Velocidad del sonido como predictor de propiedades en tableros de

BOSQUE 19(1): 27-35, 1998
Velocidad del sonido como predictor de
propiedades en tableros de partículas
S p e e d of s o u n d transmission as properties predictor of particleboards
IGNACIO ESPINA 1 , PETER NIEMZ 2 , HERNAN POBLETE 3
1
2
3
CONAF, Camilo Henríquez 430, Of. 201-Villarrica, Chile. Eidgenössische Technische Hochschule, CH-8092 Zurich ETH-Zentrum, NO F47.1, Alemania. Inst. Tecnología de Productos Forestales. Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile. SUMMARY
The use of sound speed transmission, measured parallel to the board surface, as a predictor of board quality was
studied. The variables were: board density, resin content and closure time of the press. The level of association and
dependence between the variables were determined through correlation analisis. Boards were made using Roble
(Nothofagus obliqua) and Raulí (Nothofagus alpina) wood.
A high correlation between sound speed transmission, board density and adhesive content was determined. The high
correlation between bending strength and sound speed allows its application as a predictor of this property. No
relation between sound speed and internal bond was found.
Key words:
sound speed transmission, particleboards.
RESUMEN
Se determinó la posibilidad de utilizar la velocidad del sonido medida paralela a la superficie como un predictor de
calidad en tableros de partículas. Las variables estudiadas fueron densidad de tablero y contenido de adhesivo.
Mediante análisis de correlación se verificó el grado de asociación y dependencia existente entre la velocidad del
sonido y las propiedades de los tableros. Los tableros se fabricaron con madera de renovales de roble (Nothofagus
obliqua) y raulí (Nothofagus alpina).
Los resultados indican que existe un alto grado de asociación entre la velocidad de propagación del sonido y las
variables densidad y contenido de adhesivo. Se determinó una alta correlación con la propiedad flexión, lo que
evidencia la posibilidad de emplear como parámetro predictor la velocidad del sonido en la determinación de esta
propiedad. En el caso de la resistencia a la tracción no se encontraron correlaciones adecuadas.
Palabras claves:
velocidad de transmisión del sonido, tableros de partículas.
INTRODUCCION
P a r a d e t e r m i n a r las p r o p i e d a d e s de los tableros
de partículas se utilizan e n s a y o s destructivos, don­
de se requiere r e m o v e r a l g u n o s tableros d e s d e la
línea de p r o d u c c i ó n hasta un laboratorio para ser
c o r t a d o s y e n s a y a d o s . Por lo tanto, las propieda­
d e s sólo son c o n o c i d a s d e s p u é s de un t i e m p o pro­
l o n g a d o , no siendo posible efectuar c a m b i o s in­
m e d i a t o s en la línea de p r o d u c c i ó n para corregir
defectos.
Existe la posibilidad de determinar la calidad
m e d i a n t e evaluaciones no destructivas, las cuales
cuentan con técnicas q u e proporcionan con m a y o r
rapidez información r e s p e c t o a las p r o p i e d a d e s
m e c á n i c a s del material (Ross y Pellerin 1991).
L o s e n s a y o s no destructivos están basados en
efectos físicos (emisión de ondas sonoras, ondas
electromagnéticas, reflexión de luz y varias otras)
y son afectados por características de la m a d e r a
(densidad, presencia de defectos) y por el ambien­
te (temperatura y h u m e d a d ) . Las m e d i c i o n e s del
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IGNACIO ESPINA, PETER NIEMZ, HERNAN POBLETE
efecto físico se podrían e m p l e a r p a r a determinar
las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s a p l i c a n d o funciones
m a t e m á t i c a s (regresiones) q u e relacionan la pro­
p i e d a d m e c á n i c a con el efecto físico d e t e r m i n a d o
( N i e m z 1994).
U n a posibilidad no destructiva de evaluar la
calidad en los tableros de partículas es utilizando
la velocidad de p r o p a g a c i ó n del sonido (Ross y
Pellerin 1 9 9 1 , N i e m z 1994). L a utilización d e esta
técnica está b a s a d a en la transmisión de pulsos u
o n d a s de s o n i d o a través del tablero ( B u c u r y
A r c h e r 1984).
El m é t o d o de control p o r la velocidad de pro­
p a g a c i ó n del sonido tiene c o m o principio el uso
de la correlación entre la velocidad de propaga­
ción y las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s de los materia­
les ( N i e m z 1994, B u r m e s t e r 1968, R o s s y Pellerin
1988). La técnica se b a s a en un m é t o d o de trans­
m i s i ó n de pulsos. La determinación de la veloci­
d a d de p r o p a g a c i ó n es p o s i b l e obtenerla a través
de la m e d i c i ó n directa del largo de la m u e s t r a y el
t i e m p o de viaje de una o n d a acústica ( B u c u r y
A r c h e r 1984).
L a s o n d a s p u e d e n ser aplicadas sobre el mate­
rial m e d i a n t e un i m p a c t o m e c á n i c o o un impacto
sónico, este último es un f e n ó m e n o físico de im­
p a c t o m e c á n i c o y q u e por naturaleza es de origen
e l e c t r o m a g n é t i c o (Pellerin 1974, G e r h a r d s 1982,
R o s s et al. 1992, N i e m z 1994). Según G e r h a r d s
(1982) no existe diferencia apreciable en la velo­
cidad resultante de m e d i c i o n e s realizadas m e d i a n ­
te i m p a c t o m e c á n i c o o sónico.
En general, al p a s a r la o n d a de sonido d e s d e el
aire a c u e r p o s sólidos se p r o d u c e un debilitamien­
to de la o n d a sonora. En los tableros de partículas
existe u n a gran cantidad de poros, p o r lo q u e la
velocidad de las o n d a s es m á s lenta q u e en m a d e r a
sólida ( N i e m z y P l o t n i k o v 1988). C u a n d o las de­
t e r m i n a c i o n e s se realizan en tableros de partículas
la velocidad m e d i d a en forma perpendicular a la
superficie es m e n o r q u e la m e d i d a en forma para­
lela, d e b i d o a q u e la absorción de las o n d a s es
mayor cuando se mide perpendicularmente (Niemz
y S a n d e r 1990).
En diversos trabajos se ha d e m o s t r a d o que a
m e d i d a q u e a u m e n t a la densidad del tablero la
velocidad de ultrasonido p e r p e n d i c u l a r al plano
a u m e n t a en forma directa. E s t o se d e b e a que al
a u m e n t a r la d e n s i d a d d i s m i n u y e n los espacios en­
tre las partículas ( B u r m e s t e r 1965, S c h w e i t z e r y
N i e m z 1990). Pellerin (1974) sostiene q u e un ta­
blero p u e d e c o n t e n e r m u c h a s zonas d o n d e s e pasa
28
de zonas vacías a zonas de alta densidad. Por lo
tanto, la velocidad del sonido indica un valor pro­
m e d i o de la resistencia en un largo d e t e r m i n a d o
del tablero, d e p e n d i e n d o de la densidad p r o m e d i o
de éste. El m i s m o autor afirma q u e d e b i d o a q u e
los tableros de partículas tienen u n a densidad m á s
uniforme, la determinación de fallas q u e afecten la
calidad es m á s exacta que en otros materiales.
Otro factor importante a considerar es la canti­
d a d de adhesivo. En términos generales, c u a n d o
a u m e n t a el contenido de adhesivo, la velocidad de
propagación del sonido m e d i d a en forma perpen­
dicular a la superficie de tablero aumenta. A m e ­
dida q u e el n ú m e r o de puentes de adhesivo au­
menta, se p r o d u c e una mejor transmisión de la
onda. A d e m á s , la penetración del adhesivo en la
m a d e r a y la densidad del m i s m o hacen q u e au­
m e n t e la velocidad de las ondas (Schweitzer y
N i e m z 1990).
Según Burmester (1968) y Niemz y Sander
(1990) un a u m e n t o de la velocidad de la onda,
m e d i d a perpendicular a la superficie, es un indica­
dor de un a u m e n t o de la resistencia a la flexión,
del m ó d u l o de elasticidad y de la tracción normal.
S c h w e i t z e r y N i e m z ( 1 9 9 0 ) d e t e r m i n a r o n la
correlación entre la velocidad de ultrasonido per­
pendicular al p l a n o y la tracción normal, obtenien­
do un "r" = 0.78. La correlación entre la velocidad
de ultrasonido y las propiedades resistencia a la
flexión y m ó d u l o de elasticidad fue m á s baja, 0.47
y 0.48, respectivamente (Schweitzer y Niemz 1990).
B u r m e s t e r (1968) d e t e r m i n ó la relación entre
resistencia a la flexión y la velocidad de ultrasoni­
do, perpendicular a la superficie, en tableros don­
de se varió el n ú m e r o de capas, obteniendo valo­
res "r" entre 0.3 y 0.9. La correlación e n c o n t r a d a
entre tracción normal y la velocidad del sonido
dio valores "r" entre 0.47 y 0.98. R o s s y Pellerin
(1988) obtuvieron correlaciones m u y altas entre el
m ó d u l o de elasticidad en flexión y la velocidad de
ultrasonido al cuadrado, con un "r" = 0.97.
METODOLOGIA
Madera.
En la fabricación de los tableros se
utilizaron partículas de m a d e r a provenientes de
renovales de roble (Nothofagus obliqua) y raulí
(Nothofagus alpina), ubicados en los fundos Jauja
y Santa Luisa, provincia de M a l l e c o , IX Región.
La densidad básica p r o m e d i o de la m a d e r a de raulí
fue 4 6 3 k g / m 3 y 4 9 7 k g / m 3 p a r a roble, logrando
VELOCIDAD DE TRANSMISION DEL SONIDO, TABLEROS DE PARTICULAS
u n p r o m e d i o d e 4 8 0 k g / m 3 entre a m b a s (Poblete
et al. 1994).
Preparación de las partículas.
Las partículas
fueron secadas durante 18 a 20 horas, a una t e m ­
peratura de 110°C hasta lograr un c o n t e n i d o de
h u m e d a d de 4 a 5 % . C o n las partículas secas, se
p r o c e d i ó a d e t e r m i n a r el t a m a ñ o y coeficiente de
esbeltez de las partículas. En esta d e t e r m i n a c i ó n
se utilizó un set de tamices, q u e en este c a s o fue­
ron d e 2.0, 1.4, 1.0 y 0.5 m m .
El pH de las partículas se controló en solucio­
nes de a g u a destilada con m a d e r a . Las soluciones
se p r e p a r a r o n m e z c l a n d o 10 gr de material en 100
mi de a g u a destilada y las m e d i c i o n e s a esta solu­
ción se realizaron d e s p u é s de 4 horas de agitación
a 66 r.p.m. a p r o x i m a d a m e n t e , utilizándose un p H ­
m e t r o digital.
Fabricación de los tableros.
L o s tableros se
fabricaron considerando las siguientes condiciones:
Espesor: 16 m m .
P r o p o r c i ó n c a p a externa/capa media: 5 0 / 5 0 .
D e n s i d a d : 5 6 0 , 610, 6 6 0 y 7 1 0 k g / m 3
Adhesivo: Ureaformaldehído.
Concentración: 50%.
A d h e s i v o en capa externa: 7 % , 9 % , 1 1 % y 1 3 % .
A d h e s i v o e n c a p a m e d i a : 8%.
Ciclo de prensado:
T i e m p o total : 7 min.
T e m p e r a t u r a : 160°C.
Presión m á x i m a : 3.0 N / m m 2 .
T i e m p o a presión m á x i m a : 2 min.
Presión m e d i a : 1.5 N / m m 2 .
T i e m p o a presión m e d i a : 3 m i n .
L a s variables consideradas en el estudio se p r e ­
sentan en el cuadro 1.
Determinación
de
las propiedades
mecánicas
de los tableros. Las propiedades m e c á n i c a s deter­
m i n a d a s fueron resistencia a la flexión ( m ó d u l o de
rotura y m ó d u l o de elasticidad) según D I N 52 3 6 2
y resistencia a la tracción perpendicular ( D I N 52
365). El t a m a ñ o de las probetas fue de 50 mm de
a n c h o y 3 2 0 mm de largo para resistencia a la
flexión y de 50 mm de ancho * 50 mm de largo *
16 mm de espesor para resistencia a la tracción
perpendicular.
Para cada variable de estudio (los 4 tipos de
densidades y 4 contenidos de adhesivos de la capa
externa) se fabricaron 4 tableros, logrando por cada
tablero 8 probetas para resistencia a la tracción y
8 p a r a flexión.
Determinación de la velocidad del sonido.
Pre­
vio a la determinación de las p r o p i e d a d e s m e c á n i ­
cas de los tableros se determinó la velocidad del
sonido m e d i d a paralela a la superficie. A c a d a
probeta se le determinó la densidad básica. L u e g o
se perforó con un taladro eléctrico en 5 mm a c a d a
e x t r e m o de las probetas para insertar los c o n d u c ­
tores de las ondas.
Se utilizó un equipo m a r c a Sylvatest, de una
frecuencia de 16 kHz. El equipo entrega el t i e m p o
(microsegundos) que d e m o r a la o n d a de sonido en
pasar de un e x t r e m o a otro de la probeta. La velo­
cidad del sonido se determinó dividiendo el largo
de la muestra por el tiempo en s e g u n d o s q u e de­
m o r ó la onda de sonido en atravesar la probeta. La
temperatura y h u m e d a d relativa existentes corres­
pondieron a 15° C y 5 0 % .
CUADRO 1 Variables en el estudio. Variables of the investigation. Tableros
Variabless
Variable
Densidad
Parámetross
Parámetro
Densidad media (kg/m 3 )
Adhesivo capa externa (%)
Contenido
Densidad (kg/m 3 )
Adhesivo
Adhesivo capa externa (%)
1
2
3
4
560
610
660
710
9
9
9
9
610
610
610
610
7
9
11
13
29
IGNACIO ESPINA, PETER NIEMZ, HERNAN POBLETE
Análisis de datos.
Se d e t e r m i n a r o n los coefi­
cientes de correlación "r" entre las p r o p i e d a d e s
m e c á n i c a s , velocidad del sonido y las variables de
e s t u d i o (densidad; c o n t e n i d o de adhesivo). El aná­
lisis de correlación se realizó m e d i a n t e una regre­
sión lineal s i m p l e , según el m o d e l o siguiente:
Y = a + b x X
Donde :
Y =
X =
Variable dependiente: Resistencia a la flexión
estática ( M O R ) ; Módulo de elasticidad
( M O E ) ; R e s i s t e n c i a a la tracción perpendi­
cular; V e l o c i d a d del sonido.
Variable independiente: D e n s i d a d del table­
ro; C o n t e n i d o de adhesivo; Velocidad del so­
nido.
A c a d a coeficiente de correlación se le verificó
la significancia del valor "r", m e d i a n t e el test de
significación del coeficiente de correlación. De esta
m a n e r a se d e t e r m i n ó si la correlación obtenida debe
c o n s i d e r a r s e c o m o u n indicativo d e una asocia­
ción v e r d a d e r a entre variables o si se trata de una
fluctuación al azar d e b i d o al m u e s t r e o .
esbeltez p r o m e d i o para a m b a s capas a l c a n z ó a 4 8 .
El análisis de t a m a ñ o d e m u e s t r a q u e el tipo de
geometría es n o r m a l para las especies y m é t o d o
de viruteado.
El pH p r o m e d i o registrado en la m e z c l a de par­
tículas fue de 4.9. El adhesivo e m p l e a d o , urea­
formaldehído, fragua en condiciones óptimas cuan­
do el a m b i e n t e de pH de la m e z c l a de m a d e r a y
a d h e s i v o presenta un valor de alrededor de 3.5.
Por lo tanto, para alcanzar un nivel m a y o r de aci­
dez se agregó al adhesivo cloruro de amonio
( N H C 1 ) c o m o catalizador, en una cantidad equi­
valente al 1% del peso seco de la resina (urea­
formaldehído).
4
Influencia de la estructura sobre la calidad:
Densidad:. L o s valores p r o m e d i o de resistencia a
la flexión, m ó d u l o de elasticidad y resistencia a la
tracción perpendicular de los tableros se represen­
tan en el c u a d r o 2.
En el caso de la resistencia a la flexión ( M O R ) ,
a m e d i d a q u e a u m e n t a la densidad del tablero se
incrementa la resistencia a la flexión en forma
directa, c o r r o b o r a n d o lo informado p o r otros auto­
res (Kelly 1977, N i e m z y Sander 1990).
U n a situación similar se presenta p a r a las rela­
ciones entre densidad, m ó d u l o de elasticidad y
resistencia a la tracción.
P R E S E N T A C I O N Y DISCUSION DE
RESULTADOS
Análisis del tamaño y pH de las partículas.
El
largo y e s p e s o r p r o m e d i o de las partículas fue 15.4
mm y 0.3 m m , r e s p e c t i v a m e n t e . El coeficiente de
L o s resultados del análisis de correlación, don­
de la d e n s i d a d correspondió a la variable indepen­
diente y las propiedades m e c á n i c a s ( M O R , M O E
y resistencia a la tracción) a la variable d e p e n d i e n ­
te, se presentan en el c u a d r o 3.
CUADRO 2 Flexión (MOR, MOE) y tracción con distintos niveles de densidad (adhesivo promedio = 8.5%). Bending strength (MOR, MOE) and internal bond (of boards) with different density levels (Mean amount of adhesive = 8.5%). Densidad
(kg/m 3 )
30
Flexión (MOR)
(N/mm 2 )
Promedio
Desv. est.
560
13.34
598
17.59
651
688
Flexión (MOE)
Tracción
(N/mm 2 )
(N/mm 2 )
Promedio
Desv. est.
Promedio
Desv. est.
2.83
1633
443
0.42
0.14
2.74
2143
256
0.62
0.06
23.10
3.87
2584
318
0.83
0.04
23.17
3.17
2752
461
1.07
0.06
VELOCIDAD DE TRANSMISION DEL SONIDO, TABLEROS DE PARTICULAS
CUADRO 3
Regresiones en función de la densidad (d).
Regressions with board density (d) as independent variable.
Propiedad
r
Ecuación
E.E.E.
Significancia
0.95
Flexión (MOR)
0.88
MOR = 39.3871 + 0.09435 * d
0.139
Sí
Flexión (MOE)
0.81
MOE = 2931.41 + 8.39773 * d
0.135
Sí
Tracción (T)
0.89
T = 1.78328 + 0.003913 * d
0.172
Sí
E.E.E. = Error estándar de la estimación
L o s r e s u l t a d o s de este análisis muestran una
b u e n a c o r r e l a c i ó n entre la densidad y las propie­
dades m e c á n i c a s de los tableros, con altos valores
de "r" y q u e son significativos al 9 5 % de probabi­
lidad. R e l a c i o n e s similares han sido encontradas
por otros a u t o r e s .
Contenido de adhesivo:
En el cuadro 4 se en­
tregan los v a l o r e s p r o m e d i o de resistencia a la
flexión, m ó d u l o de elasticidad y tracción perpen­
dicular de los tableros fabricados con diferentes
c o n t e n i d o s de a d h e s i v o en las capas externas.
El tipo de relación e n c o n t r a d o entre la resisten­
cia a la flexión ( M O R ) y el contenido de adhesi­
vo, m e j o r a n d o la resistencia a m e d i d a q u e éste
a u m e n t a , es similar a la d e t e r m i n a d a p o r otros
autores (Post 1 9 6 1 , Hänsel et al. 1988). En el c a s o
de la d e t e r m i n a c i ó n del m ó d u l o de elasticidad
( M O E ) también se p r o d u c e un a u m e n t o de la pro­
piedad con un incremento en el contenido de ad­
hesivo.
Al determinar la resistencia a la tracción de los
tableros no se observa una relación con la variable
estudiada, el contenido de adhesivo. Esto era de
esperar ya que el a u m e n t o de adhesivo se p r o v o c ó
en las capas externas, las q u e no j u e g a n un papel
importante en esta resistencia.
C o n el objeto de establecer la relación entre
c o n t e n i d o de adhesivo y las propiedades m e c á n i ­
cas se realizó un análisis de correlación c u y o s re­
sultados se presentan en el cuadro 5.
Existe un alto grado de asociación entre la varia­
ble y las propiedades medidas (cuadro 5). Sin e m ­
bargo, pese al alto coeficiente de correlación en-
CUADRO 4
Flexión (MOR, MOE) y tracción con distintos niveles de adhesivo (densidad = 610 kg/m 3 ). Bending strength (MOR and MOE) and internal bond (of boards) with different adhesive levels (Board Density = 610 kg/m3). Adhesivo
Flexión (MOR)
Flexión (MOE)
(%)
(N/mm 2 )
(N/mm 2 )
Promedio
Tracción
(N/mm 2 )
Desv. est.
Promedio
Desv. est.
Promedio
Desv. est.
7.5
15.80
1.76
2073
312
0.64
0.10
8.5
17.59
2.74
2143
256
0.62
0.07
9.5
21.29
3.21
2444
394
0.68
0.07
10.5
21.71
2.84
2587
389
0.68
0.05
31
IGNACIO ESPINA, PETER NIEMZ, HERNAN POBLETE
CUADRO 5
R e g r e s i o n e s e n función del c o n t e n i d o d e a d h e s i v o (ca).
Regressions with adhesive amount (ca) as independent variable.
Propiedad
r
Ecuación
E.E.E.
Significancia
0.95
Flexión (MOR)
0.96
MOR = 0.17522 + 2.141267 * ca
0.050
Flexión (MOE)
0.97
MOE = 653.7256 + 184.2625 * ca
0.029
Sí
Sí
Tracción (T)
0.78
T = 0.487035 + 0.018469 * ca
0.036
No
E.E.E.= Error estándar de la estimación
contrado entre la resistencia a la tracción y el con­
tenido de adhesivo ( " r " = 0.78), éste no es significa­
tivo a un 9 5 % de probabilidad, es decir; el valor de
"r" se obtuvo p o r una fluctuación al azar y no de
una asociación verdadera entre a m b a s variables.
La no asociación e n c o n t r a d a entre el contenido
de a d h e s i v o y la resistencia a la tracción se d e b e a
q u e la tracción d e t e r m i n a la calidad de la unión
entre las partículas de la capa m e d i a . C o m o el
c o n t e n i d o de a d h e s i v o de la capa m e d i a no varía,
m a n t e n i é n d o s e c o n s t a n t e en 8 % , no es p o s i b l e
encontrar u n a influencia sobre esta propiedad por
un a u m e n t o del nivel de a d h e s i v o .
Influencia de las variables sobre la velocidad
del sonido: Densidad.
L o s resultados del análisis
de correlación p a r a la relación entre velocidad del
sonido y d e n s i d a d del tablero se presentan en la
figura 1. Se o b s e r v a q u e la velocidad del sonido
a u m e n t a d i r e c t a m e n t e a m e d i d a q u e lo hace la
d e n s i d a d del tablero. E s t a relación p r e s e n t a un alto
coeficiente de correlación ("r" = 0.93) y q u e es
significativo al 9 5 % de probabilidad (figura 1).
L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s c o n c u e r d a n con l o
descrito por B u r m e s t e r (1965 y 1968) y Schweitzer
y N i e m z ( 1 9 9 0 ) en c u a n t o a que existe u n a estre­
cha relación entre la velocidad del sonido y la
d e n s i d a d del tablero. La c a u s a de esta relación
está en la m a y o r cantidad de material sólido y la
d i s m i n u c i ó n de los e s p a c i o s e n t r e partículas a
m e d i d a q u e a u m e n t a l a densidad, l o g r a n d o una
mejor transmisión de las ondas de sonido.
Contenido de adhesivo:
L o s r e s u l t a d o s del
análisis de correlación entre velocidad del sonido
y variación del c o n t e n i d o de a d h e s i v o se presen32
Figura 1. R e l a c i ó n e n t r e v e l o c i d a d de s o n i d o (VS) y d e n s i d a d (d). ( A d h e s i v o = 8.5%). Relationship between speed of sound transmission (VS) and board density (d). (Adhesive amount = 8.5%). tan en la figura 2. Se p u d o determinar que a m e ­
dida q u e se incrementa el contenido de adhesivo,
la velocidad del sonido a u m e n t a en forma directa,
repitiéndose el efecto descrito por Schweitzer y
N i e m z (1990).
La alta correlación ("r" = 0.98), significativa a
un 9 5 % de probabilidad, confirma los resultados
de Schweitzer y N i e m z (1990). Al aumentar el
c o n t e n i d o de adhesivo se incrementa el n ú m e r o de
puentes de adhesivo entre las partículas y se mejo­
ra la penetración de éste en la madera, lo que dis­
m i n u y e el n ú m e r o de poros, facilitando la trans­
misión de la onda de sonido.
El c o n t e n i d o de adhesivo sólo se varió en las
capas externas, de esta m a n e r a la relación obteni­
da está d e t e r m i n a d a por las superficies del tablero.
Es probable q u e al inducir una variación del con­
tenido de adhesivo en la capa central, alma, mejo­
re aún m á s la relación.
VELOCIDAD DE TRANSMISION DEL SONIDO, TABLEROS DE PARTICULAS
Figura 2. Relación entre velocidad de sonido (VS) y
contenido de adhesivo (ca). (Densidad de tablero = 610 kg/m 3 ). Relationship between speed of sound transmission (VS) and adhesive content (ca). (Board density = 610 kg/m 3 ). Relación entre la velocidad del sonido y las
propiedades mecánicas.
Para d e t e r m i n a r si existe
algún g r a d o de relación entre la velocidad del so­
nido y las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s se realizaron
análisis de c o r r e l a c i ó n similares a los presentados
anteriormente. En este c a s o el análisis estadístico
se efectuó t o m a n d o c o m o b a s e de datos los valo­
res o b t e n i d o s al e n s a y a r tableros con u n a densidad
de 6 0 0 k g / m 3 y q u e poseían un c o n t e n i d o de adhe­
sivo de 8% p a r a la c a p a m e d i a y 9% para la exter­
na. L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s se presentan en el
c u a d r o 6.
L o s valores de "r" registrados p a r a la resisten­
cia a la flexión ( M O R ) y los del m ó d u l o de elas­
ticidad ( M O E ) son significativos a un 9 5 % de pro­
babilidad. V a l e decir, q u e al a u m e n t a r la resisten­
cia a la flexión y el m ó d u l o de elasticidad se
i n c r e m e n t a la velocidad del sonido. Esta tendencia
coincide con lo informado por N i e m z y S a n d e r
(1990), pese al bajo porcentaje de variación para
el M O E ( 3 5 % ) y M O R ( 1 6 % ) . Sin e m b a r g o , con­
siderando las c o n d i c i o n e s del e n s a y o y los resulta­
dos obtenidos, se estima q u e las correlaciones en­
contradas en el presente trabajo mejorarían si se
p r o v o c a r a un r a n g o de distribución de los valores
de flexión m á s a m p l i o , a u m e n t a n d o el n ú m e r o de
m u e s t r a s . En este sentido es necesario investigar
en el futuro. P e s e a lo anterior, el haber obtenido
relaciones satisfactorias entre la propiedad flexión
y la propagación paralela al plano del sonido, ofrece
u n a posibilidad interesante para el desarrollo de
técnicas de e n s a y o no destructivas.
El bajo coeficiente de correlación registrado para
la relación entre la resistencia a la tracción y la
velocidad del sonido ("r" = 0.15) no es significa­
tivo, lo q u e indica q u e no existe una asociación
entre a m b a s p r o p i e d a d e s .
Al trasmitir la o n d a de sonido en forma parale­
la a la superficie, su velocidad será determinada
p o r la m a y o r densidad de las capas externas. La
o n d a de sonido se trasladará p o r la zona de m a y o r
densidad, capas externas, las q u e al m i s m o tiempo
determinarán la resistencia a la flexión ( M O R y
M O E ) del tablero. De esta forma se establece la
relación que ha sido d e t e r m i n a d a y presentada en
el c u a d r o 6.
El m i s m o tipo de relación ha sido encontrado
en otros estudios c u a n d o la onda es m e d i d a per­
pendicular al p l a n o ; a m e d i d a que a u m e n t a la den­
sidad o el c o n t e n i d o de adhesivo la resistencia a la
flexión y la velocidad de las ondas de sonido au­
m e n t a n ( B u r m e s t e r 1968, S c h w e i t z e r y N i e m z
1990).
CUADRO 6
Regresiones en función de la velocidad del sonido (VS). Regressions with speed of sound transmission (vs) as independent variable. Propiedad
r
Ecuación
E.E.E.
Significancia
0.95
Flexión (MOR)
0.59
MOR = 82.1994 + 0.039896 * VS
0.130
Sí
Sí
No
Flexión (MOE)
0.40
MOE = 4268.37 + 2.563431 * VS
0.113
Tracción normal (T)
0.15
T = 0.23219 + 0.000336 * VS
0.010
E.E.E.= Error estándar de la estimación.
33
IGNACIO ESPINA, PETER NIEMZ, HERNAN POBLETE
P a r a el c a s o de la tracción n o r m a l , B u r m e s t e r
( 1 9 6 8 ) y S c h w e i t z e r y N i e m z ( 1 9 9 0 ) encontraron
q u e existe una b u e n a correlación entre la tracción
p e r p e n d i c u l a r y la v e l o c i d a d de p r o p a g a c i ó n del
sonido m e d i d a en f o r m a p e r p e n d i c u l a r a la super­
ficie del panel.
En el caso del p r e s e n t e trabajo no se p u d o d e ­
terminar u n a relación de este tipo, d e b i d o a la di­
rección de la o n d a en el e n s a y o . C u a n d o la o n d a
se transmite paralela a la superficie del tablero su
velocidad es d e t e r m i n a d a p o r la m a y o r densidad
de las c a p a s e x t e r n a s , d o n d e se p r o p a g a con m a ­
y o r facilidad. P o r lo tanto la velocidad de la o n d a
está en directa relación con las capas externas y
no representa el e s t a d o de la c a p a central. Se d e b e
t e n e r presente q u e la c a p a central es la que deter­
m i n a la resistencia a la tracción.
Por el contrario, c u a n d o las ondas son enviadas
p e r p e n d i c u l a r a la superficie del panel, la o n d a de
sonido recorre o b l i g a t o r i a m e n t e las capas externas
y la central, d e p e n d i e n d o su velocidad de la canti­
d a d de espacios v a c í o s . A su vez, los espacios
d i s m i n u y e n a m a y o r c a n t i d a d de adhesivo y den­
sidad, p e r m i t i e n d o establecer u n a relación entre la
resistencia a la tracción perpendicular y la veloci­
d a d d e p r o p a g a c i ó n d e l a onda.
Es p r o b a b l e q u e la correlación entre velocidad
de transmisión, en dirección longitudinal, y trac­
ción m e j o r e significativamente al variar la canti­
d a d de a d h e s i v o en la c a p a m e d i a o al alterar su
d e n s i d a d m o d i f i c a n d o el perfil de densidad del
tablero.
CONCLUSIONES
Existe una e s t r e c h a relación entre la estructura
de los tableros y la v e l o c i d a d del sonido m e d i d a
paralela al p l a n o . Así, al a u m e n t a r la densidad o el
c o n t e n i d o d e a d h e s i v o d e ellos, l a velocidad d e
transmisión de las o n d a s de sonido es m a y o r . Lo
anterior indica q u e a d e n s i d a d e s m á s altas los es­
pacios entre las partículas de m a d e r a disminuyen
y que a m a y o r e s niveles de a d h e s i v o , los puentes
d e a d h e s i v o a u m e n t a n , d i s m i n u y e n d o l a cantidad
de poros, lo q u e m e j o r a la transmisión de las on­
das d e sonido.
E s p o s i b l e u t i l i z a r l a v e l o c i d a d del s o n i d o ,
m e d i d a en forma paralela al p l a n o del tablero, en
la d e t e r m i n a c i ó n de la resistencia a la flexión y
m ó d u l o de elasticidad. Sin e m b a r g o , el bajo coefi­
34
ciente de d e t e r m i n a c i ó n e n c o n t r a d o para a m b a s
indica que es necesario realizar una m a y o r canti­
dad de muestras para poseer un m a y o r r a n g o de
resistencias q u e pudieran explicar en mejor forma
su relación con la velocidad del sonido. De acuer­
do con los resultados obtenidos, no sería posible
emplearla en la determinación de la resistencia a
la tracción perpendicular.
Se corrobora el h e c h o de que al a u m e n t a r la
densidad de los tableros y el contenido de adhesi­
vo se incrementan las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s . No
se e n c o n t r ó u n a relación entre el c o n t e n i d o de
adhesivo y la resistencia a la tracción perpendicu­
lar, lo q u e era de esperar ya q u e la cantidad de
adhesivo sólo se varió en las capas externas.
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