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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CURSO:

Tecnología de la Madera

PRÁCTICA N°8:

DETERMINACIÓN

DE

PROPIEDADES

FÍSICAS DE LA MADERA

DOCENTE:

Ing. Mg.Sc.Dr. Milton Segundo Vásquez Ruíz

ESTUDIANTE:

David Soriano Núñez

CICLO:

VII

FECHA:

11/07/2016

TARAPOTO-PERÚ 2016-I


DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MADERA

I.

INTRODUCCIÓN

La madera contiene agua bajo tres formas: agua libre, agua higroscópica y agua de constitución. El agua libre se encuentra llenando las cavidades celulares. El agua higroscópica se halla contenida en las paredes celulares. El agua de constitución se encuentra formando parte integrante de la estructura molecular. Cuando se expone la madera al medio ambiente, empieza a perder agua iniciándose el proceso de secado. En el transcurso del secado se pierde primero el agua libre y después el agua higroscópica, el agua de Constitución no se pierde sino por combustión de la madera. En función de la cantidad de agua que contenga la madera pueden presentarse tres estados: verde, seco y anhidro. Se dice que la madera está verde cuando ha perdido parte del agua libre, será madera seca cuando ha perdido la totalidad del agua libre y parte del agua higroscópica, finalmente, será madera anhidra cuando ha perdido toda el agua libre y toda el agua higroscópica. La relación que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo se llama densidad. Por costumbre cuando se usa el sistema métrico se toma la masa como el peso del cuerpo. El peso de la madera es la suma del peso de la parte sólida más el peso del agua. El volumen de la madera es constante cuando está en el estado verde, el volumen disminuye cuando el CH es menor que el PSP y vuelve a ser constante cuando ha alcanzado el estado anhidro o seco al horno. Se pueden distinguir en consecuencia cuatro densidades para una misma muestra de madera. II. OBJETIVOS -

Determinar el contenido de humedad, empleando el método de secado en estufa, en base a la norma ITENTEC. Determinar la densidad básica y seca al horno, según norma ITENTEC. Determinar la contracción tangencial, radial, longitudinal y volumétrica, según norma ITENTEC.

III. MATERIALES - Estufa - Balanza - Pinzas - Probetas graduadas 500 cc. - Vernier - Probetas de madera (Matisia cordata)


IV.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 1. Volumen húmedo por inmersión en agua: Determinar el volumen de cada probeta de madera para desplazamiento de agua destilada. Para tal efecto medir 350 ml. de agua destilada en una probeta de vidrio y en ellas introducir las probetas de madera: primero una y posteriormente la segunda y la tercera (conteniendo los diferentes cortes). Midiendo el volumen de agua desplazada que equivale al volumen húmedo de cada muestra. 2. Volumen húmedo utilizando vernier: Identificar los planos de corte radial, tangencial y longitudinal de cada probeta. Con ayuda del vernier medir las probetas en sus dimensiones radial, tangencial y longitudinal. Realizar este procedimiento en húmedo y seco. 3. Peso húmedo: utilizando la balanza de precisión determinar el peso húmedo de cada probeta de madera. 4. Peso seco al horno: introducir las muestras previamente pesadas al horno o estufa a 50°C por espacio de 20 minutos, incrementándose la temperatura hasta 100°C y luego a 150°C, para cada temperatura tomar 20 min (tiempo total de secado 1 hora). Secadas las muestras o probetas de la estufa, colocar en la campana desecadora durante 10 a 15 minutos. Luego de enfriadas las muestras, determinar los pesos secos al horno, usando la balanza de precisión. 5. Volumen seco al horno: A las muestras o probetas extraídas del horno (estufa) volver a medir las dimensiones de la madera seca con ayuda del vernier, para determinar el volumen anhidro, 6. Contenido de humedad: Con los datos obtenidos de las pruebas anteriores como peso húmedo (PH) y peso seco al horno (PSH), se puede determinar el contenido de humedad (CH) en porcentaje. 7. Densidad básica: Para determinar la densidad básica se utiliza los datos de peso seco al horno (PSH) dividiendo entre el volumen húmedo (VH). 8. Densidad anhidra: La densidad anhidra se calcula dividiendo peso seco al horno (PSH) entre volumen seco al horno (VSH). 9. Contracciones totales: Se realiza cálculos para la contracción tangencial (CT), para la contracción radial (CR), para la contracción longitudinal (CL) y la contracción volumétrica (CV).


V. RESULTADOS 1. Volumen húmedo por inmersión en agua : Vespecie= Vf – V0

PROBETAS HÚMEDAS ANTES DE HORNEAR

Probeta 1

PROBETAS SECAS ANTES DE HORNEAR

Probeta 1

V0= 350 ml

V0= 350 ml

Vf = 416 ml

Vf = 425 ml

Vespecie= 66 ml

Vespecie= 75 ml

Probeta 2

Probeta 2

V0= 350 ml

V0= 350 ml

Vf = 415 ml

Vf = 430 ml

Vespecie= 65 ml

Vespecie= 80 ml

Probeta 3

Probeta 3

V0= 350 ml

V0= 350 ml

Vf = 416 ml

Vf = 428 ml

Vespecie= 60 ml

Vespecie= 78 ml

2. Volumen húmedo utilizando vernier (VH): Vespecie= Dr x DT x DL

PROBETAS HÚMEDAS ANTES DE HORNEAR

Probeta 1

PROBETAS SECAS ANTES DE HORNEAR

Probeta 1

Dr= 2.61 cm

Dr= 2.76 cm

Dt = 2.65 cm

Dt = 2.80 cm

DL = 10.30 cm

DL = 10.56 cm

Vespecie= 71.24 cm3

Vespecie= 81.61 cm3


Probeta 2

Probeta 2

Dr= 2.67 cm

Dr= 2.77 cm

Dt = 2.62 cm

Dt = 2.76 cm

DL = 10.27 cm

DL = 10.63 cm

Vespecie= 71.84 cm3

Vespecie= 81.27 cm3

Probeta 3

Probeta 3

Dr= 2.56 cm

Dr= 2.78 cm

Dt = 2.53 cm

Dt = 2.70 cm

DL = 10.26 cm

DL = 10.63 cm

Vespecie= 66.45 cm3

Vespecie= 79.79 cm3

3. Peso Húmedo (PH): PROBETAS HÚMEDAS ANTES DE HORNEAR

PROBETAS SECAS ANTES DE HORNEAR

Probeta 1: 60.55 g

Probeta 1: 29.91 g

Probeta 2: 61.85 g

Probeta 2: 31.76 g

Probeta 3: 57.70 g

Probeta 3: 28.29 g

4. Peso seco al horno (PSH): PROBETAS HÚMEDAS AL HORNO

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 1

PSH= 43.79 g

PSH= 26.54 g

Probeta 2

Probeta 2

PSH= 46.25 g

PSH= 28.13 g

Probeta 3

Probeta 3

PSH= 42.13 g

PSH= 25.02 g


5. Volumen seco al horno (VSH) Vespecie= Drsh x Dtsh x Dlsh

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1 Probeta 1 Drsh= 2.70 cm Drsh= 2.57 cm Dtsh = 2.75 cm

Dtsh = 2.55 cm

Dlsh = 10.54 cm Dlsh = 10.34 cm

VSH= 78.26 cm3

VSH= 67.76 cm3

Probeta 2

Probeta 2

Drsh= 2.73 cm Drsh= 2.59 cm Dtsh = 2.70 cm Dtsh = 2.53 cm Dlsh = 10.61 cm Dlsh = 10.30 cm VSH= 67.49

VSH= 78.21 cm3

cm3

Probeta 3 Probeta 3 Drsh= 2.75cm Drsh= 2.49 cm Dtsh = 2.64 cm Dtsh = 2.44 cm Dlsh = 10.60 cm Dlsh = 10.29 cm

VSH= 76.96 cm3

VSH= 62.52 cm3 6. Contenido de humedad (CH): V0= 350 ml Vf = 416 ml Vespecie = 60 mlAL PROBETAS HĂšMEDAS HORNO Probeta 1 %CH =

60.55 − 43.79 đ?‘Ľ 100 43.79

CH= 38.27%

%CH =

V0= 350 ml Vf đ?‘ƒđ?‘†đ??ť = 416 ml đ?‘ƒđ??ť − đ?‘Ľ 100 đ?‘ƒđ?‘†đ??ť Vespecie= 60 ml PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1 %CH =

29.91 − 26.54 đ?‘Ľ 100 26.54

CH= 12.7%


Probeta 2 %CH =

Probeta 2

61.85 − 46.25 đ?‘Ľ 100 46.25

%CH =

CH= 33.73%

CH= 12.9%

Probeta 3 %CH =

31.76 − 28.13 đ?‘Ľ 100 28.13

Probeta 3

57.70 − 42.13 đ?‘Ľ 100 42.13

%CH =

CH= 36.96%

28.29 − 25.02 đ?‘Ľ 100 25.02

CH= 13.05%

7. Densidad bĂĄsica (Db):

Db =

đ?‘ƒđ?‘†đ??ť đ?‘‰đ??ť

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 3 42.13 66.45

43.79 Db = 71.24

Db =

Db= 0.61 g/cm3

Db= 0.63 g/cm3

Probeta 2 Db =

46.25 71.84

Db= 0.64 g/cm3 PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1 Db =

26.54 81.61

Db= 0.33 g/cm3 Probeta 2 Db =

28.13 81.27

Db= 0.34 g/cm3

Probeta 3 Db =

25.02 79.79

Db= 0.31 g/cm3


8.

Densidad anhidra (Da):

Da =

đ?‘ƒđ?‘†đ??ť đ?‘‰đ?‘†đ??ť

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 1 43.79 Da = 67.76

Da =

26.54 78.26

Da= 0.34 g/cm3

Da= 0.65 g/cm3

Probeta 2

Probeta 2 46.25 Da = 67.49

Da =

28.13 78.21

Da= 0.36 g/cm3

Da= 0.65 g/cm3 Probeta 3

Probeta 3 Da =

42.13 62.52

Da =

Da= 0.67 g/cm3

25.02 76.96

Da= 0.33 g/cm3

9. Contracciones totales: 9.1.

Contracciones tangenciales (CT)

%đ??‚đ??“ =

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

đ??ƒđ??­đ??Ą − đ??ƒđ??­đ??Źđ??Ą đ?’™đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ??ƒđ??­đ??Ą

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 1 2.65 − 2.55 %CT = đ?‘Ľ100 2.65 CT= 3.77%

%CT =

2.80 − 2.75 đ?‘Ľ100 2.80

CT= 1.79%


Probeta 2

Probeta 2

%CT =

2.62 − 2.53 đ?‘Ľ100 2.62

2.76 − 2.70 đ?‘Ľ100 2.76

CT: 2.17%

CT: 3.44%

Probeta 3

Probeta 3 %CT =

%CT =

2.53 − 2.44 đ?‘Ľ100 2.53

%CT =

2.70 − 2.64 đ?‘Ľ100 2.70

CT: 2.22%

CT: 3.56%

9.2. ContracciĂłn radial (CR):

%đ??‚đ??‘ =

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

đ??ƒđ??Ťđ??Ą − đ??ƒđ??Ťđ??Źđ??Ą đ?’™đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ??ƒđ??Ťđ??Ą

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 1 2.61 − 2.57 %CR = đ?‘Ľ100 2.61 CR= 1.53%

%CR =

2.76 − 2.70 đ?‘Ľ100 2.76

CR= 2.17% Probeta 2

Probeta 2

%CR =

2.67 − 2.59 đ?‘Ľ100 2.67

CR: 2.99%

%CR =

CR: 1.44% Probeta 3

Probeta 3 2.56 − 2.49 %CR = đ?‘Ľ100 2.56 CR: 2.73%

2.77 − 2.73 đ?‘Ľ100 2.77

%CR =

2.78 − 2.75 đ?‘Ľ100 2.78

CR: 1.08%


9.3.

ContracciĂłn longitudinal (CL): %đ??‚đ??‹ =

đ??ƒđ??Ľđ??Ą − đ??ƒđ??Ľđ??Źđ??Ą đ?’™đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ??ƒđ??Ľđ??Ą

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1 Probeta 1 %CL =

10.30 − 10.34 %CL = đ?‘Ľ100 10.30

10.56 − 10.54 đ?‘Ľ100 10.56

CR= 0.19%

CL= 0.38%

Probeta 2

Probeta 2 %CL =

10.27 − 10.30 %CL = đ?‘Ľ100 10.27

10.63 − 10.61 đ?‘Ľ100 10.63

CL: 0.188%

CL: 0.29% Probeta 3 Probeta 3 %CL =

10.26 − 10.29 %CL = đ?‘Ľ100 10.26

10.63 − 10.60 đ?‘Ľ100 10.63

CL: 0.28%

CL: 0.29% 9.4.

ContracciĂłn volumĂŠtrica (CV):

%đ??‚đ??• =

PROBETAS HĂšMEDAS AL HORNO

đ??•đ??‡ − đ??•đ??’đ??‡ đ?’™đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Ž đ??•đ??’đ??‡

PROBETAS SECAS AL HORNO

Probeta 1

Probeta 1 71.24 − 66.76 %CV = đ?‘Ľ100 66.76 CV= 6.71%

%CV =

81.61 − 78.26 đ?‘Ľ100 78.26

CV= 4.28%


Probeta 2 71.84 − 67.44 %CV = đ?‘Ľ100 67.44 CV: 6.52% Probeta 3 66.45 − 62.52 %CV = đ?‘Ľ100 62.52 CV: 6.29%

VI.

Probeta 2

%CV =

81.27 − 79.21 đ?‘Ľ100 79.21

CV: 2.6% Probeta 3 %CV =

79.79 − 76.76 đ?‘Ľ100 76.76

CV: 3.95%

DISCUSIONES

-

-

-

-

La contracciĂłn que experimenta la madera durante el secado genera esfuerzos mecĂĄnicos a travĂŠs de su estructura. Estos esfuerzos son afectados por los gradientes de humedad, las restricciones mecĂĄnicas, la anisotropĂ­a y el comportamiento visco elĂĄstico de la madera. Cuando la madera se somete a esfuerzos por encima del lĂ­mite elĂĄstico, al liberar las fuerzas de deformaciĂłn no se recupera completamente, quedando una deformaciĂłn permanente debido al comportamiento visco elĂĄstico. Esta variaciĂłn de la deformaciĂłn con el tiempo se la designa por flujo plĂĄstico. La relajaciĂłn es otra caracterĂ­stica dependiente del tiempo, esto implica que las fuerzas necesarias para mantener el mismo nivel de deformaciĂłn, disminuye con el tiempo. Si una fuerza externa actĂşa sobre la madera, las microfibrillas de celulosa se deforman de manera elĂĄstica, produciendo una deformaciĂłn instantĂĄnea en las fibras y tejidos de la madera, debido a al rigidez propia de las microfibrillas. Si las fuerzas permanecen en el tiempo, se afectan los componentes la matriz de la hemicelulosa y lignina, forzandolos a fluir en forma continua, hasta alcanzar un estado en que la deformaciĂłn de las microfibrillas que producen el efecto de flujo plĂĄstico.


VII. CONCLUSIONES PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MADERA DE SAPOTE  CONTENIDO DE HUMEDAD (% CH): o % CH promedio Muestra fresca= 36.32 % o % CH promedio Muestra seca al aire = 12.8 %  DENSIDAD BÁSICA (Db): o Db Promedio Muestra fresca = 0.63 g/cm3 o Db Promedio Muestra seca al aire = 0.33 g/cm3  DENSIDAD ANHIDRA (DA): o o

Da Promedio Muestra fresca = 0.66 g/cm3 Da Promedio Muestra seca al aire = 0.34 g/cm3

 CONTACIONES TOTALES 

Contracciones tangenciales (CT) o CT Promedio Muestra fresca = 3.59 % o CT Promedio Muestra seca al aire = 2.06 %

Contracciones radiales (CR) o CR Promedio Muestra fresca = 2.42 % o CR Promedio Muestra seca al aire = 1.56 %

Contracción longitudinal (CL) o CL Promedio Muestra fresca = 0.32 % o CL Promedio Muestra seca al aire = 0.22 %

Contracción volumétrica (CV) o CV Promedio Muestra fresca = 6.51 % o CV Promedio Muestra seca al aire = 3.61 %


VIII. -

-

IX.

RECOMENDACIONES Etapa de secado por encima del punto de saturación de las fibras es, necesario regular la humedad de equilibrio del ambiente con el fin de mantener un control de la tasa de secado o evaporación. Un programa de secado consiste en ajustar las variables temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo del ambiente del secador. Ambas variables determinan una humedad de equilibrio de la madera en el ambiente del secador y de esta manera se regula el potencial del secado.

BIBLIOGRAFÍA  Timoshenko & Joung, Teoria de las Estructuras, Urmo, 1980,pp 11,81  6. Pfeil Walter, Estructuras de Madera, Libros Técnicos y Científicos, RJ.2002 pp48 pgs 400.  16. Nash, William, Resistencia de materiales, McGraw – Hill, México, 1890.  Manual para diseño de madera Grupo Andino. Junta del acuerdo de Cartagena.

X.

ANEXOS

Práctica 8  

Determinación de las propiedades físicas de la madera

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