, con el fin de separar las hojuelas de dimensión
deseadas de los pedazos mayores y de los finos. La remoción de los finos es
importante para disminuir el consumo de resina.
2.6.4.9 Encoladuras y mezcladoras: Se utilizan dos mezcladoras y encoladoras: una
para las hojuelas de caras del tablero y otra para las del centro. Existen diversos
sistemas para el encolado y mezclado de las hojuelas, pero el objeto central es
lograr una distribución pareja y uniforme de las resinas, ceras y otros posibles
aditivos, sobre las hojuelas. La cantidad de resina empleada en la fabricación del
OSB varía entre un 2% para interior y 6% exterior con respecto al peso seco de la
madera. La resinas utilizadas para el proceso son resinas fenólicas, isocianatos
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(MDI) o una mezcla de ambas. La Figura N° 2.7 ilustra el tipo de encoladora más
utilizado en la industria del OSB.
Figura N° 2.7 : Encoladora tradicional para el encolado de hojuelas (APA, OSB
Technolgy, 2002)
2.6.4.10 Formado del mat o colchón: Las máquinas formadoras permiten distribuirlas hojuelas sobre una bandeja de aluminio (Figura N° 2.8), de tal forma que las
diferentes capas estén orientadas perpendicularmente entre sí, formando así una
lámina de tres capas, pudiendo también fabricarse de hasta cinco capas. A
diferencia de las máquinas formadoras de los otros tipos de tableros de partículas
(Waferboards), la formadora de los paneles OSB tiene incorporado un sistema de
orientación de las partículas el cual puede ser mecánico o electrostático.
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Figura Nº 2.8 : Sistema de orientación mecánica en la formación del tablero (APA,
OSB Technology, 2002)
2.4.6.11 Prensado en caliente: El objetivo del prensado en caliente es comprimir el
mat a dimensiones finales del tablero, permitiendo el curado de las resinas
mediante la transferencia de calor y remoción de la humedad. El tipo de prensa
utilizada puede ser: prensa multiplatos (Figura N° 2.9), uniplato o continua. Las
temperaturas de prensado fluctúan entre 200°C a 230°C y la presión específica
que se aplica es de 40 - 45 kg/cm2.
Figura N° 2.9: Prensado en caliente de tableros en prensa multiplatos (APA, OSB
Technology, 2002)
2.4.6.12 Terminación de los tableros: Consiste en un par de sierras que formatean
los bordes al tamaño final (Figura N° 2.10A). A continuación los tableros pasan a
las lijadoras (Figura N° 2.10B), que le dan el acabado superficial, además de pulir
los bordes.
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Figura N° 2.10: Ilustra la fase final de los tableros OSB: Formateado (A) y Lijado(B), (APA, OSB Technology, 2002)
2.7 FABRICACIÓN DE TABLEROS CONTRACHAPADOS
2.7.1 Definición.
El contrachapado, está compuesto por varias capas de madera unidas con
cola o resina sintética. Las capas se colocan con la veta orientada en direcciones
diferentes (figura 2.11), en general perpendiculares unas a otras, para que el
conjunto sea igual de resistente en todas las direcciones.
Figura N° 2.11 : Orientación de las chapas en tablero contrachapado
2.7.2 Características del panel.
La calidad de un contrachapado viene dada por la calidad de sus chapas y
el tipo de adhesivo empleado en su fabricación. Existen las siguientes clases de
contrachapado:
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1.- Contrachapado de interior. Sirve para aplicaciones de interior no
estructurales y normalmente tiene una cara de mayor calidad que la otra.
2.- Contrachapado de exterior. Los hay para exposición total o parcial al
exterior y sirve para aplicaciones no estructurales.
3.- Contrachapado estructural. Está indicado para usos industriales en los
que la resistencia y durabilidad son las características primordiales.
2.7.3 Usos y aplicaciones.
Los tableros contrachapados son especialmente aptos para usos que
requieran una elevada resistencia y rigidez, siendo sus aplicaciones más
importantes los embalajes industriales y elementos resistentes para construcción
como cubiertas, cerramientos, tabiques, encofrados, suelos para transportes,
suelos industriales especiales, construcción naval, etc. Sus propiedades y
posibilidad de curvado también le abre importantes posibilidades de mercado en
elementos de mobiliario y decoración.
2.7.4 Descripción del proceso.
A continuación se presenta el proceso de fabricación de tableros
contrachapados (figura Nº 2.12) y una descripción de cada una de estas etapas
existentes en éste.
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Figura N° 2.12 : Proceso fabricación tableros contrachapados (Paneles Arauco 2003).
2.7.4.1 Recepción, almacenamiento y manejo de trozos: La materia prima es recibida
en forma de trozos descortezados, los que son almacenados temporalmente en unpatio de acopio denominado patio de maderas. La función de esta etapa es
verificar la calidad de la madera.
Los trozos descortezados se encuentran bajo riego para mantener su
humedad, con el objetivo de evitar la proliferación de hongos que manchen la
madera.
2.7.4.2 Macerado: En esta etapa, los trozos son introducidos en túneles de
macerado con el objeto de lograr su ablandamiento y plasticidad mediante la
saturación de agua (figura Nº 2.13). En los túneles, los trozos son sometidos a
una ducha de agua caliente (80 °C), por un período de tiempo de 18 horas como
mínimo.
El sistema de macerado con agua caliente está constituido por un
intercambiador de calor, con aspersores y un eficiente sistema de recirculación
que permite recuperar el agua no absorbida por los trozos.
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Figura N° 2.13: Macerado de troncos
2.7.4.3 Debobinado: Los trozos, provenientes de la etapa de macerado y con una
temperatura interna de 40 °C aproximadamente, son alimentados a una cinta
transportadora desde donde son tomadas por brazos mecánicos que hacen girar
el trozo en 360°. Durante esta rotación se realiza una exploración del trozo, con
cámaras láser, a objeto de determinar la posición de los ejes del mayor cilindro
posible del trozo y aprovechar, de este modo, al máximo la materia prima.
A continuación los trozos pasan al torno debobinador donde mediante
cuchillos, se producen las chapas de madera (figura Nº 2.14).
Cuando el torno debobinador comienza a generar una chapa uniforme, la
compuerta de rechazo se cierra, pasando la chapa hacia una cinta distribuidora y
posteriormente hacia un transportador de bandejas.
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Figura Nº 2.14: Debobinado de troncos para obtención de chapas.
2.7.4.4 Cortadora rotatoria: En esta etapa se eliminan mediante cortes aquellos
defectos que aparecen en la chapa debobinada, además, la chapa es
dimensionada según los formatos requeridos, generándose dos productos; Chapa
entera y pedazos de chapa aprovechable (randoms).
Las chapas enteras son apiladas automáticamente y los randoms en forma
manual, clasificándose en tres categorías dependiendo de su contenido de
humedad (alta, medio o baja), a objeto de optimizar la posterior etapa de secado.
2.7.4.5 Secado: Las chapas de similares características son llevadas a un
transportador almacenador, el cual las ingresa a las plataformas de alimentación
del secador, desde donde son distribuidas a los rodillos de alimentación del
secador. A continuación la chapa recorre las secciones del secador, en las que
va perdiendo humedad por la aplicación de aire caliente (180 a 200°C) en
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circulación. La eliminación de aire húmedo se realiza por medio de ventilas
ubicadas en la parte superior del secador.
Al salir la chapa del secador, se le reduce la temperatura en secciones de
enfriamiento, mediante la aplicación de aire succionado desde el exterior y puesto
en contacto directo con la superficie de la chapa.
2.7.4.6 Ensamble de Caras Intermedias: Los randoms y chapas con defectos son
llevados a la línea de composición, donde se alimentan en forma manual a las
máquinas ensambladoras (composer) para la detección y eliminación de defectos
mediante cuchillos.
Las chapas libres de defectos, por su parte, son pegadas lateralmente con
hilo termofundente. El paño formado es posteriormente cortado en dos chapas
iguales, siguiendo la dirección de las fibras, en una sierra circular de gran tamaño
denominada stack saw.
2.7.4.7 Parchado: Aquellas chapas que luego de la etapa de secado presentandefectos como nudo muerto, bolsillos de resinas y orificios, son conducidas a la
etapa de parchado donde el defecto es reemplazado por un parche, elevando la
calidad de la chapa para el posterior armado del tablero.
2.7.4.8 Prearmado: Esta sección recibe los paquetes de chapas provenientes de la
etapa de secado y parchado. En esta etapa, parejas de operadores arman
paquetes de tableros, con sus correspondientes caras, frasearas e interiores, en
forma secuencial.
2.7.4.9 Encolado: En las máquinas encoladoras, los tableros de madera
contrachapada (cortos o largos) son dispuestos perpendicularmente entre sí. El
número de chapas por tablero es impar, la cantidad depende del espesor de cada
chapa y del espesor final del tablero; además del tipo de adhesivo a utilizar.
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Los tableros de chapas largas son empujados por un operador, hacia el
interior de la máquina (figura Nº 2.15), mientras que las chapas cortas sonsuccionadas e impulsadas a los rodillos aplicaderos de adhesivo fenólico por el
alimentador de chapas.
Figura N° 2.15: Encolado de chapas mediante encoladora de rodillos.
2.7.4.10 Prensado: Operadores ingresan los tableros individualmente al cargador dela prensa. Cuando la prensa está punto de concluir un ciclo de prensado, el
cargador sube hasta posicionarse frente a los platos de la prensa y espera hasta
que ésta se abra para ingresar las bandejas. El tiempo de prensado se realiza
dependiendo del espesor del tablero. Una vez finalizado el prensado, a los
tableros se les da un baño spray con agua fría para mantener la rigidez del
tablero.
2.7.4.11 Poly Patch: Una vez enfriados, los tableros son transportados (cuando
requieren aumentar su calidad) a la mesa de alimentación de la Poly Patch, en
esta máquina se perfora el defecto hasta la primera capa del tablero, antes de
llegar al adhesivo, para luego aplicar una pasta sintética a base de poliuretano.
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2.7.4.12 Escuadrado: En esta sección, los tableros provenientes del área de
almacenamiento post -prensado o desde la Poly - Patch, son dimensionados enforma exacta, primero en su ancho y posteriormente en su largo
2.7.4.13 Lijado: Los tableros son conducidos, desde la línea de escuadrado o
dimensionado hasta la estación de alimentación de la línea de lijado (figura Nº
2.16). Los tableros ingresan a la lijadora, pasando primero por los rodillos
calibradores y después por la unidad de terminado, compuesta por rodillos y
patines de acabado.
Figura N° 2.16 : Lijado de tableros contrachapados.
2.7.4.14 Empaquetado: Las pilas de tableros terminados provenientes de la áreas
de clasificación, reclasificado, reparación de defectos, ranurado y dimensionado,
son ingresadas vía grúa horquilla a un transportador de rodillos, donde los
operadores verifican que cada paquete venga con su correspondiente etiqueta de
identificación.
2.8 PRENSADO EN CALIENTE.
La densidad y el espesor final del panel OSB (Oriented Strand Board)
determinan la cantidad de hojuelas en un área determinada. En los OSB la
posición de los elementos de madera no es uniforme, existen vacíos en el colchón,
ésto dado por la inclinación de las hojuelas formando una estructura no
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ36
homogénea. La distribución horizontal de la densidad del panel es la evidencia
más obvia de la aleatoriedad del proceso de la formación del colchón.
Durante la compresión en caliente del colchón libremente formado se
realiza un espesor ya establecido entre dos platos de metal bajo temperatura y
presión elevadas. El calor es conducido hacia el interior del colchón. Es
necesario un tiempo y una adecuada temperatura para que el adhesivo pueda
curar en el interior del colchón, ésto además determinará la presión alcanzada por
el ciclo de compactación. La alta temperatura en la cara del panel evapora el
agua presente en las hojuelas.
El vapor se mueve desde la cara hacia el centro, donde se condensa hacia
zonas más frías para luego evaporarse nuevamente aumentando así la
temperatura en el centro del tablero (figura Nº 2.17). El calor entregado y la
humedad concentrada producto de la migración de vapor también ablandan los
polímeros presentes en la pared de la célula. El efecto de plastificación sobre la
madera es diferente en diversas capas horizontales del colchón debido a ladistribución desigual de la humedad y de la temperatura (Balasz y Zombori, 2001)
Figura N° 2.17: Curva Típica de presión específica. (A): Cierre prensa, (B):
Transiente de relajación, (C): Relajación asintótica, (D): Descompresión,
(Humphrey, 1991, citado por Gacitúa, 1996)
Presión Platos
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ38
tiene típicamente 50-55 % del contenido en agua, por lo tanto está introduciendo
una pequeña cantidad de agua líquida en el colchón. Las dos fases principales enel colchón son la mezcla del gas de vapor de aire en los lúmenes de la célula y en
el espacio entre las hojuelas, y el agua ligada en la pared celular. Los
mecanismos del transporte para cada uno de las fases se derivan en el caso
generalmente más factible. La fase gaseosa (vapor y aire) es transportada por
dos mecanismos dentro del colchón; por el flujo debido a la diferencia de presión y
la difusión debido a la diferencia de presión parcial. Los mecanismos principales
que atraviesan medios porosos son el flujo laminar (viscoso), turbulento, y del
resbalón (Siau, 1984). La presencia del flujo turbulento es solamente probable
durante la inyección a vapor y el flujo del resbalón es insignificante en el caso de
presiones convencionales. Se asume que el flujo laminar y los otros dos
mecanismos del flujo del gas fueron descuidados (Kamke y Wolcott, 1991).
2.8.3 Desarrollo de resistencia de la unión adhesiva.
La unión adhesiva se logra a través de una combinación interna de madera-
adhesivo-madera, la cual se logra por una adecuada deformación de la madera,
en busca de un valor máximo bajo un mínimo de presión y la existencia de una
capa continua para el flujo de las gotas individuales de resina (Back, 1987, citado
por Gacitúa, 1996). La temperatura en el colchón debe ser controlada para lograr
una máxima deformación de la madera antes que se inicie el proceso de curado,
dado que la viscosidad del adhesivo se incrementa notablemente al fraguar. Otra
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ40
La resina fenol formaldehído es una mezcla de polímeros de diferentes
pesos moleculares, formas y grado de substitución con grupos metilol y unionespuente metileno. A partir del tipo de fenol, razón molar formaldehído / fenol, tipo y
cantidad de catalizador y tiempo total de reacción se puede obtener adhesivos con
diferentes propiedades al igual de lo que sucede en la fabricación de una urea
formaldehído (Marra, 1992, citado por Núñez, 1998). Estos adhesivos se
obtienen por reacciones secuenciales de monómeros disfuncionales (aldehído)
con monómeros de funcionalidad mayor a 2 (fenol). Se podría definir que las
principales reacciones durante el fraguado del fenol formaldehído son las
reacciones de adición y condensación que ocurren en forma paralela (Marra,
1992).
En la primera etapa de la reacción, el formaldehído se adiciona a la
molécula de fenol para formar metilol fenol. El que inicialmente puede ocurrir en
las posiciones 2,6 (orto), o 4 (para ) del anillo bencénico, en ésta etapa no existe
pérdida de átomos. En la segunda etapa de reacción, el formaldehído entrega un
grupo hidroxilo (OH), el cual toma un átomo de hidrógeno de una molécula defenol para formar una molécula de agua. Este fenómeno provoca que las
moléculas que han participado entregando estos grupos y átomos se conviertan
en moléculas altamente reactivas, y por lo tanto, formarán enlaces puente
metileno cuando se aproximen unas a otras (Marra, 1992).
2.9.2 Etapas de curado de las resinas.
Tanto las resinas de tipo Resol como las Novolacs, pasan por varias etapas
de curado, desde la reacción inicial hasta la final. Los resols generalmente curan
sólo con aplicación de calor, no requiriendo agregar un endurecedor adicional. El
curado de los resols se produce en tres etapas A, B, C (Marra, 1992, citado por
Núñez, 1998).
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ42
reales del proceso como prensas, autoclaves, y hornos. (Holometrix Micromet,
2002).
Figura N° 2.18: Desfase producido entre el voltaje y la corriente en la
medición dieléctrica (Holometrix Micromet, 2002)
Todas las medidas dieléctricas son hechas fundamentalmente midiendo el
voltaje y corriente entre un par de electrodos para determinar la conductancia y
capacitancia entre esos electrodos. La conductancia es una medida de la
disipación de la energía del material, mientras que la capacitancia es una medidadel almacenaje de la energía del material. En la evaluación dieléctrica, la
conductancia del material es la de mayor interés. El uso de un voltaje entre un
par de electrodos creará un campo eléctrico que obliga a esos iones a moverse a
partir de un electrodo al otro. Los iones producen fricción viscosa mientras
atraviesan un medio lleno de las moléculas (figura Nº 2.19), por lo tanto su
movilidad en este medio determina la conductividad. Se debe tener presente que
la resistencia es lo contrario de la conductividad, luego podemos ver cómo la
resistencia se relaciona directamente con la viscosidad. Los iones que
atraviesan un material muy fluido o acuoso tienen una alta movilidad y
conductividad dando por resultado una baja resistencia correlacionada con una
viscosidad baja. Inversamente iones que fluyen en un material muy rígido tienen
una movilidad y conductividad baja, lo que corresponde a una alta viscosidad. Es
importante notar, que más allá de algún punto en el curado, la viscosidad física
aumentará tan alto que no es posible medirla, aunque la reacción de
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entrecruzamiento no ha alcanzado su máximo. Debido a que la polimerización
creciente continúa afectando el movimiento iónico, las mediciones dieléctricasentregan información más allá del tiempo en el cual el ion y la viscosidad física se
desvían. Por ésto, y con la interpretación apropiada, las medidas dieléctricas son
útiles a lo largo de todo el curado para poder determinar los cambios en la
viscosidad y rigidez del polímero (Internet, Holometrix Micromet, 2002).
Figura N° 2.19: Comportamiento Iónico y dipolar (Holometrix Micromet, 2002)
2.10.1 Datos del logaritmo de la viscosidad iónica.
Los datos de la viscosidad iónica son mostrados en la figura N° 2.20 , nos
indica el fraguado de una muestra poliéster. El registro de la disminución inicial
de la viscosidad iónica es el resultado del cierre de la prensa y el material que
viene en contacto con el sensor.
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Figura N° 2.20: Registro de la viscosidad iónica y su primera derivada durante elcurado del compuesto de poliéster (Holometrix Micromet, 2002)
La disminución más gradual es causada por la disminución de la viscosidaddel compuesto mientras se calientan los platos disminuyendo la movilidad iónica.
A medida que la temperatura del compuesto se eleva, la reacción se inicia
(provocando una disminución en la movilidad iónica debido al entrecruzamiento) y
la reacción compite con el efecto de la temperatura. Esto produce un mínimo en
el logaritmo de la viscosidad iónica seguida por un aumento rápido en la
viscosidad mientras la reacción de entrecruzamiento empieza a dominar.
Gradualmente, a medida que la reacción desacelera, la tasa de incremento
de la viscosidad iónica también desacelera; mostrando que el curado está cerca
de su finalización (Internet, Holometrix Micromet, 2002). La figura Nº 2.21
muestra las características específicas (puntos críticos) que describen las
características del curado del polímero.
Figura N° 2.21: Puntos críticos en la curva del logaritmo de la viscosidad iónica
en el curado de una muestra de poliéster (Holometrix Micromet, 2002)
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2.10.1.1 Punto de flujo (Flow Point): se define como el tiempo al que el
logaritmo de la viscosidad iónica cruza un límite definido por el usuario (laviscosidad crítica). El Punto de Flujo comienza a menudo cuando el material ha
hecho el contacto con el sensor.
2.10.1.2 Mínima viscosidad (Viscosity Minimun): se define como el tiempo y
valor mínimo de la viscosidad iónica. El Mínimo de la viscosidad se usa para
descubrir cuando el material ha alcanzado su máximo en el flujo.
2.10.1.3 Pendiente Máxima (Gelation Inflection): se define al tiempo y valor
máximo en la pendiente de la viscosidad iónica. La pendiente Máxima identifica
el tiempo y la tasa de máxima reacción. Un mayor valor de tasa máxima de
reacción indica una mayor velocidad de entrecruzamiento y un tiempo menor
indica una reacción más retardada.
2.10.1.4 Fin del curado (Endpoint): se define como el tiempo al que la
pendiente de la viscosidad iónica pasa a través de un valor definido por el usuario(la pendiente crítica) asociado con el logro de un estado de curado deseado para
el material. Para control de la viscosidad, el punto de finalización del curado
puede ser usado para activar el desmolde o desprensado viscosidades Cte.
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CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS
3.1 METODOLOGÍA.
La metodología empleada se inicia con la obtención y clasificación de
materia prima (madera), para luego ser utilizada en la caracterización de lamadera y fabricación de los diferentes tipos de tableros.
Para la caracterización de la especie se analizaron tanto propiedades
físicas como mecánicas para las diferentes edades según la norma chilena, y las
cuales se seleccionaron según aspectos de interés durante la fabricación de
ambos tableros.
Se fabricaron tableros OSB y contrachapados a escala de laboratorio en
dimensiones de 12 x 500 x 500 mm, con diferentes variables edades de la
madera, cantidades de adhesivo, tiempos de prensado y temperaturas de platos,
las cuales se detallan en cada sección. Todas estas variables fueron propuestas
en base a necesidades actuales de las empresas y características de los
adhesivos utilizados. Además, se monitoreó el comportamiento dieléctrico
mediante sensores microdieléctricos. En los tableros OSB las mediciones se
realizaron al colchón completo, mientras que para el contrachapado las lecturas se
efectuaron en la línea de cola central, es decir, entre las chapas 3 y 4. También
se evaluaron las propiedades mecánicas de flexión y tracción perpendicular, paralos OSB, y cizalle para los tableros contrachapados. Además, se realizaron
mediciones adicionales de temperatura en el centro del tablero y análisis DMA
para las resinas fenólicas utilizadas.
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3.2 EQUIPOS
PRENSA HIDRAULICA AUTOMATIZADA
Marca : Dummont
Fuerza total : 250 toneladas
Dimensión de platos : 600 x 600 (mm)Sistema de control : Automático OPTO 22
Velocidad de subida : 12 - 14 (mm/s) en vacío
Presión máxima específica : 70 (kg/cm2) -A = 3600 (mm2)
Temperatura máxima : 230 °C
Accionamiento : Hidráulico, de simple efecto
Diámetro interior pistón : 390 (mm)
ANALIZADOR MICRODIELECTRICO
Marca : Eumetric System III Microdielectrometer
Rango de medición
Frecuencia : 0,001 - 100,000 (Hz)
Amplitud : -50 y -1 (dB).
Fase : 0,0 +/- 180°.
Para realizar las mediciones con el analizador microdieléctrico, se utilizó la
caja de media conductividad, que posee las siguientes características:
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INTERFACE DE MEDIA CONDUCTIVIDAD
Conductividad : 10-13 a 10 –3 Siemens/cmViscosidad Iónica : 1013 a 10 3 Ohm/cmMedidas : Factor de pérdida, grado de curado,
temperatura con termocuplaSensores : Idex, Monotrodo.Frecuencia : 1 a 100.000 Hz
Termocuplas : K
Para realizar las mediciones “in situ” se
utilizaron dos tipos de sensores, los que presentan las siguientes características:
• SENSOR MONOTRODO IMPLANTABLE
Dimensión : 35,56 x 0,953 x 0,015 cmRango de frecuencia : 1 a 100.000 Hz (Media conductividad)
: 0,001 a 100,000 (Alta Conductividad)Lo Viscosidad Iónica : 4 a 13 (in) (Media conductividad)Rango de temperatura : -150 °C a 375 °C
Figura 3.1: Sensor monotrodo implantable.
SENSOR IDEX 066S
Contiene electrodos interdigitalizados, fabricados con un cable de 37 cm de
longitud.
Area de medición : 2,5 x 1 cm
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Limites de uso : -150 °C a 375 °C
Figura 3.2: Sensor Idex 066S.
HOJUELERA DE DISCO
Diámetro disco : 46 (cm)
Número de cuchillos : 2
Sist. de alimentación de piezas : 4 a 10 (cm)
MAQUINA ENCOLADORA
Diámetro tambor : 90 (cm)Diámetro entrada : 32 (cm)
ESTUFA DE SECADO MARCA WTR BINDER
Rango de temperatura : 20 - 300 °C
MAQUINA DE ENSAYO UNIVERSAL INSTRON
Carga máxima : 50 kN
Velocidad de ensayo : 0 a 500 (mm/min)
PERFILOMETRO GEOLOGICAL NUCLEAR SCIENSES
Máx. espesor de muestra : 50 (mm)
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Elemento radiactivo : Americio 241
Actividad : 4,8 GBqPotencia motor : 5,5 (kW)
BALANZA TERMICA
Método de medición : Calentamiento por rayos infrarrojos.
Determinación por pérdida de humedad
Marca : Sartorius
Sensibilidad : 0,001 (g).
Rango de temperatura : 40 - 160 °C
Exactitud de lectura : 0,01 % (Contenido de humedad)
SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS
Marca : Fluke
Capacidad : 20 canales
PIE DE METRO DIGITAL MITUTOYO
Precisión : 0,001 (mm)
TERMOCUPLAS
Tipo K
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8 10 24,0 1,3
Contrachapado 812
1020
28,535,2
1,31,3
De estos árboles se obtuvieron un total de 50 trozas de 1,3 metros de largo,
donde 20 de ellas se emplearon en la fabricación de los tableros OSB y los 30
restantes en los tableros contrachapados. Figura 3.3.
Figura 3.3: Obtención de trozas de Eucalyptus nitens.
3.3.1.1 Caracterización de la madera.
La caracterización de la especie en estudio, Eucalyptus nitens, se
separaron en físicas y mecánicas, siendo realizadas según lo establecido en la
norma chilena. La selección de cada una de estas propiedades fue en base a
aplicaciones que tienen implicancia directa con el proceso de producción de
ambos tableros.
3.3.1.2 Propiedades físicas y mecánicas.
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El proceso comienza con la selección en forma aleatoria de 10 trozas para
cada edad, 5 para cada propiedad, a las que se le cortaron rodelas de 150 mm delargo en los extremos (1 para propiedades físicas y 2 para propiedades
mecánicas). A estas rodelas se le extrajeron 4 probetas, las que fueron
acondicionadas a una humedad del 12% antes de ser ensayadas.
Propiedades físicas: las propiedades incluidas en este estudio fueron:
Contenido de humedad (NCh 176/1)
Densidad (NCh 176/2) y
Contracción (NCh 176/3).
Propiedades mecánicas: se consideraron las propiedades de:
Clivaje tangencial a la fibra (NCh 977) y
Compresión perpendicular a la dirección de la fibra (NCh 974).
3.3.2 Fabricación de tableros.
Una vez que la materia prima (trozas) a sido clasificada y extraídas las
rodelas correspondientes para la caracterización de la madera, estas son
separadas según el tipo de tablero a fabricar y acondicionadas para su posterior
transformación, ya sea, en hojuelas para el caso del OSB y chapas en el de los
contrachapados. Además se realizan diferentes mediciones de sus características
a las resinas fenólicas a emplear en ambos casos.
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3.3.2.1 Característ icas de la resina.
La resina utilizada para la fabricación de los tableros fue proporcionada por
la empresa de adhesivos Oxiquim S.A. Las resinas tenían las siguientes
características, las cuales fueron medidas en laboratorio a 25 °C:
Tabla 3.2: Caracterización de los adhesivos empleados.
Tipo de TableroOSB Contrachapado
Fenol Formaldehído Oxilite 3063 Oximix 2217Sólidos (%) 50,1 49,4
Viscosidad (cP) 237,5 7750
Densidad 1,197 1,199
pH 11,49 11,38
3.3.2.2 Mediciones microdieléctricas.
Las mediciones “in situ” del comportamiento del adhesivo fueron realizadas
con un analizador microdieléctrico, el cual está conectado a un computador, y que
cuenta con el software “Eumetric System” que permite medir los datos de
viscosidad del adhesivo.
Para las mediciones dieléctricas “in situ” en el ciclo de prensado el sensor
microdieléctrico entrega una variada cantidad de datos, tales como, logaritmo de la
viscosidad iónica, derivada de la viscosidad iónica, factor de pérdida, ganancia,
desfase, permitividad, pero para este estudio sólo consideraremos las dos
primeras. Durante los procesos de prensado, se realizaron mediciones de
temperatura en el centro del tablero por medio de termocuplas tipo K conectadas a
un sistema de adquisición de datos.
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Plato Superior
Plato Inferior
Pistón
Tablero Sistema Adquisidor deDatos
Sensor
Termocupla “ K”
Interfase AnalizadorMicrodieléctrico
PC
Ambos sensores (Monotrodo e Idex) y las termocuplas fueron introducidos
aproximadamente a 20 centímetros de profundidad en la línea central determinadaen la investigación. La representación de la posición de los sensores se muestra
en la figura 3.4.
Figura 3.4: Instalación de los equipos de medición.
3.3.2.3 Tableros OSB.
El trabajo experimental permite ver y analizar la secuencia correcta para la
fabricación de tableros OSB experimentales.
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Se fabricaron tableros OSB–O2 de Eucalyptus nitens con dos edades,
diferentes razones de encolado, tiempos de prensado y temperaturas, paraverificar cual de todas las condiciones es la más adecuada para la fabricación.
De cada uno de estos tableros se obtuvieron 10 probetas a las que se les midió
tracción perpendicular a las caras del panel, para verificar la acción del adhesivo
en la calidad final. Además, se obtuvieron 4 probetas para flexión (2 paralelas y
2 perpendiculares), con el objetivo de analizar la resistencia mecánica del tablero.
Para la confección de los tableros fue necesario realizar un cálculo para la
dosificación de los materiales (ANEXO B).
Las características de los tableros OSB fabricados son:
• Densidad objetivo : 650 kg/m3
• Razón de encolado : 5 y 10%
• Espesor del tablero : 12 mm
• Area del tablero : 500 x 500 mm2 • Humedad objetivo : 8%
• Resina Fenólica : 50% de sólidos
• Contenido de humedad hojuela : 4%
• Pérdidas por proceso : 5%
Durante el armado de los tableros fue necesario que las hojuelas encoladasse estratificaran en 3 capas en la formación del panel experimental, figura 3.5.
33%
33%
33%
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Figura 3.5: Distribución para la conformación del colchón.
3.3.2.3.1 Definición de las condiciones de fabricación.
Las diferentes condiciones de fabricación de los tableros experimentales se
ilustra en la tabla N° 3.3 , en la que se define la cantidad de tratamientos y el
número de experimentos por condición.
Tabla Nº 3.3: Condiciones de fabricación para tableros OSB. TOTAL
TRAT. CONDICION REPETICIONESTABLEROS
1 A RE1 0,50 200 3
2 A RE2 0,50 200 3
3 A RE1 0,25 200 3
4 A RE2 0,25 200 3
5 A RE1 0,50 190 3
6 A RE2 0,50 190 37 A RE1 0,25 190 3
8 A RE2 0,25 190 3
9 B RE1 0,50 200 3
10 B RE2 0,50 200 3
11 B RE1 0,25 200 3
12 B RE2 0,25 200 3
13 B RE1 0,50 190 3
14 B RE2 0,50 190 3
15 B RE1 0,25 190 3
16 B RE2 0,25 190 3
48
Los códigos de cada condición representan al experimento en sí. Por
ejemplo se tiene:
Edad madera Razón de encolado Factor de Prensado T° Prensado5 Años 5% 0,25 min/mm 200 °C
A RE 1 0,25 200
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3.3.2.3.2 Secuencia de trabajo.
La figura 3.6 ilustra la secuencia de trabajo. A continuación se describirán
cada uno de los procesos.
Figura 3.6: Secuencia de trabajo empleada en la fabricación de tableros OSB. • Identificación y clasificación de las trozas recibidas de Forestal Mininco
según edad.
• Descortezado de las trozas y obtención de semibasas en sierra huincha.
• Obtención de tablas de 1” de espesor, ancho variable y largo 1,3 m.
• Trozado de piezas a dimensión de 25 x 90 x 150 mm.
R e c e p c i ó nM a t e r i aP r i m a
D e s c o r t e z a d oO b t e n c i ó n d e
t a b l a sE sp e s o r 1 "
T r o z a d o2 5 x 9 0 x 1 5 0
m m
M a c e r a d o d ep i e z a s
80°C
O b t e n c i ó n d eh o j u e l a s
0 , 6 x 2 5 x 9 0m m
P r e se c a d o d eh o j u e l a s
( T e m p e r a t u r a A m b i e n te )
S e c a d o d eh o j u e l a sT ° = 8 0 ° C
T p o = 2 4 h o r a s
C l a s i f i c a c i ó ny
A l m a c e n a m ie n t o
E n c o l a d o d eh o j u e l a s
F o r m a c i ó nd e c o l c h o n
3 3 % p o r c a p a
P r e n s a d oP = 4 2 b a r
E n f ri a d o ye t i q u e t a d o
F o r m a t e a d oO b t e n c i ó n d e
p r o b e t a s
E n s a y o sse g ú n N o r m a A S T M D 10 37 -
97 A
R e s u l ta d o s y A n á l i si s
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• Macerado de piezas en tina de macerado a una temperatura de 80 °C hasta
alcanzar una temperatura de 60 °C en el centro de éstas.• Obtención de hojuelas, en máquina hojuelera. Las dimensiones de las
hojuelas obtenidas fueron de 0,6 x 25,4 x 90 mm.
• Presecado de hojuelas a temperatura ambiente.
• Secado de hojuelas en estufa convencional hasta alcanzar un contenido de
humedad del 4%, a 70°C por un período aproximado de 24 horas.
• Clasificación de hojuelas, mediante un tamizado, con el objeto de eliminar
hojuelas no deseadas (finos).
• Almacenamiento de hojuelas, en bolsas de poliestileno, para evitar
absorción de humedad. Cada una de éstas se etiquetó con el peso, el
contenido de humedad y la edad correspondiente.
• Calentamiento de hojuelas a 35°C durante 30 minutos.
• Introducción de hojuelas en encoladora, previa dosificación, de acuerdo a la
condición a fabricar.
• Atomizar la resina fenólica dentro de la encoladora, previó calentamiento de
ésta hasta, alcanzar 25°C, con el fin de homologar condiciones de
viscosidad. Esto se efectuó por medio de una pistola con aire comprimido.
• Pesado de hojuelas , para estratificación del colchón, según corresponda.
• Introducción de hojuelas encoladas en cajón formador con la ayuda de un
orientador de hojuelas, para darle la orientación a las hojuelas.
• Pre-prensado manual en cada capa de hojuela formada, retirando cajón
formador.
• Colocación de placas de acero inoxidable en ambas caras y ubicación debarras espaciadoras (12 mm) en los extremos.
• Preparación del ciclo en el sistema de control Opto 22, además del sistema
adquisidor de datos (medición de temperatura) y analizador microdieléctrico
(viscosidad).
• Introducción de tablero a prensa, previa instalación de sensor monotrodo y
termocupla en el centro del tablero.
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• Terminado el prensado, sacar el tablero de la prensa, etiquetar y
almacenar.• Formateo y obtención de probetas para ensayos físicos y mecánicos.
3.3.2.3.3 Ciclo de prensado tableros OSB.
Se construyeron dos curvas de prensado, ambas con una misma presión
específica máxima de 42 bar y diferentes temperaturas de los platos (190 °C y200 °C) y con diferentes tiempos de prensado (180 y 360 segundos).
Los ciclos funcionaban por presión, es decir, con el colchón dentro de la
prensa y se aplicó presión hasta que los platos alcanzaran las barras de 12 mm,
luego de completar el tiempo establecido, la prensa se abre automáticamente.
Los tiempos utilizados para los respectivos ciclos de prensado fueron
determinados de acuerdo al análisis de DMA de la resina, la cual nos asegura en
forma teórica el fraguado del adhesivo durante el proceso de prensado.
Las variables involucradas para la confección de los respectivos ciclos de
prensado se muestran a continuación:
Ciclo de prensado 1 (ciclo corto)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 190°C y 200 °C
Razón de prensado : 0,25 min/mm
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Tiempo total prensado : 180 segundos
Razón de prensado TAP : 85 %Tiempo de alta presión (TAP) : 153 segundos
En la figura 3.7 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
prensado corto en forma teórica.
0
175
15310
180
163
0
9
18
27
36
45
0 40 80 120 160
Tiempo (s)
P e ( B a r )
Figura 3.7. Curva de prensado ciclo corto.
Ciclo de prensado 2 (ciclo largo)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 190°C y 200 °C
Razón de prensado : 0,5 min/mm
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Tiempo total prensado : 360 segundos
Razón de prensado TAP : 85 %Tiempo de alta presión (TAP) : 306 segundos
En la figura 3.8 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
prensado largo en forma teórica.
0
350
30610
360
316
0
9
18
27
36
45
0 80 160 240 320 400
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.8: Curva de prensado ciclo largo.
Para la medición de la temperatura de los platos en el centro de los tableros
experimentales se incorporaron termocuplas tipo K en las zonas especificadas.
3.3.2.3.4 Evaluación de las propiedades físico mecánicas de los tableros.
Se realizaron pruebas físico – mecánicas de acuerdo a la Norma
Canadiense 0437 Series – 93. Anexo A.
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Las dimensiones de las probetas para las propiedades se muestran en latabla N° 3.4 (se realizaron 3 repeticiones por condición).
Tabla N° 3.4: Características de las probetas.
Dimensiones Nº Probetas porPropiedad
mm Condición
MOR // 76 x 338 6
MOR ⊥ 76 x 338 6
IB 50 x 50 30
DENSIDAD 76 x 152 6
Donde:
IB : Internal Bond (Tracción perpendicular)
MOR // : Módulo de ruptura en flexión paralela.
MOR ⊥ : Módulo de ruptura en flexión perpendicular.
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3.3.2.4 Tableros contrachapados.
Se fabricaron tableros contrachapados de Eucalyptus nitens con dos
edades (8 y 12 años), diferentes gramajes (210 y 230 g/m2), tiempos de prensado
(0,8 y 0,4 min/mm) y temperaturas (150 y 130 ºC), para verificar cual de todas las
condiciones es la más adecuada para la fabricación. En cada investigación fue
necesario realizar un ensayo mecánico, para determinar la calidad de unión de los
tableros. De cada uno de estos tableros se obtuvieron 10 probetas a las que se
les midió la adherencia o unión entre las chapas, mediante ensayos de cizalle para
obtener información utilizable en el mejoramiento de la unión.
El esquema de armado para los tableros, es el que se muestra en la figura
3.9.
Figura 3.9: Esquema de armado para los tableros contrachapados.
Cara delTablero
1 2 3 4 5
N° de la Chapa
Trascara delTablero
Cara rugosa de la chapa Cara l isa de la chapa
1 2 3 4 5
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3.3.2.4.1 Definición de las condiciones de fabricación.
Dada la cantidad de variables que se utilizó para la fabricación de los
tableros experimentales se definió una nomenclatura para abreviar las
características de los tableros. La tabla N° 3.5 ilustra las condiciones y el número
de experimentos por condición.
Tabla Nº 3.5: Condiciones de fabricación para tableros contrachapados.TOTAL
TRAT. CONDICION REPETICIONESTABLEROS
1 C G1 0,80 150 3
2 C G2 0,80 150 3
3 C G1 0,40 150 3
4 C G2 0,40 150 3
5 C G1 0,80 130 3
6 C G2 0,80 130 37 C G1 0,40 130 3
8 C G2 0,40 130 3
9 D G1 0,80 150 3
10 D G2 0,80 150 3
11 D G1 0,40 150 3
12 D G2 0,40 150 3
13 D G1 0,80 130 3
14 D G2 0,80 130 3
15 D G1 0,40 130 3
16 D G2 0,40 130 3
48
Los códigos de cada condición representan al experimento en sí. Por
ejemplo se tiene:
C G1 0,4 150Edad Madera Razón de encolado Factor de Prensado Tº Prensado
8 Años 210 g/m 0,40 min/mm 150 ºC
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3.3.2.4.2 Secuencia de trabajo.
La figura 3.10 ilustra la secuencia de trabajo. A continuación se
describirán cada uno de los procesos.
RecepciónMateriaPrima
Descortezado Macerado:
T° Medio: 70°CT° Centro: 55°C
Debobinado:Manto de 2,6
mm deespesor
Obtencion deChapas:
500*500*2,6
Clasificacione
Identificaciónde Chapas
Ensayossegún NormaPS1-95
Resultados yAnálisis
Pre- Prensado:
P: 5 bar Tpo: 5 min
Prensado:P: 14 bar TAP: 75%
Enfriado yetiquetado
Formateado Obtención de
probetas
Calentamiento de Chapa:
T°: 25°CTpo: 30 min
Armado delTablero:
5 Chapas porTablero
Clasificacióny
Almacenami ento
Secado deChapas:T° : 35°CCH : 4%
Presecado de
Chapas: T° Ambiente
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Figura 3.10: Secuencia empleada en la fabricación de tableros contrachapados.
• Identificación y clasificación de las trozas recibidas de Forestal mininco
según edad.
• Descortezado de las trozas y ajuste del largo a 1 metro.
• Preparación de equipo adquisidor de datos y ubicación de las termocuplas
para control de temperatura en el centro de ésta.
• Introducción de las trozas en la tina de macerado. Estas son calentadas a
una temperatura de 70 °C, por un período que asegure una temperatura
interna de la pieza de 55 °C.
• Debobinado. Alcanzada la temperatura las trozas son retiradas de la tina
de macerado y colocadas en el torno debobinador.
• Obtención del manto con un espesor de 2.6 mm, ancho de 95 mm y largo
variable.
• Formateo del manto. Una vez concluido el debobinado, el manto es cortado
por medio de sierras huinchas en chapas de 500 x 500 mm.
• Clasificación e identificación de chapas. Estas se seleccionan según su
aspecto y rotulan con la edad de la madera en una de sus caras.
• Presecado de las chapas. Las chapas son encastilladas en un lugar
abierto, en donde perderán humedad por medio de ventiladores.
• Secado de chapas en estufa convencional a 35°C hasta alcanzar un
contenido de humedad del 4%, por un período aproximado de 24 horas.
• Clasificación de chapas. Alcanzada la humedad del 4%, las chapas son
ordenadas según esquema de la figura 3.14 y almacenadas en bolsas depoliestileno, para evitar absorción de humedad.
• Calentamiento de chapas a 25°C durante 30 minutos.
• Calibración y regulación de la prensa, además del sistema adquisidor de
datos (medición de temperatura) y el analizador microdieléctrico
(viscosidad), para la confección de tableros contrachapados.
• Armado del tablero, según los siguientes pasos:
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1. Pesar cantidad de adhesivo según gramaje correspondiente.2. Encolar chapas 2 y 4 (figura 3.14) por ambos lados, este proceso debe
tener un tiempo máximo de 10 minutos.
3. Colocar el sensor microdieléctrico y la termocupla en la línea de cola
determinada, estos debe hacerse durante el tiempo abierto del tablero
que no debe ser más de 2 minutos.
4. Esperar que el adhesivo alcance el máximo “Tack”, período aproximado
de 15 minutos.
5. Pre-prensado. Cargar el tablero dentro de la prensa, colocando otros
tableros para evitar transferencia de calor.
6. Luego de pre-prensar, retirar el tablero de la prensa y esperar un tiempo
de 5 minutos para comenzar con el prensado
7. Cargar ciclo de prensado en el sistema de control de la prensa según la
condición a fabricar.
8. Introducir tablero en la prensa, en tiempo máximo de 1 minuto,
conectando el sensor microdieléctrico a la caja de media conductividad.9. Comenzar el ciclo de prensado cargado anteriormente.
• Finalizado el proceso de prensado sacar el tablero de la prensa,
identificándolo con la edad y numero, retirando los elementos de medición.
• Formateo y obtención de probetas para ensayos físicos y mecánicos según
norma americana PS-1 95.
3.3.2.4.3 Ciclo de prensado tableros contrachapados.
Para este caso también se construyeron dos ciclos de prensado, ambas con
una presión específica máxima de 14 bar, considerando temperatura de platos de
130°C y 150°C y con tiempos de prensado de 288 y 576 segundos.
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Los tiempos utilizados para los respectivos ciclos de prensado fueron
determinados de acuerdo al análisis DMA de la resina, la cual nos asegura elfraguado del adhesivo durante el proceso de prensado.
Anterior al proceso de prensado se realizó un ciclo de pre-prensado en frío,
es decir, a temperatura ambiente, el cual tiene el objetivo de compactar de mejor
forma el colchón y dejarlo más homogéneo al momento de prensado. Las
variables utilizadas en el pre-prensado fueron las siguientes:
PREPRENSADO
Temperatura : Ambiente
Tiempo total prensado : 300 segundos
Presión específica : 5 bar
En la figura 3.11 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
preprensado en forma teórica.
0 300
10 290
0
2
4
6
0 60 120 180 240 300
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.11: Curva de preprensado para tableros contrachapados.
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Las variables involucradas para la confección de los respectivos ciclos de
prensado se muestran a continuación:
Ciclo de prensado 1 (ciclo corto)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 130°C y 150 °C
Razón de prensado : 0,4 min/mm
Tiempo total prensado : 288 segundos
Razón de prensado TAP : 75 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 216 segundos
En la figura 3.12 se ilustra el comportamiento del ciclo de prensado corto en forma
teórica.
0
226
288
10 216
278
0
4
8
12
16
0 50 100 150 200 250 300
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.12: Curva de prensado ciclo corto para tableros contrachapados.
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Ciclo de prensado 2 (ciclo largo)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 130°C y 150 °C
Razón de prensado : 0,8 min/mm
Tiempo total prensado : 576 segundos
Razón de prensado TAP : 75 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 432 segundos
En la figura 3.13 se ilustra el comportamiento del ciclo de prensado corto
en forma teórica.
566
43210
576
442
00
4
8
12
16
0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.13: Curva de prensado ciclo largo para tableros contrachapados.
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3.3.2.4.4 Evaluación de las propiedades físico mecánicas de los tableros.
Se realizaron pruebas mecánicas de acuerdo a la norma americana PS1 -
95 “ Construction and Industrial Plywood (With Typical APA Trademarks)” .
Para determinar la calidad estructural de los tableros se decidió por el
ensayo mecánico de cizalle, midiendo la resistencia de la unión entre las chapas
del tablero. La fabricación de las probetas se realizó según la figura 3.14.
Figura 3.14: Fabricación de probetas para cizalle, según norma americana PS1-
95 para un tablero de 5 chapas
Las dimensiones de las probetas para el ensayo de cizalle fue de 12 x 25 x
81 mm, obteniéndose un total de 10 probetas por cada uno de los tableros. La
obtención de estas probetas fue realizada lo más cercana posible al centro del
tablero, dado que fue en donde se realizaron las mediciones microdieléctricas y
control de temperatura.
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CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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4.1 PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL E. NITENS
En el siguiente estudio se analizaron las propiedades físico - mecánicas del
Eucalyptus nitens. Estas propiedades fueron estudiadas en función de la edad
de la madera (5, 8 y 12 años).
4.1.1 Propiedades Físicas.
Las propiedades físicas analizadas fueron la densidad básica, el contenido
de humedad y la contracción radial, tangencial y volumétrica.
4.1.1.1 Densidad.
En la figura 4.1 se presentan los valores promedios de densidad básica
obtenidos según la Norma Chilena 176/2 para las edades de 5, 8 y 12 años.
0
150
300
450
600
D E N S I D A D ( k g / m 3 )
5 8 12
EDAD (AÑOS)
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Figura 4.1: Valores de densidad básica promedio por edad.
Según se observa en el gráfico, a medida que la edad de la maderaaumenta, la densidad obtenida también lo hace. Es así, como de 5 a 8 años la
densidad promedio presenta un incremento de un 21% (400 a 485 kg/m 3),
mientras que de 8 a 12 años ésta sólo aumenta en un 6% (485 a 512 kg/m 3).
Dentro de las posibles causas que pueden explicar este fenómeno, una de
ellas es la presencia de madera juvenil y madura. La madera madura o tardía,
tiene una mayor densidad que la madera de juvenil y, por lo tanto, el porcentaje de
madera madura, ésta en relación directa con la densidad. Se explica este hecho
por el mayor espesor de pared celular que presentan las células de madera tardía.
4.1.1.2 Contenido de humedad.
En la figura N° 4.2 se presentan los valores promedios de contenido de humedad
obtenidosdesde las
probetas,
según la norma
chilena 176/1.
0
50
100
150
200
C H ( % )
5 8 12
EDAD (AÑOS)
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Figura 4.2: Valores de contenido de humedad promedio por edad.
En el gráfico anterior se observa que a medida que se incrementa la edad
de la madera para Eucalyptus nitens, se produce una disminución del contenido
de humedad. Esta tendencia se explica por la densidad de la madera, la cual
teóricamente debe ir aumentando al subir la edad de la especie. El aumento de
la densidad implica un mayor espesor de pared celular y menores cavidades
celulares (lúmenes), lo que dará como resultado una menor retención de agua.
4.1.1.3 Contracción radial, tangencial y volumétrica.
En la figura 4.3 se presentan los valores promedios de la contracción
radial, tangencial y volumétrica según la Norma Chilena 176/3.
20
30
40
R A C C I 0 N ( % )
TANGENCIAL
RADIAL
LONGITUDINAL
VOLUMETRICA
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Figura 4.3: Contracción por edad.
Debido a la anisotropía de la madera, las contracciones no son iguales en
todas direcciones. Según lo mostrado en el gráfico 4.3, la contracción longitudinal
para cada una de las edades es despreciable en comparación a las otras. Enrelación a la contracción radial, ésta siempre es menor a la tangencial.
La explicación a estos resultados se fundamenta en los elementos
estructurales que componen la madera, es decir, que la contracción en dirección
longitudinal es menor por la resistencia que presentan las fibras. En cambio al
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ80
relacionar las otras direcciones, la contracción sufrida en dirección radial es
siempre menor a la tangencial, debido a la presencia de los radios leñosos.
Al analizar el efecto de la contracción en las diferentes direcciones, con el
aumento de la edad de la madera, se observa en la figura 4.3 que un incremento
en la edad produce que la contracción también lo haga, esta relación se basa en el
aumento de la densidad sufrida por la madera, que como se explicó anteriormente
producirá que el espesor de la pared celular aumente, provocando una mayor
contracción, con coeficientes de anisotropía de 2,1;1,2 y 1,4 para 5, 8 y 12 años
respectivamente.
4.1.2 Propiedades Mecánicas.
Las propiedades mecánicas fueron seleccionadas de acuerdo a su
incidencia dentro de los procesos de fabricación de tableros OSB ycontrachapados. Este es el caso de cizalle tangencial para tableros
contrachapados y compresión perpendicular para tableros OSB.
Para el caso de compresión perpendicular a las fibras, las variables
determinadas correspondieron a la tensión máxima o de rotura (Rcn), el módulo
de elasticidad (Ecn) y la tensión de compresión perpendicular en el límite de
proporcionalidad (fcn, lp). En clivaje tangencial se determinó la resistencia declivaje máxima (Rcl).
4.1.2.1 Compresión perpendicular a las fibras.
En la figura 4.4 se presentan los datos de compresión perpendicular a las
fibras ensayadas a un contenido de humedad del 12%, según Norma Chilena 977.
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ81
Figura 4.4: Valores de razón de compresión y esfuerzo normal en el limite
proporcional
Del gráfico 4.4 de compresión perpendicular, los valores de esfuerzo
promedio muestran que al aumentar la edad de 5 a 8 años, estos aumentan
notablemente, mientras que de 8 a 12 años presentan una disminución más
acentuada.
Un aumento en la edad de la madera se asocia con una mayor densidad, lo
cual se observa del gráfico 4.4 entre las edades de 5 y 8 años. Esta tendencia
se produce principalmente por el aumento en el espesor de la pared celular, y la
disminución de la cantidad de espacios vacíos en su estructura, dando como
resultado el aumento en el esfuerzo de compresión.
Para las edades de 8 y 12 años, aunque se esperaba una tendencia similar
a la del gráfico anterior (Figura 4.3), ésta no se produjo, atribuyéndose al aumento
0
2.000
4.000
6.000
8.000
E S F U E R Z O (
k P a )
5 8 12
EDAD (AÑOS)
fcn.lp
Rcn
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ82
de las tensiones de crecimiento con la edad de la madera, es decir, factores tales
como grietas, rajaduras entre otros, los cuales afectan la resistencia mecánica dela madera, disminuyéndolas.
4.1.2.2 Clivaje tangencial a la fibra.
En la figura 4.5 se presentan los datos de clivaje tangencial a las fibras
ensayadas a un contenido de humedad del 12%, según Norma Chilena 974.
Figura 4.5: Esfuerzo de Clivaje tangencial por edad de la madera.
De la figura 4.5, se observa que a medida que la edad aumenta desde 5 a 8años, los valores obtenidos de esfuerzo de clivaje promedio también se
incrementan, lo cual se explica por el aumento de densidad mostrada en la figura
4.2 y como se hace mención en párrafos anteriores está estrechamente
relacionada con un aumento en el espesor de la pared celular y, por lo tanto, se
necesitará una mayor carga para producir la separación de las fibras.
0
20
40
60
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E S F U E R Z O (
N / m m )
5 8 12
EDAD (AÑOS)
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ83
La comparación entre las edades de 8 y 12 años, nos muestran en la figura
4.5 que al aumentar la edad, los valores esfuerzo de clivaje promedio disminuyen,aun cuando los valores obtenidos y mostrados en el análisis de densidad por edad
de la madera se incrementan. Al buscar una posible causa a este fenómeno, se
puede asociar al aumento de las tensiones de crecimiento en la madera, dado que
la mayoría de las probetas presentaban grietas internas, que solo pudieron ser
apreciadas después de acondicionar las probetas a la humedad requerida por la
norma, lo cual implicaría que las probetas soportasen una menor carga.
Finalmente, la tendencia obtenidas en las propiedades mecánicas de
compresión y clivaje se puede explicar por las tensiones de crecimiento internas
de la madera, dado su rápida velocidad de crecimiento.
4.2 ANÁLISIS MICRODIELÉCTRICO.
A continuación se presentan los resultados de Logaritmo de viscosidad
iónica (Log VI) y temperaturas en los tableros obtenidos con análisis
microdieléctrico. Los resultados obtenidos fueron separados según la edad de la
madera para un mejor entendimiento de éstos, haciendo un análisis individual de
los dos tipos de sensores utilizados en esta investigación, sobre la base del
comportamiento de la viscosidad iónica durante los ciclos de prensado utilizados.
Los datos filtrados con los diferentes sensores fueron a frecuencias de 1 kHz para
el sensor monotrode (OSB), y de 10 kHz para el sensor IDEX.
Para las mediciones con el sensor monotrode se realizaron tres
repeticiones por tablero, mientras que para el sensor IDEX no se realizaron
repeticiones. Con los datos de la viscosidad iónica, se extrajo la curva
representativa para realizar el análisis del fraguado “in situ”. Finalmente se realizó
un análisis de la propiedad mecánica de adherencia en la línea de cola (cizalle) en
los tableros contrachapados, analizando la falla de madera. En el caso de los
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ84
tableros OSB se analizó la adherencia interna del tablero mediante el ensayo de
tracción perpendicular, además de la resistencia del tablero a través de ensayosmecánicos de flexión.
4.2.1 Tableros OSB
Análisis durante el ciclo de prensado: Sensor Monotrode
Una de las ventajas que entrega el uso del sensor monotrodo es que
permite monitorear el fraguado del adhesivo a través de todo el espesor del
tablero.
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L o g V I ( O h m - c m
)
PRESION
Log VI A RE1 0.50 200
Log VI A RE2 0.50 200
Log VI A RE1 0.50 190Log VI A RE2 0.50 190
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ85
• Madera de 5 años.
Figura 4.6: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 200 y 190 ºC, razón de encolado de 5 y 10% respectivamente,
edad de la madera 5 años)
Figura 4.7: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto
(Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
5 años)
Como se puede observar en las figuras 4.6 y 4.7, al comienzo de cada ciclo
la viscosidad iónica presenta una disminución, producto de la perdida de humedad
del adhesivo, lo que ocurre para cada una de las condiciones, ya sea a diferentes
temperaturas, gramajes o ciclos de prensado.
En relación a la razón de encolado utilizada, se observa que a medida que
ésta aumenta, el tiempo para alcanzar la mínima viscosidad se incrementa y
donde los tiempos de máxima viscosidad, en el caso del ciclo corto (0,25 min/mm)
0
5
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0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo
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L o g V I ( O h m - c m )
PRESION
Log VI A RE1 0.25 200
Log VI A RE2 0.25 200
Log VI A RE1 0.25 190
Log VI A RE2 0.25 190
(s)
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ86
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Tiempo (s)
T ° ( ° C
)
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L o g V I ( O h m - c m )
T° CENTRO A RE1 0.25 200
T° CENTRO A RE2 0.25 200
T° CENTRO A RE1 0.25 190
T° CENTRO A RE2 0.25 190
Log VI A RE1 0.25 200
Log VI A RE2 0.25 200
Log VI A RE1 0.25 190
Log VI A RE2 0.25 190
se obtienen fuera del ciclo de prensado, pero no así en el del ciclo largo (0,5
min/mm). Este fenómeno se explica por el aumento de agua en la mezcla deadhesivo, lo que implica un mayor tiempo en la evaporización del agua para
comenzar el proceso de reacción química (fraguado) del adhesivo.
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso
de prensado, se observa en los gráficos, que una variación de la temperatura de
200 a 190 ºC, no presenta cambios notorios en los valores y tiempo de mínima
viscosidad.
Figura 4.8: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclode prensado, ciclo largo (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%)
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T ° ( ° C )
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L o g V I ( O h m - c m )
T° CENTRO A RE1 0.50 200
T° CENTRO A RE2 0.50 200
T° CENTRO A RE1 0.50 190
T° CENTRO A RE2 0.50 190
Log VI A RE1 0.50 200
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Log VI A RE1 0.50 190
Log VI A RE2 0.50 190
(s)
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ87
Figura 4.9: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclode prensado, ciclo corto (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%)Para tener un mejor análisis de lo anterior, se realizaron gráficas del
comportamiento entre la viscosidad iónica y la temperatura en el centro del
tablero, ya que según lo obtenido del análisis de DMA a la resina fenólica “Oxilite
3063” (Ver Anexo D), el polímero alcanza su mínima viscosidad aproximadamente
a la temperatura de 100 ºC.
De acuerdo a los resultados obtenidos e información bibliográfica
recopilada, el comienzo de la disminución de la viscosidad iónica coincide con el
aumento de la temperatura en el centro de tablero, lo cual es esperado al tener la
temperatura una influencia directa en el fraguado del adhesivo, y que al alcanzar
la temperatura de 100 ºC en el centro del tablero debería dar inicio a la
polimerización del adhesivo fenol formaldehído.
Dentro de esta investigación, es posible observar en las figuras 4.8 y 4.9
que al momento de alcanzar los 100 ºC en el interior del tablero, la mínima
viscosidad iónica ya había sido alcanzada, y ésta continuaba incrementándose
con el aumento de la temperatura.
Analizando las diferentes condiciones de fabricación, es posible observar
que al aumentar la cantidad de adhesivo, el tiempo que demora la temperatura en
alcanzar los 100 ºC en el centro del tablero, disminuye. Este fenómeno se explica
principalmente, que al aumentar la cantidad de adhesivo en la fabricación de los
tableros, existe una mayor cantidad de agua en la mezcla, ésto provoca un
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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g V I ( O h m - c m )
PRESION
Log VI B RE1 0.50 200
Log VI B RE2 0.50 200
Log VI B RE1 0.50 190
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p (
b a r )
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L o g V I (
O h m - c m )
PRESION
Log VI B RE1 0.25 200
Log VI B RE2 0.25 200
Log VI B RE1 0.25 190
Log VI B RE2 0.25 190
aumento en el vapor dentro del tablero lo que trae como consecuencia una
transferencia de calor mayor desde las capas al centro del tablero.En relación a la variable de la temperatura, el tiempo requerido en alcanzar los
100 ºC presenta un incremento con la disminución de la temperatura desde 200 a
190 °C.
• Madera de 8 años.
Figura 4.10: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo(Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
8 años)
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ89
Figura 4.11: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto(Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
8 años)Para la siguiente edad, al igual que en el caso de 5 años se observa en las
figuras 4.10 y 4.11, que al comienzo de cada ciclo la viscosidad iónica disminuye
para cada una de las condiciones, es decir, temperaturas de los platos empleadas,
gramajes o ciclos de prensado.
En función a la cantidad de adhesivo utilizada, se observa que a medida
que ésta aumenta, el tiempo para alcanzar la mínima viscosidad se incrementa y
los tiempos de máxima viscosidad, para el ciclo corto (0,25 min/mm), se obtienen
fuera del ciclo de prensado y no así en el ciclo largo (0,5 min/mm).
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso
de prensado, se observa en los gráficos 4.10 y 4.11, que una disminución de
10 ºC en la temperatura, no presenta grandes cambios en el tiempo de mínima
viscosidad.
(s)
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ90
Figura 4.12: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5y 10%, edad de la madera de 8 años)
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T° CENTRO B RE1 0.50 200T° CENTRO B RE2 0.50 200
T° CENTRO B RE1 0.50 190
T° CENTRO B RE2 0.50 190
Log VI B RE1 0.50 200
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Log VI B RE1 0.50 190
Log VI B RE2 0.50 190
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ91
Figura 4.13: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%, edad de la madera de 8 años)
Tal como lo muestran las gráficas de temperatura en el centro del tablero,
existe un comportamiento similar entre cada una de las condiciones a las
obtenidas para el OSB de 5 años.
En las figuras 4.12 y 4.13 se observa que al momento de alcanzar los
100 ºC en el centro del tablero, la mínima viscosidad iónica ya había sido
alcanzada por casi todas las condiciones, y con el aumento de la temperaturadurante el proceso la viscosidad iónica se incrementaba o mantenía constante.
De igual forma que en el caso anterior, un incremento en la cantidad de
adhesivo nos muestra un tiempo menor en alcanzar los 100 ºC al interior del
tablero, que uno con menor cantidad. El efecto de la temperatura también es
claro, ya que al incrementarla en 10 ºC, se ve una disminución en el tiempo.
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T ° ( ° C
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T° CENTRO B RE1 0.25 200
T° CENTRO B RE2 0.25 200T° CENTRO B RE1 0.25 190
T° CENTRO B RE2 0.25 190
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ93
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PRESION
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Log VI C G1 0.80 130
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L o g V I ( O h m - c m )
PRESION
Log VI C G1 0.40 150
Log VI C G2 0.40 150
Log VI C G1 0.40 130
Log VI C G2 0.40 130
mientras que la razón de encolado, a medida que se incrementa, el tiempo en
alcanzar la temperatura disminuye.
4.2.2 Tableros contrachapados.
Análisis durante el ciclo de prensado: Sensor Idex.
• Madera de 8 años.
Figura 4.14: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad madera 8 años)
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ94
Figura 4.15: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad de la madera 8años)
En el caso de los tableros contrachapados se optó por un sensor Idex, y como
se muestra en las figuras 4.14 y 4.15, en las cuales se relaciona la viscosidad
iónica con la presión específica del ciclo de prensado. Al comienzo de cada ciclo la
viscosidad iónica disminuye para cada una de las condiciones, es decir,
temperaturas de los platos empleadas, gramajes o ciclos de prensado. Esta
disminución, al igual que en el caso del OSB medida con el sensor monotrode, es
asociada a uno de los procesos de reacción del adhesivo, y corresponde en su
primera etapa a una disminución de la viscosidad producto del efecto de la
temperatura y de la pérdida de agua presente en el adhesivo.
Al relacionar el aumento del gramaje con el comportamiento de la viscosidad,
es posible ver que a medida que éste se incrementa de 210 a 230 g/m2, el tiempo
que demora la viscosidad en alcanzar el valor mínimo aumenta, debido a que
aumenta la cantidad de agua que perder en el proceso. En lo referente a los
tiempos de máxima viscosidad, según lo observado en las gráficas, una vez que
la viscosidad alcanza el mínimo valor, ésta tiende a estabilizarse y mantenerse
constante durante el ciclo de prensado y sólo se incrementa en forma significativa
al momento de abrir los platos de la prensa, lo cual se asocia a un aumento en la
liberación de vapor, la que sería registrada por el sensor. Este fenómeno es
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ95
observado en la totalidad de los ensayos realizado en cada una de las
condiciones.
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso de
prensado, se observa en los gráficos 4.14 y 4.15, que una disminución de 150 a
130 ºC tendrá como efecto un incremento del tiempo de mínima viscosidad, lo
cual es esperado dado que éste es un factor relevante en el fraguado del
adhesivo.
Figura 4.16: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
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Tiempo (s)
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3,63
3,68
L o g V I ( O h m - c m )T° CENTRO C G1 0.80 150
T° CENTRO C G2 0.80 150T° CENTRO C G1 0.80 130T° CENTRO C G2 0.80 130Log VI C G1 0.80 150Log VI C G2 0.80 150Log VI C G1 0.80 130Log VI C G2 0.80 130
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 96/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ96
Figura 4.17: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
En forma paralela a la medición de la viscosidad se controló la temperaturaal interior del tablero por medio de termocuplas tipo K, y así poder relacionar el
inicio del fraguado del adhesivo con los valores de mínima viscosidad obtenidos.
Esto en base a análisis previos de DMA a la resina fenólica “Oximix 2017” (Ver
Anexo D), donde el polímero alcanza su mínima viscosidad aproximadamente a la
temperatura de 100 ºC.
Tal como lo muestran las gráficas 4.16 y 4.17 de temperatura en el centro
del tablero, al aumentar la cantidad de adhesivo el tiempo que demora la
temperatura en alcanzar los 100 ºC disminuye, lo cual se explica que al haber
mayor cantidad de adhesivo también hay más agua, provocando un incremento en
el vapor desde el extremo hacia el centro y dando como consecuencia que se
eleve más rápidamente la temperatura.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 50 100 150 200 250 300 350
Tiempo (s)
T e m p e r a t u r a ( º C )
3,43
3,48
3,53
3,58
3,63
3,68
L o g V I ( O h m - c m )
T° CENTRO C G1 0.40 150
T° CENTRO C G2 0.40 150T° CENTRO C G1 0.40 130T° CENTRO C G2 0.40 130Log VI C G1 0.40 150Log VI C G2 0.40 150Log VI C G1 0.40 130Log VI C G2 0.40 130
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 97/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ97
Al relacionar el tiempo requerido por la temperatura para llegar a los 100 ºC
con el de la mínima viscosidad, es posible ver una tendencia en las gráficas quecuando esta última alcanza el mínimo, la temperatura al interior del tablero es
menor a los 100 ºC, y al continuar transcurriendo el tiempo de prensado, mientras
la viscosidad se mantiene constante los valores de temperatura se incrementan
rápidamente.
Para la variable de la temperatura de prensado, la tendencia encontrada a
partir de las gráficas es la esperada, es decir, que a medida que se disminuye la
temperatura de los platos desde 150 a 130 ºC se incrementará el tiempo
necesario para alcanzar la temperatura deseada en el interior del tablero, según lo
explicado anteriormente. Ahora bien, cabe destacar que si esta tendencia es
apreciable, la variación entre los tiempos es bastante estrecha.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 98/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ98
• Madera de 12 años.
Figura 4.18: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad madera 12
años)
Figura 4.19: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad de la madera 8
años)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (s)
P r e s i o n E s p e c i f i c a ( b a r )
3,42
3,62
3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
L o g V I ( O h m - c m )
PRESION
Log VI D G1 0.80 150
Log VI D G2 0.80 150
Log VI D G1 0.80 130
Log VI D G2 0.80 130
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 50 100 150 200 250 300 350
Tiempo (s)
P r e s i o n E s p e c i f i c a ( b a r )
3,42
3,62
3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
L o g V I ( O h m - c m )
PRESION
Log VI D G1 0.40 150
Log VI D G2 0.40 150
Log VI D G1 0.40 130
Log VI D G2 0.40 130
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 99/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ99
Para el caso de esta edad, existe similitud en las tendencias de las curvas de
viscosidad con las encontradas con los tableros contrachapados de 8 años.
Como se muestra en las figuras 4.18 y 4.19, al inicio del ciclo la viscosidad
disminuye rápidamente para cada una de las condiciones estudiadas, donde el
tiempo de prensado no refleja mayores variaciones, a diferencia de las otras
variables (temperatura y gramaje). Posterior a esta disminución en la viscosidad,
nuevamente se observa que una vez alcanzado el mínimo, los valores tienden a
mantenerse constantes hasta el final del ciclo, donde al igual que en el caso
anterior, al momento de abrir los platos de la prensa la viscosidad se incrementa
rápidamente.
Al analizar el comportamiento de la viscosidad con el aumento de adhesivo los
resultados obtenidos presentan similitud con el resto de las mediciones
microdieléctricas realizadas, es decir, que a medida que aumentamos el gramaje
los tiempos requeridos en alcanzar la mínima viscosidad son directamente
proporcionales, esto quiere decir que al aumentar de 210 a 230 g/m2
el adhesivotarda un mayor tiempo en alcanzar la mínima viscosidad, dando inicio a la
segunda parte del proceso de reacción de polimerización.
Dentro de las variables estudiadas, la temperatura de los platos de la prensa
también presenta un clara tendencia, ya que al disminuirla los tiempos de mínima
viscosidad obtenidos son mayores.
Por último, es posible observar que los tiempos en los cuales se logra alcanzar
la mínima viscosidad se encuentran siempre dentro del proceso de prensado, lo
cual debería asegurar que el adhesivo ya estaba fraguado al momento de concluir
los diferentes ciclos de prensado.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ100
Figura 4.20: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 12 años)
Figura 4.21: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (s)
T e m p e r a t u r a ( º C )
3,42
3,62
3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
L o g V I ( O h m - c m )T° CENTRO D G1 0.80 150
T° CENTRO D G2 0.80 150
T° CENTRO D G1 0.80 130
T° CENTRO D G2 0.80 130
Log VI D G1 0.80 150
Log VI D G2 0.80 150
Log VI D G1 0.80 130
Log VI D G2 0.80 130
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 50 100 150 200 250 300 350
Tiempo (s)
T e m p e r a t u r a ( º C )
3,42
3,62
3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
L o g V I ( O h m - c m )
T° CENTRO D G1 0.40 150T° CENTRO D G2 0.40 150
T° CENTRO D G1 0.40 130
T° CENTRO D G2 0.40 130
Log VI D G1 0.40 150
Log VI D G2 0.40 150
Log VI D G1 0.40 130
Log VI D G2 0.40 130
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ101
Al analizar la temperatura al interior del tablero y relacionarla con el valor
entregado por el análisis de DMA realizado a la resina, se observa de las gráficas4.20 y 4.21 que un aumento de la temperatura de prensado implicará obtener
menores tiempos de viscosidad mínima, y al contrario que en el caso anterior
cuando ésta última alcanza el mínimo, generalmente, la temperatura de 100 ºC ya
había sido alcanzada u ocurría en el mismo momento. Esta diferencia con lo
encontrado en el caso anterior puede ser explicada desde el punto de vista de la
densidad de la madera, que al aumentar implica una menor cantidad de espacios
vacíos y un mayor espesor de la pared celular, lo cual provocará que el vapor
proveniente desde los extremos tenga una mayor dificultad en traspasar a través
de las chapas del tablero.
Para la variable de la temperatura de prensado, la tendencia encontrada a
partir de las gráficas es la esperada, es decir, que a medida que se disminuye la
temperatura de los platos desde 150 a 130 ºC se incrementa el tiempo necesario
para alcanzar la temperatura deseada en el interior del tablero.
El efecto provocado por el aumento de gramaje en relación a la temperatura
interior, si bien es apreciable en algunas condiciones (a mayor cantidad se
disminuyen los tiempos), en otras no lo es tan clara y la explicación a este
fenómeno se asocia a la densidad de la especie, tal como se hace referencia en el
párrafo anterior y al proceso de armado del tablero, en particular a la cantidad y
distribución del adhesivo en la chapa.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ102
• Resumen
Tabla 4.2: Valores promedios de las mediciones microdieléctricas efectuadas a los
tableros contrachapados.
De los valores obtenidos de los análisis microdieléctricos, se observa que
un aumento del gramaje (210 a 230 g/m2) provoca un incremento en el tiempo de
mínima viscosidad, de igual forma sucede con la disminución de la temperaturadurante el proceso de prensado, fenómenos explicados anteriormente. En relación
a la edad de la madera, una aumento de ésta (8 años a 12 años) provoca que el
tiempo obtenido en alcanzar la viscosidad mínima aumente, lo cual se explica por
la mayor densidad de la madera de 12 años, dificultando la transferencia del calor
hacia el centro del tablero.
Condición Tpo (s) VI (Ohm-cm) Tº Centro (ºC) Tpo (s) VI (Ohm-cm)
C G1 0,80 150 67 3,478 48 144 3,480
C G2 0,80 150 75 3,489 59 136 3,487C G1 0,40 150 79 3,496 58 152 3,497
C G2 0,40 150 135 3,521 92 152 3,514
C G1 0,80 130 95 3,455 59 212 3,453
C G2 0,80 130 111 3,466 73 176 3,469
C G1 0,40 130 83 3,464 70 164 3,456
C G2 0,40 130 95 3,485 64 176 3,482
D G1 0,80 150 87 3,502 81 128 3,507
D G2 0,80 150 95 3,483 79 136 3,484
D G1 0,40 150 79 3,478 64 132 3,460
D G2 0,40 150 107 4,148 74 164 4,022D G1 0,80 130 143 3,492 84 200 3,484
D G2 0,80 130 175 3,510 98 184 3,521
D G1 0,40 130 119 3,500 76 192 3,505
D G2 0,40 130 151 3,541 79 220 3,524
Punto de Mínima Viscocidad Temperatura Centro 100 ºC
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ103
Para la temperatura en el centro del tablero, se observa de la tabla 4.2 que
a mayor gramaje, el tiempo en alcanzar los 100 ºC disminuye, mientras que ladisminución de la temperatura de prensado implica un incremento del tiempo y al
igual que en el análisis del punto de mínima viscosidad, el aumento en la edad de
la madera provoca que el tiempo en alcanzar los 100 ºC también aumente.
4.3 ANÁLISIS DE PROPIEDADES FISICO-MECÁNICAS PARA LOS TABLEROS
4.3.1 Tableros OSB.
Los paneles experimentales presentaban una gran dispersión en los valores
de sus propiedades. Basándose en la correlación que existe entre densidad yresistencia, se estableció el cuociente entre la resistencia real obtenida y la
densidad aparente de cada probeta y de esta forma eliminar el efecto de la
densidad en los valores de esfuerzos.
Para poder tener un valor de referencia, se ilustran en la tabla 4.3 las
exigencias mínimas de esfuerzo según la Norma Canadiense 0437 Series – 93 y
las de esfuerzo relativo, considerando para ello la densidad objetivo de 650 kg/m3
de los paneles experimentales.
Tabla 4.3: Valores de esfuerzos exigidos por Norma Canadiense 0437 Series-93.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ104
Ensayo
Requerimiento
de esfuerzo
(MPa)
Densidad Objetivo
( kg/m3 )
Esfuerzo relativo
x10-4
(MPa * m3/kg)
IB 0,345 650 5,3
MOR // 29 650 446,2
MOR ⊥ 12,4 650 190,8
MOE // 5.500 650 84.615,4
MOE ⊥ 1.500 650 23.076,9
4.3.1.1 Densidad.
Figura 4.22: Densidad promedio de los tableros OSB por condición de fabricación
En la figura anterior se observa que son los tableros de OSB de 8 años los
que presentan los mayores valores de densidad aparente, ésto se debe a la mayor
667
725
692
769
610
661630
714
612
670
624
693
609 610
661
721
0
200
400
600
800
D E N S I D A D
( K g / m 3 )
R1 0,5 200 R2 0,5 200 R1 0,25 200 R2 0,25 200 R1 0,5 190 R2 0,5 190 R1 0,25 190 R2 0,25 190
CONDICION
5 AÑOS
8 AÑOS
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ105
densidad que posee la madera de 8 años. Cuando se fabricaron los tableros de
OSB para 5 y 8 años, se calculó la cantidad de madera (hojuelas) y de adhesivo,sin hacer una diferencia entre edades (5 y 8 años). Como la madera de
Eucalyptus nitens de 5 años es menos densa que la de 8 años, el resultado
produjo tableros de OSB de 8 años con mayor espesor o en su defecto del mismo
espesor pero más densos, lo que se refleja en mejores valores de resistencia en
comparación con tableros fabricados con madera de 5 años.
4.3.1.2 MOR Paralelo.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ106
Figura 4.23: Gráfico de esfuerzos de módulo de rotura paralelo por condición de
fabricación de los tableros OSB.
En el gráfico anterior se observa que los valores de MOR paralelo son
mayores en casi todas las condiciones para la edad de 5 años. El efecto de ladensidad sobre la edad de la madera atenta en las propiedades mecánicas de
ésta, lo cual puede explicarse debido a que maderas con menor densidad se
compactan mejor provocando una mayor resistencia de las caras a diferencia de
otra con densidad mayor, en las cuales la compactación será menor, provocando
una menor resistencia de éstas.
Al analizar los resultados en función de las variables, se observa en la
figura 4.23, que un incremento en la razón de encolado implica obtener mayores
valores de esfuerzo, en ambas edades, dado que se incrementa la cantidad de
adhesivo por unidad de masa de madera. El efecto de la disminución en la
temperatura sobre los valores de esfuerzo no parece presentar una incidencia
mayor sobre éstos.
0
200
400
600
800
E s f u e r z o ( M P a * m 3 / K g )
R1 0,50200
R2 0,50200
R1 0,25200
R2 0,25200
R1 0,50190
R2 0,50190
R1 0,25190
R2 0,25190
Norma Comerc ia l
CONDICION
5 Años
8 Años
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ107
0
75
150
225
300
375
E S F U E R Z O ( M P a * m 3 / K g )
R1 0,50200
R2 0,50200
R1 0,25200
R2 0,25200
R1 0,50190
R2 0,50190
R1 0,25190
R2 0,25190
Norma Comerc ial
CONDICION
5 Años
8 Años
Se observa que la mejor condición ocurre al usar una razón de encolado del
10%, factor de prensado de 0,25 min/mm y temperatura de prensado de 200 ºC,para la edad de 5 años, mientras que para 8 años ésto ocurre a 10% de razón de
encolado, 0,50 min/mm de prensado y temperatura de 190 ºC. Como era de
esperar el menor valor de esfuerzo se obtuvo cuando las condiciones de
fabricación se disminuyeron, es decir, 5% de razón de encolado, 0,25 min/mm y
temperatura de 190 ºC, lo cual ocurre en ambas edades.
Al relacionar los resultados con los valores requeridos por la norma y el
ensayo de un tablero comercial de pino, tres de éstas no cumplieron con el
estándar requerido (8 años, 10%, 0,50 min/mm, 200 ºC ; 8 años, 5%, 0,25
min/mm, 190 ºC y 8 años, 10%, 0,25 min/mm, 190 ºC ), lo anterior se explica por el
incremento de la edad de la madera y por ende de la densidad básica de ésta, ya
que, se produce una razón de compactación menor y por consiguiente un menor
contacto entre las partículas de madera desarrolladas durante el proceso de
prensado, mientras que todas ellas superaron al tablero comercial ensayado de
igual espesor.
4.3.1.3 MOR Perpendicular.
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ108
Figura 4.24: Figura de esfuerzos de módulo de rotura perpendicular por condiciónde fabricación de los tableros OSB.
Los valores del MOR perpendicular corresponden aproximadamente a lamitad de los arrojados por el MOR paralelo. Esto se produce debido a que la
carga es aplicada sobre dos caras que oponen una mayor resistencia en
comparación con la anterior que es sólo una. Estos resultados muestran que la
edad de 5 años posee una mayor resistencia que la de 8 años, lo cual es
esperado, dado su mayor razón de compactación.
Al igual que en los valores de MOR paralelo, se observa en la figura 4.24
que al aumentar la razón de encolado de un 5 al 10%, los valores de esfuerzo
promedio obtenidos se incrementan, mientras que una disminución en la
temperatura de los platos empleada provoca que el esfuerzo disminuya
levemente, posiblemente al no completarse el máximo fraguado. Al observar el
efecto del tiempo de prensado la tendencia indica que al disminuir éste los valores
de MOR también lo hacen, explicándose por el menor tiempo de contacto entre las
partículas, lo cual indicaría una disminución en las propiedades del tablero.
Cuando observamos los valores obtenidos en cada una de las condiciones,
la mejor de ellas ocurre para una edad de 5 años y cuando todas las variables de
fabricación son máximas, es decir, 10% de razón de encolado, 0,50 min/mm de
factor de prensado y 200 ºC. Para una edad de 8 años, la tendencia es similar a
la de 5 años, sólo que en este caso son dos las condiciones con valores máximos,
y que se diferencian entre sí, por la variable temperatura. Los valores mínimos de
esfuerzo se obtuvieron tanto para 5 como 8 años cuando las variables fueron lasmínimas, ésto es, 5% de razón de encolado, 0,25 min/mm y 190 ºC.
Al comparar los resultados de los tableros experimentales tanto con lo
requerido por norma, como con los obtenidos del tablero comercial, sólo una
condición se encontró bajo éstos dos límites; 5% de razón de encolado, 0,25
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ109
min/mm y 190 ºC, independiente de la edad. Estos se debe a la disminución de
cada una de las variables, afectando de forma negativa las propiedades.
4.3.1.4 MOE Paralelo.
Figura 4.25: Figura de esfuerzos de módulo de elasticidad paralelo por condición
de fabricación de los tableros OSB.
En la figura anterior se observa que la edad de 5 años presenta mayores
valores de MOE paralelo comparado con la de 8 años. Esta situación se justifica
debido a la mejor compactación de las células de la madera de 5 años, la que
produce mejores propiedades mecánicas, debido a una mayor interacción maderaadhesivo.
Para la edad de 5 años no se advierte gran variabilidad de los promedios,
sólo resaltando la condición con razón de encolado del 10%, factor de prensado
de 0,25 mm/min y temperatura de 200 ºC, la que presenta una marcada diferencia
y que además es la mayor de todas. Para 8 años ocurre la misma situación
0
20
40
60
80
100
E S F U E R Z O ( M
P A * m
3 / K g )
Millares
R1 0,50 200 R2 0,50 200 R1 0,25 200 R2 0,25 200 R1 0,50 190 R2 0,50 190 R1 0,25 190 R2 0,25 190 Norma Comercial
CONDICION
5 Años
8 Años
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ110
0
8
16
24
32
E S F U E R Z O
( M
P a * m 3 / K g )
Millares
R1 0,50200
R2 0,50200
R1 0,25200
R2 0,25200
R1 0,50190
R2 0,50190
R1 0,25190
R2 0,25190
Norma Comercial
CONDICION
5 Años
8 Años
(tendencia homogénea), excepto en la condición cuyas variables de fabricación
son mínimas, la que presenta una marcada disminución de sus propiedades.
Al efectuar una comparación de los resultados de esfuerzos con lo
requerido por norma, encontramos que ninguna de las condiciones supera este
parámetro, pero si superaron los valores arrojados por el tablero de OSB
comercial, el cual promedió muy por debajo de lo requerido.
4.3.1.5 MOE Perpendicular.
Figura 4.26: Figura de esfuerzos de módulo de elasticidad perpendicular por
condición de fabricación de los tableros OSB.
Al igual que en caso anterior (MOE paralelo), se observa la misma
tendencia de los promedios de las condiciones, en la cual existe una alta
homogeneidad de los datos, encontrándonos sólo con dos valores (uno mayor y
otro menor) que no siguen la tendencia establecida. Para el caso del menor
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ111
valor, éste está justificado por la utilización de los mínimos valores de las
variables, es decir, razón de encolado del 5%, factor de prensado de 0,25 min/mmy temperatura de 190 ºC, las cuales era de esperar presentasen propiedades de
los tableros inferiores al resto de las condiciones. El mayor valor ocurre cuando
nos encontramos con una razón de encolado del 10%, factor de prensado de 0,5
min/mm y temperatura de 190 ºC, en este caso, la mayor cantidad de adhesivo y
el mayor tiempo de prensado implican un mayor contacto entre las partículas de
madera (hojuelas), lo cual implica obtener mejores propiedades en el tablero.
Al hacer la comparación de los valores con la norma utilizada, encontramos
que sólo algunas condiciones de la edad de 5 años superan este requerimiento, y
de forma muy ajustada. Para 8 años sólo una condición supera lo establecido por
la norma.
Cabe destacar que algunas de las probetas obtenidas para el ensayo de
flexión, tenían defectos en su espesor. Este fue causado por un pegado del
tablero de OSB, con las latas que servían de apoyo para el proceso de prensado yque al momento de retirarlas producían desprendimiento de pedazos del tablero.
Esta situación podría considerase como una posible causa a las alteraciones en
los resultados de los ensayos. Además, se encuentra la conformación de las
capas del colchón (mat), uno de los pasos más complicados, ya que es muy difícil
orientar las hojuelas en las diferentes capas, para que éstas quedasen de forma
perpendicular entre sí.
4.3.1.6 Tracción perpendicular.
Llamada también adhesión interna (IB) o tracción perpendicular, y es una
de las propiedades más importantes de los tableros y es un indicador del estado
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ112
0
3
6
9
12
R E S I S T E N C I A
( M P a * m 3
/ k g )
RE1 0,50200
RE2 0,50200
RE1 0,25200
RE2 0,25200
RE1 0,50190
RE2 0,50190
RE1 0,25190
RE2 0,25190
Norma Comercial
CONDICIONES
5 AÑOS
8 AÑOS
de la capa central del tablero, la que consiste en la unión de madera adhesivo. A
continuación se muestra un detalle de los resultados por edad y condición.
Figura 4.27: Esfuerzos de IB por condición de fabricación de los tableros OSB.
Las condiciones en las cuales encontramos los menores valores de IB
corresponden a aquellas en las cuales las variables de fabricación son las
mínimas, es decir, razón de encolado del 5%, factor de prensado de 0,25 min/mm
y temperatura de 200 °C y 190 ºC.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ113
Mediante ésto encontramos que tanto la razón de encolado como el factor
de prensado inciden de manera importante dentro de las propiedades mecánicasdel tablero, en este caso del IB. Además, es justo en estas condiciones en donde
no se da la tendencia de que los valores de la resistencia de 8 años son mayores
a las de 5 años (ésto podría ser debido a la menor densidad de la madera de 5
años, requiriendo una mayor cantidad de hojuelas para alcanzar el peso del
colchón, y por lo tanto, una mayor superficie a encolar).
Mediante el perfil de densidad se puede observar que para la condición de
10% de adhesivo, 0,50 min/mm y 200 ºC el tablero de 5 años presenta mejores
valores de densidad y un mayor espesor, ésto demuestra el porqué de los mejores
resultados de IB para esta condición. En el caso de la condición 5% de adhesivo,
0.25 min/mm y 190 ºC, los tableros se fabricaron en las mínimas condiciones
produciéndose un beneficio para los tableros de 5 años, en comparación con los
de 8 años, los cuales podrían haber tenido muy poco tiempo en prensa.
Con respecto a que las propiedades de la mayoría de los tableros fueranmejor con madera de 8 años que 5 años, ésto se puede explicar por las mismas
razones que lo planteado en el caso de la densidad. Se utilizó la misma cantidad
de hojuelas y adhesivos para ambas edades sin haber considerado la condición
de que la madera de 5 años presenta una menor densidad que la de 8 años.
Además, existen algunas condiciones como factor de prensado o razón de
encolado en donde se favorece la permanencia del tablero bajo estas condiciones
y que hace que las propiedades mecánicas de los tableros de 8 años arrojen
mejores resultados.
Al efectuar una comparación de los valores promedio obtenidos por el
requerimiento por norma, encontramos que casi la totalidad de las condiciones, al
igual que el tablero comercial, superan los requerimientos.
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ114
4.3.2 Tableros contrachapados.
4.3.2.1 Anális is de la calidad de adherencia.
Los diferentes tipos de pruebas a que se someten las uniones entregan
valores que están directamente relacionados con la especie utilizada. De este
modo las pruebas realizadas a los adhesivos equivalen a las pruebas sobre laspropiedades mecánicas de la unión.
Cuando se desea analizar las propiedades de la unión en contrachapados, el
mejor indicador es la medición de la propiedad de cizalle, con el propósito de
obtener información utilizable en el mejoramiento de la unión. Los ensayos se
realizaron de acuerdo a la norma americana APA, en la cual se indican los
siguientes requisitos para su aprobación:
• El esfuerzo de la línea de cola ensayada debe ser mayor o igual a 1,6
N/mm2.
• El promedio de la falla de madera debe ser mayor a 45%.
• Más del 90% de la muestra debe tener sobre un 30% de falla de madera.
El análisis fue realizado basándose en los criterios mencionados
anteriormente, los cuales arrojaron los siguiente resultados:
Tabla 4.4: Resultados de ensayo de cizalle por condición de fabricación.
Esfuerzo
promedio
(N/mm2)
Promedio falla
madera (%)
Mayores al
30% de falla
C G1 0,80 150 3,2 83 93
C G2 0,80 150 3,1 85 90
C G1 0,40 150 2,4 73 79
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ115
C G2 0,40 150 2,7 63 75
C G1 0,80 130 2,7 74 84
C G2 0,80 130 2,8 77 86
C G1 0,40 130 2,6 57 64
C G2 0,40 130 2,6 56 54
D G1 0,80 150 2,4 86 95
D G2 0,80 150 3,1 95 100
D G1 0,40 150 2,8 71 75
D G2 0,40 150 3,0 56 62
D G1 0,80 130 2,4 73 93
D G2 0,80 130 2,7 69 76
D G1 0,40 130 2,7 77 84
D G2 0,40 130 2,7 55 61
En la siguiente figura (4.28) se muestran los valores de los esfuerzos
comparados con el nivel mínimo exigido por norma, separados por edad de la
madera.
Figura 4.28: Esfuerzo promedio de cizalle por condición de fabricación.
En el gráfico anterior se observa de que todas las condiciones cumplieron
con lo exigido por la norma, ésto es, con respecto al esfuerzo promedio en la línea
de cola. Respecto al requerimiento del porcentaje de falla promedio (mayor al
0
1
2
3
4
E S F U E R Z O
( N / m m 2
G10,80150
G20,80150
G10,40150
G20,40150
G10,80130
G20,80130
G10,40130
G20,40130
CONDICIONES
ESFUERZO PROMEDIO
8 AÑOS12 AÑOS
NORMA
75
100
E R A ( %
PROMEDIO FALLA DE MADERA DE LA MUESTRA
8 AÑOS
12 AÑOS
NORMA
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ116
45%), éste fue superado por todas las condiciones en ambas edades (Figura
4.29).
Figura 4.29: Falla promedio por condición de fabricación.
Finalmente, para la condición que el 90% de la muestra debe tener sobre un 30% de falla de
madera, sólo cinco condiciones superaron este requerimiento, figura 4.30.
0
25
50
75
100
F A L L A ( %
)
G10,80150
G20,80150
G10,40150
G20,40150
G10,80130
G20,80130
G10,40130
G20,40130
CONDICION
MAYORES AL 30% DE FALLA DE MADERA DEL TOTAL
DE LA MUESTRA8 AÑOS
12 AÑOS
NORMA
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ117
Figura 4.30: Falla de madera mayores al 30% por condición de fabricación.
Las tres condiciones mencionadas anteriormente son las que finalmente cumplieron con
todos los requisitos impuestos por la norma, aunque en la condición cinco sólo se superó
con la edad de 12 años. Estas condiciones son las que tiene gramaje de 210 g/m2, factor de
prensado de 0,8 min/mm y temperatura de 150 ºC para ambas edades. La otra condición
que también superó la norma es aquella con las mismas caracteristicas anteriores y con
gramaje de 230 g/m2 para ambas edades. Por último, la otra condición que cumplió con los
requerimientos es la consistente en un gramaje de 210 g/m2
, factor de prensado de 0,8min/mm y temperatura de 130 ºC.
4.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
4.4.1 Tableros OSB.
4.4.1.1 Modelo estadístico para la predicción de tracción perpendicular.
En la tabla N° 4.5 se muestran las estimaciones de los efectos del
experimento, utilizando los valores promedios arrojados por los resultados
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ118
promedios de los ensayos de tracción perpendicular para las diferentes
condiciones establecidas.
Se puede observar que los factores A: edad, B: razón de encolado, C:
factor de prensado, AB: interacción entre la edad y la razón de encolado, tienen
los más grandes efectos sobre el modelo estadístico y explican en conjunto cerca
del 78% de la variabilidad de los datos.
Tabla 4.5: Estimación de los efectos del experimento en tableros OSB.
Estimación Suma de PorcentajeTérmino
de efectos cuadrados contribución
A 1,3067 20,4885 9,6274
B 2,1808 57,0724 26,8179
C 2,4200 70,2768 33,0225
D 0,3233 1,2545 0,5895
AB 1,2317 18,2040 8,5539
AC 0,4508 2,4390 1,1461AD 0,3642 1,5914 0,7478
BC 0,4683 2,6320 1,2368
BD -0,3900 1,8252 0,8576
CD -0,0325 0,0127 0,0060
ABC -0,5708 3,9102 1,8374
ABD -0,4292 2,2102 1,0386
ACD -0,1750 0,3675 0,1727
BCD 0,5942 4,2364 1,9907
ABCD -0,4583 2,5208 1,1845
La figura 4.31 muestra la gráfica de probabilidad normal de los efectos. Al
analizar este gráfico se concluye de que los factores A, B, C, y la interacción AB,
corresponden a las variables que tienen mayor contribución dentro del modelo.
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ119
Figura 4.31: Gráfica de la probabilidad de los efectos.
A través del análisis de varianza (tabla 4.6) se puede observar los efectos
principales, los cuales son altamente significativos, éstos tienen un valor p muy
pequeño (p< 0,01).
Tabla 4.6: Análisis de varianza de los datos de IB.
Condic ión Suma de Grados de Cuadrados valor F Prob > F
DESIG N-EXPERT P lotIB
A : E D A DB : R A Z O N E N C O L A D OC : F A C T O R P R E N S A D OD : T EMP E R A TU R A
Normal plot
N o r m a l % p r o b a b i l i t y
Effec t
-0 .57 0 .18 0 .92 1.67 2.42
1
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
AB
C
A B
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ121
4.4.2 Tablero contrachapado.
4.4.2.1 Modelo estadístico para la predicción de cizalle.
En la tabla N° 4.7 se muestran las estimaciones de los efectos del
experimento, utilizando los valores promedios arrojados por los resultados
promedios de los ensayos de cizalle para las diferentes condiciones establecidas.
Se puede observar que los factores A: gramaje, B: factor de prensado, C:
temperatura, D: edad, BC: interacción entre el factor de prensado y la temperatura,
BD: interacción entre el factor de prensado y la edad, CD: interacción temperatura
y edad, BCD: la interacción del factor de prensado con la temperatura y la edad,
tienen los más grandes efectos sobre el modelo estadístico y explican en conjunto
cerca del 65,77% de la variabilidad de los datos.
Tabla 4.7: Estimación de los efectos del experimento.
Estimación Suma de Porcentaje
Término de efectos cuadrados contribución
A 0,284 0,970 6,068
B -0,123 0,181 1,130
C 0,008 0,001 0,005
D -0,752 6,790 42,483
AB 0,124 0,184 1,153
AC -0,020 0,005 0,029
AD 0,127 0,193 1,205
BC 0,268 0,863 5,401
BD -0,272 0,889 5,561
CD 0,081 0,079 0,492
ABC -0,135 0,219 1,372
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ122
ABD 0,150 0,271 1,697
ACD -0,079 0,075 0,470
BCD 0,289 1,001 6,261
ABCD -0,073 0,064 0,403
La figura 4.32 muestra la gráfica de probabilidad normal de los efectos. Al
analizar este gráfico se concluye que los factores A, D, la interacción BC, BD,
BCD, corresponden a las variables que tienen mayor contribución dentro del
modelo.
Figura 4.32: Gráfica de la probabilidad de los efectos.
A través del análisis de varianza se pueden observar los efectos principales,
los cuales son altamente significativos, éstos tienen un valor p muy pequeño (p<
0,01).
DESIGN-EXPERT PlotCIZALLE
A: GRAMAJEB: FACTORC: TEMPERATURAD: EDAD
Normal plot
N o r m a l % p r o b a b i l i t y
Effect
-0.75 -0.49 -0.23 0.03 0.29
1
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
A
B
C
D
BC
BD
CD
BCD
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Tabla 4.8: Análisis de varianza de los datos de cizalle.
Suma de Grados de Cuadrados
Condición Cuadrados Libertad Promedio valor F Prob > F
Modelo 10,7729 8 1,3466 10,0800 < 0.0001
A 0,9699 1 0,9699 7,2601 0.0103
B 0,1807 1 0,1807 1,3524 0.2519
C 0,0007 1 0,0007 0,0054 0.9418
D 6,7901 1 6,7901 50,8270 < 0.0001
BC 0,8632 1 0,8632 6,4616 0.0151BD 0,8888 1 0,8888 6,6533 0.0138
CD 0,0787 1 0,0787 0,5890 0.4474
BCD 1,0008 1 1,0008 7,4911 0.0093
Residual 5,2101 39 0,1336
Total 15,9830 47
Mediante el análisis de varianza (ANOVA), se determina la influencia de los
efectos de los tratamientos, rechazandose la hipótesis nula, la cual indica que
todos los factores no provocan ningún efecto sobre la variable de respuesta, con
un valor p< 0,001 A través de la ecuación 3 y 4 se puede predecir el resultado
de las variables de gramaje (A), factor de prensado (B), temperatura (C), edad (D),
la interacción del factor de prensado y la temperatura (BC), factor de prensado y la
edad (BD), la temperatura y la edad (CD) y la interacción del factor de prensado la
temperatura y la edad (BCD). A través de estos factores se puede predecir la
respuesta mediante las siguiente ecuaciones:
CIZALLE (8 AÑOS) = -0,622 + 0,014*A + 1,094*B – 5,75*C – 5,144*B*C (3)
CIZALLE (12 AÑOS) = 10,44 + 0,014*A – 20,48*B – 0,079*C +0,139*B*C (4)
El coeficiente de determinación del modelo antes planteado es de R2 = 0.67
lo que significa que la variabilidad del modelo es explicada en un 67%, por el
cambio de los niveles de los factores. El otro 33% restante no es explicado, y
obedece a otro tipo de consideraciones o variables que no han sido analizadas en
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ124
este modelo. El R2 ajustado = 0,60, el cual está ajustado para el tamaño del
modelo.
4.4.3 Diagnosis del modelo estadístico.
La adecuación del modelo estadístico nos permitirá determinar si el modelo
planteado se encuentra bien estructurado y puede servir como base para tomar
conclusiones con respecto de éste.
Para verificar la calidad del modelo, se efectuaron análisis de
multicolinealidad, heterocedasticidad, normalidad de los residuos y se verificó la
existencia de puntos atípicos, los cuales se detallan a continuación.
Multicolinealidad: este problema se produce cuando las variables independientes
están relacionadas entre sí, provocando conflictos para la separación y
cuantificación de los efectos individuales. La multicolinealidad puede tener efectos
serios sobre las estimaciones de los coeficientes de regresión y sobre la
aplicabilidad del modelo. Para comprobar que este efecto no se produzca se
deberá analizar el factor de inflación de la varianza (VIF). Los valores 4 o 5
indican la aparición de este problema.
Tabla 4.9: Factores de inflación de la varianza (IB).
Factor VIF
A-EDAD 1
B-RAZON ENCOLADO 1
C-FACTOR PRENSADO 1
AB 1
Tabla 4.10: Factores de inflación de la varianza (cizalle)
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ125
Factor VIF
A-GRAMAJE 1
B-FACTOR 1
C-TEMPERATURA 1
D-EDAD 1
BC 1
BD 1
CD 1
BCD 1
En las tablas 4.9 y 4.10 se observa que no existen problemas de
multicolinealidad entre las variables, por lo que los efectos producidos son
completamente identificables para IB y cizalle.
Heterocedasticidad: corresponde a la situación en la cual no se cumple la
igualdad de la varianza de los residuos. Para verificar que no exista este problema
se estudiaron los gráficos de residuales contra los valores predichos, gráficos 4.33
y 4.34.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 126/410
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ127
Al efectuar un análisis de los gráficos 4.33 y 4.34 no se observa ningún tipode anomalía, tanto para valores de cizalle como para Internal Bond.
Normalidad de los residuos: la verificación del supuesto de normalidad podría
hacerse graficando un histograma de los residuales. Si se satisface este supuesto
para los errores, este gráfico deberá aparecer como una muestra de una
distribución normal con centro en cero. Un procedimiento en extremo útil es
construir una gráfica de probabilidad normal de los residuales. Si la distribución
fundamental de los errores es normal, esta gráfica tendrá la apariencia de una línea
recta, tal y como se muestra en el gráfico 4.35.
Grafico N° 4.35: Gráfica de probabilidad normal de los residuales, para IB y cizalle
respectivamente
Existencia de puntos atípicos: una anomalía muy común que suele ponerse en
manifiesto en los gráficos de probabilidad normal es un residual que es mucho
más grande que cualquier otro, que se denomina punto atípico. La presencia de
uno o más puntos atípicos puede provocar serias distorsiones en el análisis de
DESIGN-EXPERT PlotIB
Studentized Residuals
N o r m a l %
P r o b a b i l i t y
Normal Plot of Residuals
-2.63 -1.44 -0.26 0.93 2.12
1
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
DESIGN-EXPERT PlotCIZALLE
Studentized Residuals
N o r m a l %
P r o b a b i l i t y
Normal Plot of Residuals
-2.68 -1.35 -0.02 1.31 2.64
1
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ129
Gráfico 4.38 y 4.39: Distancia de Outler T y Cook’s para cizalle.
Transformación de los datos: cuando se presenta el problema de una varianza
no constante se deberá aplicar una transformación para estabilizar la varianza,
para correr después el análisis de varianza con los datos transformados.
Mediante el gráfico de Box Cox, el software Design Expert nos indica si los datos
necesitan algún tipo de transformación, sugiriéndonos cual es la que se debe
aplicar (gráfico 4.40).
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
Run Number
O u t l i e r T
Outlier T
-3.50
-1.75
0.00
1.75
3.50
1 10 19 28 37 46
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
Run Number
C o o k ' s D i s t a n c e
Cook's Distance
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1 10 19 28 37 46
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 130/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ130
Gráfico N° 4.40: Diagrama de Box Cox para IB (izquierda) y cizalle (derecha).
El gráfico 4.40 no nos sugiere ningún tipo de transformación para cizalle o
Internal Bond, por lo que le análisis de los resultados se efectuará sin ningún tipo
de alteración de los datos.
4.4.4 Interpretación de los Resultados
Resistencia del IB para OSB
De acuerdo al análisis efectuado anteriormente las variablessignificativas ,dentro del estudio de este modelo, corresponden a los factores:
edad (A), razón de encolado (B), factor de prensado (C) y la interacción de la edad
con la razón de encolado (AB).
DESIGN-EXPERT PlotIB
LambdaCurrent = 1Best = 0.83Low C.I. = 0.15High C.I. = 1.52
Recommend transf orm:None (Lambda = 1)
Lambda
L n ( R e s i d u a l S S )
Box-Cox Plot for Power Transforms
3.84
4.37
4.90
5.42
5.95
-3 -2 -1 0 1 2 3
DESIGN-EXPERT PlotCIZALLE
LambdaCurrent = 1Best = 1.24Low C.I. = 0.52High C.I. = 2.08
Recommend transform:None (Lambda = 1)
Lambda
L n ( R e s i d u a l S S )
Box-Cox Plot for Power Transforms
1.64
2.58
3.53
4.47
5.42
-3 -2 -1 0 1 2 3
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ131
Al efectuar un estudio de las variables significativas podemos encontrar los
siguientes gráficos:
Gráfico 4.41: Edad de la madera v/s resistencia IB.
En el gráfico 4.41 encontramos de que la resistencia de la unión interna (IB)
presenta un aumento al pasar de la edad de 5 años a la de 8 años. Este aumento
de resistencia es producto de la mayor resistencia que tienen las paredes de la
especie a los 8 años. Esto se corrobora con lo obtenido en el capítulo de
resultados de las propiedades mecánicas de tracción interna (IB) para los tableros
OSB (Figura 4.27).
Gráfico 4.42: Razón de encolado v/s IB
DESIGN-EXPERT Plot
IB X = A: EDAD
Actual FactorsB: RAZON ENCOLADO = 7.50C: FACTOR PRENSADO = 0.38D: TEMPERATURA = 195.00
A: EDAD
I B
One Factor Plot
5 8
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77 Warning! Fact or involv ed in an interaction.
DESIGN-EXPERT Plot
IB
X = B: RAZON ENCOLADO
Actual Factors
A: EDAD = 5C: FACTOR PRENSADO = 0.38D: TEMPERATURA = 195.00
5.00 6.25 7.50 8.75 10.00
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
B: RAZON ENCOLADO
I B
One Factor PlotWarning! Factor involv ed in an interaction.
DESIGN-EXPERT Plot
IB
X = B: RAZON ENCOLADO
Actual Factors
A: EDAD = 8C: FACTOR PRENSADO = 0.38D: TEMPERATURA = 195.00
5.00 6.25 7.50 8.75 10.00
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
B: RAZON ENCOLADO
I B
One Factor PlotWarning! Factor involv ed in an interaction.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ132
El gráfico 4.42 nos muestra que al aumentar la razón de encolado de 5% a
10% encontramos un aumento de la resistencia IB para ambas edades. Esteaumento en la resistencia es provocado por la mayor cantidad de adhesivo en la
línea de cola, la que da una mejor resistencia en la unión. Al comparar con lo
obtenido en el capítulo anterior, sobre las propiedades de IB, ésta tendencia no se
cumple en la totalidad de los casos, lo cual se debe a que se trabajó anteriormente
con valores promedios (Figura 4.27).
Gráfico 4.43: Factor de prensado v/s IB
El gráfico 4.43 muestra de que la resistencia del IB aumenta cuando
aumentamos el factor de prensado, tendencia que corrobora lo obtenido en el
análisis de las propiedades de IB (Figura 4.27). Esto se produce por un mayor
tiempo de permanencia de las hojuelas dentro de la prensa, lo que produce unamayor compactación y contacto íntimo de las hojuelas con el adhesivo. Además
da un mayor tiempo para que el adhesivo frague.
DESIGN-EXPERT Plot
IB
X = C: FACTOR PRENSADO
Actual FactorsA: EDAD = 5B: RAZON ENCOLADO = 7.50D: TEMPERATURA = 190.14
0.25 0.31 0.38 0.44 0.50
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
C: FACTOR PRENSADO
I B
One Factor PlotDESIGN-EXPERT Plot
IB
X = C: FACTOR PRENSADO
Actual FactorsA: EDAD = 8B: RAZON ENCOLADO = 7.50D: TEMPERATURA = 190.14
0.25 0.31 0.38 0.44 0.50
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
C: FACTOR PRENSADO
I B
One Factor Plot
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ133
Gráfico 4.44: Interacción de edad con razón de encolado en la resistencia IB.
Al efectuar un análisis de la interacción de la edad con la razón de
encolado, encontramos que la resistencia de la unión aumenta levemente, al pasar
de 5 a 8 años, para razones de encolado del 5%. Se puede decir de que la falta
de resistencia para la edad de 5 años se compensa con la presencia de adhesivo
para los niveles del 5%. En cambio para una razón de encolado del 10% se ve
claramente un aumento en la resistencia, lo que puede explicarse por una mayor
cantidad de adhesivo en la línea de cola. También nos indica que para la edad
de 8 años se produce una mejor interacción adhesivo madera.
Los análisis vistos anteriormente pueden verse con mayor facilidad en el
gráfico de cubo, en donde se muestran los valores máximos y mínimos que
pueden alcanzar las combinaciones de los factores significativos
DESIGN-EXPERT Plot
IB
X = A: EDADY = B: RAZON ENCOLADO
B- 5.000B+ 10.000
Actual FactorsC: FACTOR PRENSADO = 0.25D: TEMPERATURA = 190.14
B: RAZON ENCOLADOInteraction Graph
A: EDAD
I B
5 8
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
DESIGN-EXPERT Plot
IB
X = A: EDADY = B: RAZON ENCOLADO
B- 5.000B+ 10.000
Actual FactorsC: FACTOR PRENSADO = 0.50D: TEMPERATURA = 190.14
B: RAZON ENCOLADOInteraction Graph
A: EDAD
I B
5 8
3.48
5.8025
8.125
10.4475
12.77
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ135
De acuerdo al análisis efectuado anteriormente las variables significativas,
dentro del estudio de este modelo, corresponden a: gramaje (A), edad (D),interacción del factor de prensado y temperatura (BC), interacción del factor de
prensado y la edad (BD) y la interacción del factor de prensado con la temperatura
y la edad (BCD).
Al efectuar un estudio de las variables significativas podemos encontrar los
siguientes gráficos:
Gráfico 4.46: Gramaje v/s cizalle
En el gráfico 4.46 se observa que el cizalle aumenta a medida de que el
gramaje sube su valor hasta 230 g/m2. Este efecto se presenta para ambas
edades (8 y 12 años). El aumento en el cizalle se debe a que una mayor
cantidad de adhesivo permite una línea de cola de mayor espesor, más adhesivopara la penetración. Al comparar con los resultados de esfuerzo de cizalle (Figura
4.28), estos resultados estadísticos corroboran esta tendencia.
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = A: GRAMAJE
Actual FactorsB: FACTOR = 0.60C: TEMPERATURA = 140.00D: EDAD = 8
210.00 215.00 220.00 225.00 230.00
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267
A: GRAMAJE
C I Z A L L E
One Factor Plot DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = A: GRAMAJE
Actual FactorsB: FACTOR = 0.60C: TEMPERATURA = 140.00D: EDAD = 12
210.00 215.00 220.00 225.00 230.00
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267
A: GRAMAJE
C I Z A L L E
One Factor Plot
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 136/410
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ136
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = B: FACTORY = C: TEMPERATURA
C- 130.000C+ 150.000
Actual FactorsA: GRAMAJE = 212.16D: EDAD = 8
C: TEMPERATURAInteraction Graph
B: FACTOR
C I Z A L L E
0.40 0.50 0.60 0.70 0.80
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = B: FACTORY = C: TEMPERATURA
C- 130.000C+ 150.000
Actual FactorsA: GRAMAJE = 212.16D: EDAD = 12
C: TEMPERATURAInteraction Graph
B: FACTOR
C I Z A L L E
0.40 0.50 0.60 0.70 0.80
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267
Gráfico 4.47: Edad v/s cizalle
Este gráfico (4.47) nos indica que el valor de cizalle es mayor para la edad
de 8 años, comparada con la otra de 12 años, tendencia no obtenida en losresultados de esfuerzo de cizalle (Figura 4.28), al tratarse de valores promedios.
Una mayor resistencia de la edad de 8 años se debe a la calidad de las chapas
empleadas para la confección de los tableros. Las chapas de 12 años
presentaron una mayor cantidad de defectos como rajaduras, grietas, nudos,
colapso, etc.
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = D: EDAD
Actual Factors A: GRAMAJE = 220.00B: FACTOR = 0.60C: TEMPERATURA = 140.00
D: EDAD
C I Z A L L E
One Factor Plot
8 12
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267Warning! Factor inv olv ed in an interaction.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ137
Gráfico 4.48: Factor de prensado v/s cizalle
En el gráfico 4.48 se presenta la interacción del factor de prensado con la
temperatura. Se puede observar que los valores de resistencia aumentan a
medida que la temperatura y el factor de prensado también lo hacen. Esto se
debe a la mayor permanencia del tablero bajo la acción de temperatura bajo la
prensa. (8 años). Para la edad de 12 años ocurre un efecto bastante extraño el
cual puede ser atribuido a la calidad de las chapas para este año.
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLE
X = B: FACTORY = D: EDAD
D1 8D2 12
Actual FactorsA: GRAMAJE = 220.00C: TEMPERATURA = 140.00
D: EDADInteraction Graph
B: FACTOR
C I Z
A L L E
0.40 0.50 0.60 0.70 0.80
0.7404
1.40597
2.07153
2.7371
3.40267
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 138/410
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ138
Gráfico 4.49: Interacción de la edad y el factor de prensado en el cizalle.
Otra factor significativo corresponde a la intersección del factor de prensado
con la edad (gráfico 4.49). Para el caso de 8 años, el cizalle aumenta a medida
que el factor de prensado se acerca a sus valores máximos. Esto se produce por
una mejor calidad de chapas y por mayor tiempo de permanencia del tablero en la
prensa. Para la edad de 5 años, el cizalle disminuye sus valores con el mismo
aumento del factor de prensado, ésto debido a la alta presencia de defectos en las
chapas.
Efectuando el análisis del gráfico de cubo podemos encontrar las diferentes
combinaciones de los factores implicados en este modelo estadístico.
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ139
Gráfico 4.50: Combinación de variables en tableros contrachapados.
El gráfico 4.50 nos indica que la mayor resistencia de cizalle se produce
cuando el factor de prensado se encuentra en su valor máximo (0,8), con
temperatura de 150°C y con la edad de 8 años. Asimismo el mínimo se producirá
con la edad de 12 años, temperatura de 130°C y factor de prensado de 0,8.
Mientras un mayor tiempo del tablero en la prensa involucra una mayor
resistencia, a ésto se le puede incorporar de que el adhesivo no debe fraguar a
demasiada temperatura, ya que se produce dry out en las uniones encoladas.
Por último, la calidad de las chapas viene siendo un factor importante dentro de lafabricación de tableros contrachapados de Eucalyptus nitens. Lo anterior se ve
reflejado en una muy mala calidad de chapas para 12 años y otras un poco mejor
para 8 años. Al comparar estos resultados con los obtenidos en el análisis de las
propiedades (Figura 4.28), se observa que a pesar de trabar con valores
promedios, las tendencias se mantienen.
DESIGN-EXPERT Plot
CIZALLEX = B: FACTORY = C: TEMPERATURAZ = D: EDAD
Actual Factor A: GRAMAJE = 220.00
Cube GraphCIZALLE
B: FACTOR
C : T E M P E R A T U R A
D: EDAD
B- B+C-
C+
D-
D+
2.60
2.33
2.55
1.86
2.77
1.38
2.68
2.02
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ142
• Normalidad de los residuos
Gráfico N° 4.51: Gráfica de probabilidad normal de los residuales para Fcn,lp.
Se observa en el gráfico anterior que los residuales presentan una tendencia
de línea recta, por lo que el supuesto de normalidad es aceptado.
• Existencia de puntos atípicos
DESIGN-EXPERT Pl ot
Log10(Fcn, l p)
Studentized Res iduals
N
o r m
a l %
P r o b a b i l i t y
Normal Plot of Residuals
-2.51 -1.37 -0.24 0.90 2.03
1
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
DESIGN-EXPERT Plot
Log10(Fcn, lp)
Run Number
O
u t l i e r T
Outlier T
-3.50
-1.75
0.00
1.75
3.50
1 20 39 58
DESIGN-EXPERT Plot
Log10(Fcn, lp)
Run Number
C
o o k ' s D
i s t a n c e
Cook's Distance
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1 20 39 58
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ143
Gráfico 4.52: Distancia de Outler T y Cook’s para Fcn,lp.
Los gráficos anteriores no evidencian la existencia de puntos atípicos.
• Transformación de los datos.
DESIGN-EXPERT Pl ot
Log10(Fcn, lp)
Lambda
Current = 0
Best = -0.21Low C.I. = -0.44
High C.I. = 0.02
Recommend transform:
Log (Lambda = 0)
Lambda
L n ( R
e s i d u a l S S )
Box-Cox Plot for Power Transforms
16.17
17.57
18.98
20.38
21.78
-3 -2 -1 0 1 2 3
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ144
Gráfico N° 4.53: Diagrama de Box Cox para Fcn,lp.
El gráfico anterior nos sugiere efectuar la transformación "log en base 10"
de los datos para asegurar una varianza constante y ajustar el modelo.
Modelo estadístico para la razón de compactación normal (Rcn).
Los datos fueron transformados mediante función log base 10, para un
mejor ajuste del modelo. La ecuación empleada fue la siguiente:
y' = log 10 (y + k), con k = 0
El ANOVA arrojado por el programa Design Expert nos arroja la siguiente tabla:
Tabla 4.14: Análisis de varianza de los datos de Rcn.
Suma de Grados de Cuadrados Value F Prob > F
cuadrados libertad Promedio
Model8,816 2 4,4084 469,22 < 0,0001
A 8,816 2 4,4084 469,22 < 0,0001
Pure Error 0,535 57 0,0093
Cor Total 9,352 59
De acuerdo con el análisis de ANOVA, se rechaza H0 y se concluye que las
medias de las tres edades no tienen el mismo efecto sobre la fuerza normal
máxima, es decir, la edad afecta significativamente este valor, calculado con un α
de 0,05. Lo anterior está respaldado por un valor p pequeño (< 0,0001).
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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Los valores medios transformados se presentan a continuación:
Tabla 4.15: valores medios de Rcn.
Edad Media
(años) Estimada
5 2,882
8 3,772
12 3,585
Usando el método LSD de Fisher con un α = 0,05 se hicieron
comparaciones entre los diferentes pares de medias, los cuales arrojaron los
siguientes resultados:
Tabla 4.16: Comparación de medias según método LSD de Fisher para Rcn.
Tratamiento Diferencia Grados de Error t for H0 Prob > |t|
medias libertad estandar Coeff=0
5 vs 8 -0,89 1 0,0306 -29,052 < 0,0001
5 vs 12 -0,703 1 0,0306 -22,939 < 0,0001
8 vs 12 0,187 1 0,0306 6,113 < 0,0001
Teniendo todos valores de Prob > |t| menores a 0,0001 se concluye que
existen diferencias significativas entre todos los pares de medias.
Diagnosis del modelo
• Normalidad de los residuos
DESIGN-EXPERT Pl otLog10(Rcn)
N
o r m
a l %
P r o b a b i l i t y
Normal Plot of Residuals
5
10
20
30
50
70
80
90
95
99
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Gráfico N° 4.54: Gráfica de probabilidad normal de los residuales para Rcn.
Se observa en el gráfico anterior que los residuales presentan una tendencia
de línea recta, por lo que el supuesto de normalidad es aceptado.
• Existencia de puntos atípicos
DESIGN-EXPERT Plot
Log10(Rcn)
Run Number
O
u t l i e r T
Outlier T
-3.50
-1.75
0.00
1.75
3.50
1 20 39 58
DESIGN-EXPERT Plot
Log10(Rcn)
Run Number
C
o o k ' s D
i s t a
n c e
Cook's Distance
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1 20 39 58
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Gráfico 4.55: Distancia de Outler T y Cook’s para Rcn.
Los gráficos anteriores no evidencian la existencia de puntos atípicos.
• Transformación de los datos.
Gráfico N° 4.56: Diagrama de Box Cox para Rcn.
El gráfico anterior nos sugiere efectuar la transformación "log en base 10"
de los datos para asegurar una varianza constante y ajustar el modelo.
4.4.5.2 Clivaje Tangencial a la Fibra
DESIGN-EXPERT Plot
Log10(Rcn)
Lambda
Current = 0Best = -0.15
Low C.I. = -0.34
High C.I. = 0.04
Recommend transform:
Log
(Lambda = 0)
Lambda
L n ( R
e s i d u a l S S )
Box-Cox Plot for Power Transforms
16.73
18.42
20.10
21.79
23.48
-3 -2 -1 0 1 2 3
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Modelo estadístico para la fuerza máxima de corte (Rcl).
El ANOVA arrojado por el programa Design Expert nos arroja la siguiente tabla:
Tabla 4.17: Análisis de varianza de los datos de Rcl.
Suma de Grados de Cuadrados Value F Prob > F
cuadrados libertad Promedio
Model7861,1 2 3930,55 25,597 < 0,0001
A 7861,1 2 3930,55 25,597 < 0,0001
Pure Error 6909,73 45 153,54
Cor Total 14770,83 47
De acuerdo con el análisis de ANOVA, se rechaza H0 y se concluye que las
medias de las tres edades no tienen el mismo efecto sobre la fuerza máxima de
corte, es decir, la edad afecta significativamente este valor, calculado con un α de
0,05. Lo anterior está respaldado por un valor p pequeño (< 0.0001).
Los valores medios se presentan a continuación:
Tabla 4.18: Valores medios de Rcl.
Edad Media
(años) Estimada
5 34,43
8 65,41
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12 45,82
Usando el método LSD de Fisher con un α = 0,05 se hicieron
comparaciones entre los diferentes pares de medias, los cuales arrojaron los
siguientes resultados:
Tabla 4.19: Comparación de medias según método LSD de Fisher para Rcl.
Tratamiento Diferencia Grados de Error t for H0 Prob > |t|
medias libertad Estándar Coeff=0
5 vs 8 -30,98 1 4,381 -7,073 < 0,0001
5 vs 12 -11,39 1 4,381 -2,6 0,0125
8 vs 12 19,59 1 4,381 4,472 < 0,0001
Teniendo todos valores de Prob > |t| menores a 0,05 se concluye que
existen diferencias significativas entre todos los pares de medias.
Diagnosis del modelo
• Normalidad de los residuos
DESIGN-EXPERT Pl otRcl
Studentized Residuals
N
o r m
a l %
P r o b a b i l i t y
Normal Plot of Residuals
-2.03 -0.90 0.22 1.34 2.47
1
5
10
2030
50
7080
90
95
99
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Gráfico N° 4.57: Gráfica de probabilidad normal de los residuales para Rcl.
Se observa en el gráfico anterior que los residuales presentan una tendencia
de línea recta, por lo que el supuesto de normalidad es aceptado.
• Existencia de puntos atípicos
DESIGN-EXPERT PlotRcl
Run Number
O
u t l i e r T
Outlier T
-3.50
-1.75
0.00
1.75
3.50
1 10 19 28 37 46
DESIGN-EXPERT PlotRcl
Run Number
C
o o k ' s D
i s t a n c e
Cook's D istance
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1 10 19 28 37 46
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Gráfico 4.58: Distancia de Outler T y Cook’s para Rcl.
Los gráficos anteriores no evidencian la existencia de puntos atípicos.
• Transformación de los datos.
Gráfico N° 4.59: Diagrama de Box Cox para Rcl.
El gráfico anterior no nos da ninguna sugerencia de transformación de datos.
DESIGN-EXPERT PlotRcl
LambdaCurrent = 1Best = 0.59Low C.I. = 0.14High C.I. = 1.1
Recommend transform:None (Lambda = 1)
Lambda
L n ( R
e s i d u a l S
S
)
Box-Cox Plot for Power Transforms
8.78
10.17
11.55
12.94
14.33
-3 -2 -1 0 1 2 3
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CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Es posible la fabricación de tableros OSB con Eucalyptus nitens de 5 y 8 años
de edad, respectivamente. Las propiedades mecánicas de estos resultaron sersuperiores a las arrojadas por el tablero comercial con las mismas características.
Asimismo también es posible fabricar tableros contrachapados con esta especie,
aunque la materia prima necesita una serie de condiciones esenciales para poder
ser utilizada.
Las propiedades físicas de densidad básica y contracción para diferentes
edades en Eucalyptus nitens, siguieron una tendencia al aumento con respecto ala edad de la madera. Sin embargo el contenido de humedad, presentó valores
más bajos a medida que aumentaba la edad en la madera.
Con respecto a las propiedades mecánicas, tanto en clivaje tangencial como
en compresión perpendicular, los mayores valores se produjeron para la edad de 8
años, no mostrando una tendencia de resistencia con respecto a la edad de la
madera.
Mediante la técnica de análisis microdieléctrico, con el sensor Monotrodo
utilizado en los tableros OSB se observa que a medida que la razón de encolado
aumenta, el tiempo para alcanzar la mínima viscosidad se incrementa, además de
producirse dentro de los ciclos utilizados.
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En cuanto a las mediciones realizadas con el sensor Idex, usado en los
tableros contrachapados, no se logró determinar si estos sensores realmentemiden el fraguado del adhesivo durante el proceso de prensado, ya que no se
logra observar información relevante para su análisis. Lo que no concuerda con
los resultados de las propiedades mecánicas, ya que éstas sí evidenciaban la
presencia de fraguado del adhesivo al cumplir con lo requerido por la norma luego
del tiempo de prensado. Finalmente se puede asociar este fenómeno a factores,
tales como, la presión de vapor al final del ciclo de prensado o la cantidad de
adhesivo aplicada.
En la fabricación de tableros OSB, las variables que presentaron mayores
efectos sobre el proceso de fabricación correspondieron al factor de prensado, la
razón de encolado y en menor grado la edad. En la confección de tableros
contrachapados, solo la edad de la madera presentó efectos importantes sobre el
proceso de fabricación. La aparición de otros factores afectaron de manera
importante los resultados de los análisis efectuados. Entre éstos encontramos la
gran cantidad de defectos que surgieron luego del proceso de secado, los queoriginaron grietas, rajaduras, colapso y una gran cantidad de nudos, resultando en
una mala presencia y calidad de las chapas.
La densidad de los tableros OSB aumentó con un incremento en la edad, así
como con mayores cantidades de adhesivos y tiempos de prensado, mientras que
la temperatura no presentó mayores variaciones. En propiedades de flexión,
mayores razones de encolados y una menor edad de la madera entregan mejores
resultados de esfuerzo. En valores de IB, mayores cantidades de adhesivo,
tiempos de prensado y edades, presentan mejores características, siendo la mejor
condición la de 8 años, 10% de razón de encolado y 0,5 min/mm de prensado, con
temperaturas de prensa de 190 o 200 ºC.
Las propiedades mecánicas de Internal Bond (IB) y MOR //, MOR ⊥ superan
en casi todas las condiciones los estándares exigidos por la norma Canadiense
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O437 Series 93. Para el caso de MOE // y MOE ⊥ esta exigencia es cumplida
por sólo algunas condiciones de la edad de 5 años. Los tableros construidos conEucalyptus nitens superaron en casi todas las condiciones los valores arrojados
por las probetas testigos del tablero comercial de OSB, tanto para flexión como
para IB.
En la fabricación de tableros contrachapados a escala de laboratorio, la
calidad de adherencia mostró que los mayores valores se obtuvieron tanto para 8,
como 12 años, mientras que para las otras variables, a mayores gramajes,
tiempos y temperaturas de prensado. La mejor condición fue a 12 años, 230
g/m2, 0,8 min/mm y 150 ºC de prensado, lo cual se corroboró con el porcentaje de
falla de la madera, en donde también se obtuvieron los mejores resultados.
En el caso de tableros contrachapados sólo en dos condiciones (para
ambas edades) se cumplió con los estándares impuesto por la norma americana
APA, siendo aquellas en donde se utilizan las mayores temperaturas, factores de
prensado y gramajes de 210 y 230 g/m2.
Una de las principales desventajas de fabricar tableros con Eucalyptus
nitens corresponde a la calidad de la madera, es decir, nudos, grietas y rajaduras
principalmente, las que se manifiestan en el proceso de transformación de ésta,
dando origen a una materia prima (hojuelas y chapas) de mala calidad y en
definitiva a tableros que no cumplen con los requerimientos de normas
establecidos. Dentro de las ventajas del uso de esta madera se encuentra su
rápido crecimiento, lo cual implica obtener trozas con diámetros mayores que los
de otras especies a igual edad, implicando un aumento en la materia prima
aprovechable, así como una rotación más rápida de la especie.
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5.2 RECOMENDACIONES
Se recomienda mejorar el sistema de formación del colchón, utilizando un
sistema que sea más rápido, donde la orientación y distribución de las hojuelas
sea más ordenado y equitativo.
En la fabricación de las hojuelas es necesario efectuar un macerado de las
piezas a hojuelear, para de esta manera obtener una mejor calidad de éstas.
Realizar análisis de flexión con un mayor número de muestras (número
representativo) para tener menores variaciones de los resultados.
Determinar un sistema de secado en la fabricación de tableros
contrachapados, que permita acelerar el proceso sin producir daños a las chapas.
Realizar algún estudio semejante con materia prima de mejor calidad (para
el caso de contrachapado), para de esta manera visualizar de mejor forma el
efecto de variables de prensado en el proceso de fabricación de contrachapado.
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ANEXO A: DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES.
Descripc ión de propiedades físico mecánicas, ecuaciones de cálculo.
Para la fabricación de OSB, los ensayos tanto físicos como mecánicos se
realizaron de forma estandarizada, utilizando la Norma Canadiense CSA-0437 deAbril de 1993.
• Densidad
Probetas: Se obtuvieron dos probetas por tablero desde el centro, de 12 x 76 x
152 mm.
Metodología: Las probetas, se midieron realizando 4 medidas para el espesor, 2
para el ancho y 2 para el largo, luego se obtuvieron los promedios, con los cuales
se obtuvo el volumen de la probeta, las que posteriormente se llevaron a una
etapa de secado hasta masa anhidra, a una temperatura de 103 ± 3 °C.
Cálculo: La densidad se calculó utilizando la siguiente formula:
Masa Anhidra (g)
D (kg/m3) = x 106
Volumen verde de la Probeta (mm3)
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• Tracción Perpendicular (IB).
Probetas: Se obtuvieron once probetas por tablero de 12 x 50 x 50 mm.
Metodología: Las probetas se midieron tanto en su espesor, ancho y largo,
además estas se pesaron con el fin de poder determinar la densidad aparente decada una de las probetas. Estas fueron pegadas a las placas por adhesivo Hot-
melt, las cuales luego de ser enfriadas fueron llevadas a la máquina Instron para
proceder a traccionarlas.
Cálculo: El IB se determinó por la siguiente formula:
P máx
IB =
b x l
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Cálculo:
Donde: R = Módulo de ruptura, (MPa).
E = Rigidez (Módulo de elasticidad aparente) (MPa).
P = Carga máxima, (kN).
L = Longitud de la luz (mm). Luz > 24 * espesor.
b = Ancho de la probeta (mm).
d = Espesor de la probeta (mm).
Pl = Carga en el límite proporcional (kN).
yl = Defor. central del límite proporcional de carga (mm).
Nota : La velocidad de ensayo fue de 6 (mm/min).
3 x P x L
MOR =
2 x b x d2
Pl x L3
MOE =
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ANEXO B: CÁLCULO DE LA CONFECCIÓN DEL TABLERO OSB.
Características de tablero y adhesivo aplicado.
• Densidad Objetivo650 kg/m3
• Razón de Encolado 1) 10%
2) 5%
• Espesor del Tablero 12mm
• Ancho del Tablero500mm
• Largo del Tablero 500mm
• Humedad Objetivo8%
• Porcentaje de Sólidos Adhesivo 50%
• Humedad de las Hojuelas 4%
• Pérdidas5%
Peso del Tablero:
Peso Seco del Tablero:
= x = x = 1.95 kg
PESO DEL TABLERO VOLUMEN TABLERODENSIDAD OBJETIVO650 0.003
= / = / = 1.806 kg
PESO SECO DEL TABLERO (1 + CH)PESO DEL TABLERO1.95 1.08
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Peso Sólido Adhesivo:
Solución Adhesiva:
Peso de Hojuelas secas al 4% de CH.
= * = * = *
= / = 1.806 / = 1.641 kg = / = 1.806 / = 1.720 kg
= 0.164 kg = 0.086 kg
PESO SOLIDO ADHESIVO RAZON DE ENCOLADO moPESO SOLIDO ADHESIVO 1 0.10 mo1PESO SOLIDO ADHESIVO 2 0.05 mo2
mo1 PESO SECO DEL TABLERO 1+RE(1)
mo2 PESO SECO DEL TABLERO 1+RE(2)
1.10
1.05
PESO SOLIDO ADHESIVO 1
PESO SOLIDO ADHESIVO 2
= +
= *
= 0.164 kg = 0.086 kg
= 0.328 kg = 0.172 kg
SOLUCION ADHESIVA PESO SOLIDO ADHESIVO AGUA
AGUA ADHESIVO %AGUA ADHESIVO PESO SOLIDO ADHESIVO%PESO SOLIDO ADHESIVO
AGUA ADHESIVO 1
AGUA ADHESIVO 2
SOLUCION ADHESIVA 1
SOLUCION ADHESIVA 2
= / = 0.06566kg = 0.06878kg
= + = 1.707kg = 1.788kg = 1.792kg = 1.878kg
AGUA MADERA
CH AGUA EN MADERA mo AGUA MADERA 1
mi 2 C/PERDIDA
AGUA MADERA 2
mi momi 1 S/PERDIDA
mi 2 S/PERDIDA
mi 1C/PERDIDA
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ247
ANEXO C: PERFILES DE DENSIDAD PARA TABLEROS OSB.
Perfil de densidad promedio para las diferentes condiciones analizadas.
Figura C1: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo largo y 200 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R1 0.50 200
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ248
Figura C2: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 10 % de razón de
encolado, ciclo largo y 200 °C.
Figura C3: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo corto y 200 °C.
0100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R2 0.50 200
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R1 0.25 200
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ250
Figura C5: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo largo y 190 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R1 0.50 190
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R2 0.50 190
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ251
Figura C6: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 10 % de razón de
encolado, ciclo largo y 190 °C.
Figura C7: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo corto y 190 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R1 0.25 190
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
A R2 0.25 190
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ252
Figura C8: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo corto y 190 °C.
Figura C9: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo largo y 200 °C.
0100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R1 0.50 200
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R2 0.50 200
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 253/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ253
Figura C10: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 10 % de razón de
encolado, ciclo largo y 200 °C.
Figura C11: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo corto y 200 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R1 0.25 200
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R2 0.25 200
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ254
Figura C12: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 10 % de razón de
encolado, ciclo corto y 200 °C.
Figura C13: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo largo y 190 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R1 0.50 190
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ256
Figura C15: Perfil de densidad promedio para una condición de 5 años de edad, 8 % de razón de
encolado, ciclo corto y 190 °C.
Figura C16: Perfil de densidad promedio para una condición de 8 años de edad, 5 % de razón de
encolado, ciclo corto y 190 °C.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Desplazamiento (mm)
D e n s i d a d ( k g / m 3 )
B R2 0.25 190
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ257
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ258
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ266
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ267
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 268/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ268
8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
http://slidepdf.com/reader/full/tesis-2005-osb-y-contrachapado-nitens 269/410
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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8/16/2019 Tesis 2005 Osb y Contrachapado Nitens
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ANEXO D: ANÁLISIS DE DMA.
Análisis de relación entre viscosidad y temperatura de inicio de fraguado paraadhesivos fenólicos.
Figura D1: Análisis del comportamiento de viscosidad para adhesivo de tableros OSB “Oxilite
3063”
0.0E+00
5.0E+05
1.0E+06
1.5E+06
2.0E+06
2.5E+06
3.0E+06
3.5E+06
4.0E+06
40 60 80 100 120 140 160 180 200
Temperatura (°C)
V i s c o c i d a d ( P a * s )
Oxilite 3063
0,0E+00
5,0E+05
1,0E+06
1,5E+06
2,0E+06
2,5E+06
3,0E+06
80 90 100 110 120 130 140 150
Temperatura (ºC)
V i s c o c i d a d ( P a * s ) Oximix 2217
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Figura D2: Análisis del comportamiento de viscosidad para adhesivo de tableros Contrachapado
“Oximix 2217”
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ANEXO E: MACERADO DE LA MADERA
Estimación de tiempos de macerado y gráficas de comportamiento en la fabricación detableros contrachapados.
Edad 8Años (a)
12Años (b)
Densidad (G) 485kg/m3 (a)
512kg/m3 (b)
Contenido de Humedad (CH) 104% (a)
132% (b)
Diámetro Promedio (Dp) 28,5cm 11,22 Pulgadas (a)35,2cm 13,86 Pulgadas (b)
Diámetro Rollete Residual (Drr) 10cm 3,94 Pulgadas
Temperatura ro llete residual (Trr) 55°C 131 ° F
Temperatura Inicial del Medio (Ti) 19°C 66,2 ° F
Temperatura Final del Medio (Tf) 70°C 158 ° F
Kgt = ( G ( 4.8 + 0.09 * CH ) + 0.57 ) * 10^ -04
Kgt (a) = 7,44E-04 ( Cal / cm °C s )
Kgt (b) = 9,11E-04 ( Cal / cm °C s )
Dht = Kgt / ( G ( 0.268 + 0.0011 * Trr + 0.01 * CH ))
Dht (a) = 1,12E-03 ( cm2 / s )
Dht (b) = 1,08E-03 ( cm2 / s )
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F/r = ( Dp - Drr ) / Dp
F/r (a) = 0,649122807
F/r (a) = 0,715909091
T` = (( 140 ( Trr - Ti ) ) / ( Tf - Ti )) + 60
T` = 159 ° F
Con el valor de F/r y T` se Busca el valor del tiempo en la grafica.
t` (a) = 6,0 Horas
t` (b) = 6.8 Horas
t = ( t` ( Dp / 10 ) ^ 2 ) * ( 1.62 x 10 ^ - 03 / Dht)
t (a) = 10,92 Horas
t (b) = 19,60 Horas
Donde:
Dht : Coeficiente de difusión térmica, cm2/s.
T` : Temperatura de desarrollo, ºF.
t` : Tiempo leído de la gráfica, horas.
t : Tiempo Corregido, horas.
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Figura E1: Comportamiento de la temperatura durante el proceso de macerado de Eucalyptus
nitens de 8 y 12 años de edad.
0
20
40
60
80
0 4 8 12 16 20
Tiempo (Hr)
T e m p e r a t u r a ( º C )
8 Años
Agua
12 Años
Requerido
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ANEXO F: CARACTERÍSTICAS DE LAS CHAPAS.
• 12 AÑOS
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• 8 AÑOS
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ANEXO G: PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL E. NITENS.
Propiedades Físicas.
Contenido de Humedad (%) Densidad Básica (kg/m3)
Probeta 5 años 8 años 12 años 5 años 8 años 12 años
1 139,1 105,7 109,0 386,63 491,59 517,82 176,1 98,4 107,0 430,84 499,21 531,4
3 148,3 99,1 119,1 351,15 510,83 489,4
4 168,0 102,0 114,5 417,88 470,64 498,3
5 137,7 100,5 122,8 438,64 490,55 489,2
6 143,7 91,4 116,5 379,62 512,01 488,2
7 168,4 99,5 120,7 363,67 495,61 488,2
8 146,4 125,7 121,7 442,85 505,63 480,3
9 145,4 117,5 103,0 423,66 480,95 523,3
10 156,8 99,3 10,.2 359,81 498,59 520,2
11 148,5 103,8 84,7 414,52 469,60 498,5
12 154,8 110,3 95,5 419,96 462,96 509,3
13 171,0 106,8 95,9 422,92 477,45 497,6
14 169,1 104,1 69,1 401,87 477,60 555,0
15 143,0 100,4 80,7 411,23 498,18 520,8
16 158,9 99,5 74,6 380,55 502,28 514,4
17 166,3 110,4 72,5 365,87 504,08 541,2
18 145,7 97,6 90,3 361,19 480,11 499,719 140,1 110,3 64,0 413,27 459,28 536,2
20 1652 98,2 64,8 413,96 491,56 536,6
Promedio 155 104 97 400 489 512
Des. Est. 12,3 7,8 20,3 28,80 15,74 21,1
Máximo 176 126 123 443 512 555
Mínimo 138 91 64 351 459 480
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FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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Des. Est. 0,88 1,67 3,24 0,85 1,83 3,23 0,22 0,
Máximo 11 16 24 7 15 19 0,75 0,6
Mínimo 8 10 13 3 9 9 0.05 0.
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Propiedades Mecánicas.
Compresión Perpendicular Clivaje T
Fcn, lp (kPa) Rcn (kPa) Rcl
Probeta 5 años 8 años 12 años 5 años 8 años 12 años 5 años 8 añ
1 596,07 4198,8 28318 826,81 5091,0 3945,0 29,8 76
2 526,84 4398,1 2309,3 560,73 5619,7 3795,0 32,5 65
3 403,34 2682,8 1748,2 869,43 5424,8 3064,0 51,8 79
4 689,87 4818,5 3165,4 800,54 6907,0 4151,9 34,4 78
5 506,09 5284,6 2460,9 474,81 7525,3 3284,2 32,6 48
6 409,64 4353,3 2900,6 711,26 5680,7 4592,3 37,0 41
7 477,29 2214,9 2740,8 897,65 3549,7 3947,5 37,9 68
8 668,66 5816,4 2596,7 684,23 7817,3 3318,1 49,4 64
9 452,94 2760,3 1886,6 811,30 3982,1 3142,3 33,0 79
10 550,52 4735,4 2543,8 879,71 6158,2 4041,1 38,0 72
11 542,80 4764,5 1952,2 963,40 6017,3 3509,6 10,1 75
12 676,23 4686,5 1895,2 715,50 5715,3 3328,9 36,9 44
13 543,78 4394,6 1881,4 819,29 5382,0 4084,7 33,0 61
14 504,21 2590,6 1469,7 847,07 4216,8 2495,6 30,0 9515 427,61 4295,7 2308,5 684,17 9199,9 4305,4 36,2 41
16 641,36 2516,0 2678,8 726,25 3625,3 4864,4 28,2 51
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17 499,84 4999,9 3982,2 647,94 7992,2 4136,4 32,4 42
18 623,64 4781,1 4036,5 893,58 6645,7 6167,6 29,7 78
19 618,27 5621,7 3091,2 711,95 6986,7 4085,5 31,8 57
20 734,18 5002,5 2330,7 946,70 9504,8 4123,1 33,2 79
Promedio 555 4246 2541 774 6152 3919 34 6
Des. Est. 98 1088 682 127 1696 775 9 1
Máximo 734 5816 4037 963 9505 6168 51 9
Mínimo 403 2215 1470 475 3550 2496 10 4
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407
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408
ANEXO H: PENETRACIÓN DE ADHESIVO EN TABLEROSCONTRACHAPADOS.
Eucalyptus Nitens de 8 años.
C G1 0.80 150 C G2 0.80 150 C G1 0.40 150
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409
C G2 0.40 150 C G1 0.80 130 C G2 0.80 130
C G1 0.40 130 C G2 0.40 130
Eucalyptus Nitens de 12 años.
D G2 0.40 150 D G1 0.80 130 D G2 0.80 130
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D G2 0.40 150 D G1 0.80 130 D G2 0.80 130
D G1 0.40 130 D G2 0.40 130