CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS DE MADERAS DE CLONES DE ÁLAMO ENSAYADAS EN LA PROVINCIA DE MENDOZA REPÚBLICA ARGENTINA PARTE I

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1 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-MECÁNICAS DE MADERAS DE CLONES DE ÁLAMO ENSAYADAS EN LA PROVINCIA DE MENDOZA REPÚBLICA ARGENTINA PARTE I CALDERÓN, A.D. 1 ; ROIG, F.A. 1 ; ZANETTI, R.P. 1 ; AGUADO, E. G. 2 ; FURLANI, A. M. 2 Y MARTINEZ, F. G 2 1 Cátedra de Dasonomía Dpto de Producción Agropecuaria Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Cuyo - Alte. Brown 500, Chacras de Coria, Luján de Cuyo, Mendoza. Tel.: acalderon@fca.uncu.edu.ar, pzanetti@fca.uncu.edu.ar 2 Instituto de mecánica estructural y riesgo sísmico - Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Cuyo Mendoza- egaestudio@hotmail.com, amfurlani@uncu.edu.ar, federicogabriel.m@hotmail.com RESUMEN Los objetivos de este estudio son determinar las características físico-mecánicas de una amplia colección de clones de Populus spp ensayados en la provincia de Mendoza y comparar los valores obtenidos con valores referenciales de otros clones de álamo y de otras especies de frecuente uso comercial en la provincia. Materiales y método: Los clones ensayados en esta primer etapa fueron tres: Populus x canadensis I-78 ; Populus deltoides Caroliniana Grigio y Populus deltoides Australia 106/60. De ellos se extrajeron muestras para realizar los ensayos físicos y mecánicos. Los ensayos físicos desarrollados sobre las muestras fueron: densidad según norma IRAM 9544 y contenido de humedad según norma IRAM Los ensayos mecánicos realizados en Máquina Universal de Ensayos para maderas, marca "AMSLER, fueron: flexión estática según norma IRAM 9542, compresión axial según norma IRAM 9541, dureza según norma IRAM 9558, flexión dinámica según norma IRAM 9546 y tracción perpendicular a las fibras según norma NF B Resultados: Los valores medios fueron los siguientes: 1) Populus x canadensis I-78 : Densidad: D s =0,494 gr/cm3; Compresión axial: c12 =433 Kg/cm2; Flexión estática: f = 669 Kg/cm2; Flexión dinámica: K=0,26 Kgm; Resistencia a la tracción: S l =25 Kg/cm2 y Dureza: N=6,25 Mn. 2) Populus deltoides Caroliniana Grigio : Densidad: D s = 0,381 gr/cm3; Compresión axial: c12 =339 Kg/cm2; Flexión estática: f =548 Kg/cm2; Flexión dinámica: K=0,13 Kgm; Resistencia a la tracción: S l =21 Kg/cm2 y Dureza: N=2,05 Mn. 3) Populus deltoides Australia 106/60 : Densidad: D s =0,364 gr/cm3; Compresión axial: c12 =330 Kg/cm2; Flexión estática: f =558 Kg/cm2; Flexión dinámica: T=0,13 Kgm; Resistencia a la tracción: S l =19 Kg/cm2 y Dureza: N=3,04 Mn. Conclusiones: Los valores medidos alcanzaron cifras semejantes a las encontradas en otros trabajos donde se ensayaron otras especies y clones de álamos. El clon Populus x canadensis I-78 mostró valores de densidad y resistencia mecánica superiores a los otros clones ensayados e incluso algo superiores a los correspondientes a la especie Pinus radiata.

2 INTRODUCCIÓN Los álamos en la provincia de Mendoza son las especies forestales cultivadas de mayor difusión y con una importante experiencia tanto en su cultivo bajo riego, como también en su industrialización y comercialización. La madera de álamo en general reúne condiciones adecuadas para ser destinada a diversos usos dentro de las diferentes industrias madereras. A pesar de la aptitud de uso en general de los álamos, la gran cantidad de especies y clones presentes en la región y la constante incorporación de nuevas variedades, requiere el estudio de sus características tanto en sus aspectos de cultivo como también en referencia a sus maderas. Uno de los aspectos básicos y de gran importancia para establecer la aptitud de la madera, es el conocimiento de las características físico-mecánicas de las mismas. Justamente en este trabajo se muestran algunos resultados de clones estudiados en la región. OBJETIVOS Determinar las características físico-mecánicas de tres (3) clones de Populus spp. ensayados en la provincia de Mendoza. Comparar los valores obtenidos con valores referenciales de otros clones de álamo y de otras especies de frecuente uso comercial en la provincia. METODOLOGÍA ensayados Dentro de un ensayo comparativo de clones de álamos en el Departamento de Rivadavia en la provincia de Mendoza se tomaron muestras de los siguientes clones: Populus x canadensis I-78 ; Populus deltoides Caroliniana Grigio y Populus deltoides Australia 106/60. Preparación del material Los troncos de los clones ensayados fueron cortados longitudinalmente, mediante aserrado en forma de varillas de 3cm x 3cm, que fueron marcadas en sus extremos para conservar la ubicación en el tronco en relación al Norte. Las varillas fueron colocadas con separadores y se dejaron secar bajo tinglado muy aireado hasta alcanzar el equilibrio higroscópico de la zona. Una vez alcanzado el estacionamiento adecuado fueron maquinadas en una cepilladora, hasta alcanzar una sección transversal de 22mm x 22mm. Se eligió la zona más conveniente por la perfección de la madera, descartando los sectores con defectos muy pronunciados (presencia de nudos, rajaduras, madera de tensión, bolsas de corteza, etc.). Se cortaron varillas de 1200mm para luego extraer 2 a 3 probetas de flexión estática y dinámica de 300mm de longitud, dos trozos de 30mm para las probetas de compresión, dos trozos de 75mm para la tracción perpendicular a las fibras, dos de 45mm para la hienda y tres de 20mm para obtener la densidad, quedando siempre un trozo de reserva. Luego se procedió a la selección de la madera libre de defectos y las probetas dimensionadas y elegidas se sometieron a un pulido final por medio de una lijadora.

3 Foto Nº 1, 2: Ubicación de las probetas en los rollizos. Foto 3: Distintos tipos de probeta para los diferentes ensayos mecánicos Humedad Para la determinación del contenido de humedad se siguió el método de secado en estufa según norma IRAM Se tomaron probetas de 20mm x 20mm, se pesaron al momento del ensayo (peso húmedo) y luego se pesaron luego del secado en estufa hasta peso constante (peso seco) y de acuerdo a la fórmula descripta abajo se estableció el contenido de humedad en la madera. Contenido de Humedad = Peso húmedo Peso seco x 100 Peso seco Densidad La densidad se define como la cantidad de materia leñosa por unidad de volumen, o del volumen de espacios vacíos existentes en una madera. Para obtener la densidad se utilizó la norma IRAM Se utilizaron probetas de 20mm x 20mm x 20mm. Para determinar la masa de la probeta se utilizó una balanza digital y su valor se expresó en gramos. El volumen se determinó por estereometría y se expresó en centímetros cúbicos. Peso específico= Peso Volumen Compresión axial En nuestro país, la determinación de la resistencia de la madera a la compresión axial, se realiza de acuerdo a Norma IRAM 9541 utilizando probetas cuyas dimensiones son de 20mm x 20mm x 60mm, con el gano paralelo al eje de la probeta. Antes de la ejecución de los ensayos la probeta debe contener un porcentaje de humedad aproximadamente del 12%. Resistencia de rotura a la compresión axial = Carga máxima de rotura (Kg) _ Sección transversal de la probeta (cm2)

4 Fotos 3 y 4: Ensayo de compresión axial Flexión estática La determinación de la resistencia a la flexión se efectúa en pequeñas probetas libres de defectos con las siguientes dimensiones: 20mm x 20mm x 340mm según norma 9542 y con un contenido de humedad cercano al 12%. Tensión (σ) = Momento flector (Kgm) Módulo resistente (cm3) Foto 5: Ensayo de Flexión estática Flexión dinámica Mediante los ensayos mecánicos se pueden determinar la fragilidad o capacidad de una madera para absorber cargas instantáneas, por medio del trabajo necesario para producir la rotura de una muestra de un solo impacto, mediante el sistema Monin en una máquina tipo péndulo como el de Charpy. Por lo tanto se determina el trabajo absorbido por la madera cuando es rota de un solo golpe por el martillo-péndulo. La flexión dinámica está especificada en Norma IRAM Las dimensiones de las probetas son de 20mm x 20mm x 300mm, conteniendo un 12% de humedad aproximadamente. A= k.b.h 2

5 A: trabajo absorbido por la probeta o resiliencia total (Kgm) k: coeficiente de resiliencia b: ancho de la probeta (cm) h: altura de la probeta (cm) Fotos 6 y 7: Ensayo de flexión dinámica Tracción Los ensayos de tracción perpendiculares a las fibras se realizaron en la dirección axial a la probeta. Se utilizó la norma NF B Las dimensiones de las probetas fueron de 20mm x 20mm x 70mm Tensión (σ)= P m (Kg) A (cm2) σ:= esfuerzo a la tracción perpendicular P m = carga máxima en el momento de rotura A = área de la sección transversal mínima de la probeta Fotos 8 y 9: Ensayo de tracción perpendicular a las fibras Dureza

6 El ensayo de dureza Chalais-Meudon está especificado en Norma IRAM Las probetas de madera ensayadas tienen las medidas igualmente que para el ensayo a compresión axial 20mm x 20mm x 60mm y su contenido de humedad cercano al 12%. Dureza (N) = l l ancho (mm) t prof. de la impronta (mm) RESULTADOS Las determinaciones de las distintas propiedades físicas y mecánicas de las maderas se muestran en la siguiente tabla resumen, en la misma también se ven datos correspondientes a otros ensayos efectuados con el clon de álamo I-214 y también los valores correspondientes a la especie Pinus radiata. Ensayo Designació n Humed ad Densidad Húme da Sec a Compresión axial Humed ad ambien te Humed ad 12% Flexión estática Humed Módulo ad de ambie elasticid nte ad Flexión dinámica Trab ajo Resile ncia Tracción Resiste ncia Símbolo H D h D s ch c12 f f12 T K S l N Unidad % gr/cm 3 m 3 Kg/cm 2 Kg/cm 2 Kg/cm 2 Kg/cm 2 kgm Kg/cm 2 Mn gr/c Australia 106/60 8,26 0,394 0, ,83 0, ,04 Caroliniana Grigio 9,05 0,415 0, ,80 0, ,05 I-78 9,89 0,542 0, ,65 0, ,25 Pinus radiata 12,00 0,510 0, ,00 En los gráficos que a continuación se exponen queda expresadas cada una de las propiedades de las maderas ensayadas, mostrando así las diferencias entre las distintas especies y clones. Dure za Dure za

7 DENSIDAD (seco) 0,600 0,500 0,400 gr/cm 3 0,300 0,200 0,100 0,000 I-78 Pinus radiata Caroliniana Grigio Australia 106/60 I-214 DENSIDAD (seco) 0,600 0,500 0,400 gr/cm 3 0,300 0,200 0,100 0,000 I-78 Pinus radiata Caroliniana Grigio Australia 106/60 I-214 HUMEDAD 14,00 12,00 10,00 8,00 % 6,00 4,00 2,00 0,00 Pinus radiata I-214 I-78 Caroliniana Grigio Australia 106/60

8 COMPRESION axial kg/cm I-78 Pinus radiata Caroliniana Grigio Australia 106/60 I-214 TRACCION kg/cm I-78 Caroliniana Grigio I-214 Australia 106/60 FLEXION DINAMICA 0,30 0,25 0,20 kg/cm 2 0,15 0,10 0,05 0,00 I-78 I-214 Caroliniana Grigio Australia 106/60

9 DUREZA 7,00 6,00 5,00 kg/cm 2 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 I-78 I-214 Pinus radiata Australia 106/60 Caroliniana Grigio CONCLUSIONES Los valores medidos alcanzaron cifras semejantes a las encontradas en otros trabajos donde se ensayaron otras especies y clones de álamos. El clon Populus x canadensis I-78 mostró valores de densidad y resistencia mecánica superiores a los otros clones ensayados e incluso algo superiores a los correspondientes a la especie Pinus radiata. BIBLIOGRAFÍA Calderón, A.D.; Somoza, A.R.; Arreghini, R.I. - Humedad en madera de álamos. Publicado resumen en el VI Congreso Forestal Argentino. Santiago del Estero. Agosto de Coronel, E.O. Fundamentos de las propiedades físicas y mecánicas de las maderas Parte 1º y 2º - Facultad de Ciencias Forestales Universidad Nacional de Santiago del Estero - Santiago del Estero 1994 y Gutierrez Oliva, A. et al Estudio tecnológico de maderas de chopos cultivados en España Anales del IFIE de 1967 páginas 231 a 362 Madrid Pujol, E y Arreghini, R.I. Estudio del crecimiento y de las características físicomecánicas de la madera de los álamos cultivados en Mendoza - Revista Facultad Ciencias Agrarias 22(2): Argentina Scott, S.W. Pino insigne FAO Roma Italia Somoza, A.R. y Mastrantonio L. Madera de álamo: Determinación de su peso específico Revista de la Facultad de Ciencias Agrarias Tomo XXXI Nº 2 Argentina Mendoza 1999.