T-062 - Universidad Nacional del Nordeste

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2003
Resumen: T-062
Variaciones en las propiedades mecánicas de
Aspidosperma quebracho-blanco Schlecht impregnado con sales.
Sanabria, Ernesto O. - Paz, José M.
Facultad de Agroindustrias - UNNE.
Comandante Fernández 755 - (3700) Pcia. Roque Sáenz Peña - Chaco - Argentina.
Tel./Fax: +54 (03732) 420137
E-mail: [email protected]
ANTECEDENTES
En el marco de los Proyectos de Investigación que lleva adelante la Cátedra de Tecnología Industrial I , de la Facultad
de Agroindustrias, UNNE, se realizó el presente trabajo para complementar los trabajos sobre resistencia a la flexión
comenzados en el 2000.
Tres especies del Parque Chaqueño poseen más del 80 % de la masa forestal existente, ellas son: Aspidosperma
quebracho-blanco, Prosopis spp y Schinopsis spp.
Prosopis alba, el algarrobo, es ocupado en mueblería y fábrica de aberturas debido a su excelente estabilidad
dimensional, con un coeficiente de histéresis de 0,41 y un coeficiente de contracción tangencial de 3,2 %, coeficientes
tan nobles lo colocan como una de las mejores especies en cuanto a estabilidad dimensional se refiere.
Schinopsis balansae, el quebracho colorado chaqueño, y Schinopsis lorenzzis, el quebracho colorado santiagueño,
tienen su uso principal en la fabricación de durmientes, extracto tánico y en menor grado pisos tarugados, con una
menor estabilidad dimensional, logran un valor agregado intermedio (Ministerio de la Producción, provincia del
CHACO, 1997).
En el caso particular de Aspidosperma quebracho-blanco, el quebracho blanco, debido a sus conocidos problemas de
estabilidad dimensional, posee un coeficiente de histéresis de 0,91 y un coeficiente de contracción tangencial de 8,9 %,
(Coronel, E., 1996), se lo ocupa principalmente para la producción de carbón, pallets, varillas y durmientes con un
tratamiento de preservación posterior. Por ello es una de las especies latifoliadas de la región, de menor valor.
Experiencias realizadas por diversos investigadores han mostrado que la contracción y el hinchamiento de la madera
pueden ser reducidos por diferentes métodos, Walker J.C.F. 1993; siendo uno de los más importantes el engrosado de
la pared celular, donde los químicos son depositados dentro de la misma, reemplazando parte del agua. De esta manera
la contracción puede ser total o parcialmente eliminada. Se utilizan diferentes productos químicos: sales de sodio, bario
y magnesio, azucares, polietilenglicol de diferentes pesos moleculares, resinas sintéticas, Tsoumis G. , 1991.
Estudios previos realizados por los autores muestran a) que una mezcla de PEG de 20% de PEG 300 ; 46% de PEG 600
y 34% de PEG 1000 utilizada como agente hinchante de la pared celular, produce una importante disminución del
Coeficiente de Contracción en Aspidosperma quebracho-blanco. ( Sanabria E. y Paz J. , 2000) y b) que el uso de
mezclas de PEG, como agentes hinchantes de la pared celular, no modifica la resistencia a la flexión Estática, ya sea
Tensión de Rotura y Módulo de elasticidad de Aspidosperma quebracho-blanco.
A partir de ello y con la finalidad de poder utilizar a esta especie impregnada con sales, en estructuras, techos , etc, es
necesario saber si la impregnación realizada afecta las propiedades mecánicas, especialmente flexión estática y Módulo
de Elasticidad.
Estudios realizadas por E. Coronel sobre Flexión Estática de Aspidosperma quebracho-blanco indican una Tensión de
Rotura de 102 N/mm2 y un Módulo de Elasticidad de 9.026 N/mm2 . Por ello es necesario estudiar si las propiedades
mecánicas de esta especie se ven modificadas por la introducción, en la pared celular, de sales de BaCl2 , por ello el
objetivo del presente trabajo es:
* Determinar la influencia en la Flexión Estática de Aspidosperma quebracho-blanco, de soluciones BaCl2 , utilizadas
como agentes impregnantes de la pared celular, analizando la Tensión de Rotura y el Módulo de Elasticidad.
METODOS Y MATERIALES
Las muestras utilizadas para este trabajo fueron aserradas tangencialmente a partir de árboles de la citada especie cuyo
fuste útil tenía un diámetro medio de 35 a 45 cm, que corresponde al diámetro utilizado industrialmente, en todos los
casos con contenido de humedad superior al 30 %.
Las dimensiones de las muestras se adoptaron de acuerdo a la Norma IRAM N° 9542, libres de fallas y ataque de
insectos, las mismas fueron de 450 mm x 30 mm x 30 mm.
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Se utilizaron en todos los casos solución salina de BaCl2 al 5 %.
La planta piloto utilizada para esta investigación tiene una capacidad de 0,045 m3 y puede trabajar a presiones de 25
kg/cm2. Además se utilizaron estufas con circulación forzada de aire con control automático de temperatura y balanza
analítica marca Denver I. C, con precisión 0,01 gr .
Para este trabajo se llevaron adelante 40 ensayos, veinte muestras y veinte testigos, las muestras se impregnaron
utilizando la solución salina, mencionada up supra. Para ello se determinó el contenido de humedad de las muestras a
impregnar y de los testigos, de acuerdo a la Norma IRAM Nº 9532.
Posteriormente las muestras se impregnaron con la solución salina, a través del proceso Bethell, durante 3 horas en
cada tratamiento. Luego tanto las muestras impregnadas como los testigos fueron secados hasta 10 % de contenido de
humedad. Posteriormente, se realizaron los ensayos de flexión estática de acuerdo a la Norma IRAM mencionada up
supra, para determinar la Tensión de Rotura y el Módulo de Elasticidad de las muestras impregnadas con sales y los
testigos, realizando en cada caso el Diagrama de Deformaciones de la madera, con un avance lento de 5 mm/min .
Estos ensayos se realizaron en la Máquina Universal de Ensayos de la Facultad de Ciencias Forestales de Eldorado, de
la UNaM. Los resultados fueron analizados a través de Diferencia de Medias, con diseño aleatorio, con el software
estadístico Statgraphics Plus Profesional for Windows v 4.0.
DISCUSION DE LOS RESULTADOS
Realizadas las impregnaciones, el secado y los ensayos de flexión estática con los respectivos diagramas de
deformaciones, de acuerdo a los métodos adoptados, se realizaron los análisis estadísticos respectivos, obteniéndose
los siguientes resultados que se detallan en la tabla Nº 1; mientras que en la tabla Nº 2 se detallan los respectivos
módulos de elasticidad de las muestras analizadas.
Tabla Nº 1: Tensión de rotura
FLEXIÓN ESTÁTICA
Tensión de Rotura
Muestra
Impregnada
Testigo
Media ( N/mm2 )
96,8
99,1
Desviación Estandard ( N/mm2 )
18,3
14,5
Coef. De Variación ( % )
17,1
16,2
Tabla Nº 2: Modulo de elasticidad
FLEXIÓN ESTÁTICA
Módulo de Elasticidad
Muestra
Impregnada
Testigo
Media ( N/mm2 )
9356
10235
Desviación Estandard ( N/mm2 )
1784
1423
Coef. De Variación ( % )
18,3
15,2
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El análisis de la varianza de la tabla Nº 1, de las muestras indicó, en ambos casos, que no hay diferencia entre ellas por
lo que se aplicó el análisis de Diferencia de Medias, asumiendo variancias iguales, el cual determinó un “p” valor de
0,661 para la diferencia entre la Tensión de Rotura de la madera impregnada y la sin impregnar, lo que nos indica que
no existen variaciones significativas en la Resistencia a la Flexión Estática.
En cuanto al Módulo de Elasticidad, tabla Nº 2, el “p” valor para la Diferencia de medias fue de 0,356 , asumiendo
varianzas iguales, como se analizara previamente, lo que establece que no existen diferencias significativas con un 95%
de confianza, entre el Módulo de Elasticidad de la madera tratada con PEG y el Módulo de Elasticidad de la madera
sin tratar.
Los resultados mostrados de Resistencia a la Rotura para Aspidosperma quebracho-blanco sin impregnar, 99,1 N/mm2 ,
son similares a los obtenidos por E. Coronel para esta especie. ( Coronel E. 1995 ). No encontrándose antecedentes de
estudios de flexión estática de la especie en estudio, impregnada con sales.
Las probetas de madera presentan un “desfibramiento” luego de realizar el ensayo destructivo de Flexión Estática, a
partir del cual se determinó el Diagrama de Deformaciones, el Módulo de Elasticidad y la Resistencia a la rotura. Foto
Nº 1 y Foto Nº 2.
Foto Nº 1: Probetas 4, 7 y 9 luego del Ensayo de Flexión Estática
Foto Nº 2: Probeta 4 luego del Ensayo de Flexión Estática
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CONCLUSION
El uso de soluciones salinas de BaCl2, como agentes hinchantes de la pared celular, para mejor la estabilidad
dimensional, no modifica la Tensión de Rotura y Módulo de elasticidad de Aspidosperma quebracho-blanco.
Por lo tanto la madera de quebracho blanco impregnada con soluciones salinas de NaCl , puede ser usada en la
construcción dimensionando las escuadrías usando los coeficientes de Tensión de Rotura y Módulo de Elasticidad de la
madera sin tratar.
BIBLIOGRAFIA
CORONEL, E. 1995. Fundamentos de las Propiedades Físicas y Mecánicas de las Maderas, 2da. Parte. 1era. Edición, El
Liberal, Santiago del Estero, pp.238, 252 y 294.
IRAM: Instituto Argentina de Racionalización de Materiales. Norma Nº 9532: Maderas, Método de Determinación de
la Humedad. Buenos Aires. Argentina
KOLLMAN F., KUENZI E., STAMM A. 1975. Principles of Wood Science and Technology, Springe-Verlag, Tomo II,
pp. 116-128.
PAZ J.M., SANABRIA E.O. 2000. Dimensional Stabilization of Aspidosperma quebracho-blanco with polyethylene
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PAZ J.M., SANABRIA E.O. 2000. Mejoras en la Estabilidad de Madera con mezclas de polietilen Glicol. Revista
Yvirareta, Misiones, Argentina , en prensa.
SECRETARÍA DE RECURSOS NATURALES Y DESARROLLO SUSTENTABLE DE LA NACIÓN. 1997. Anuario
de Estadística Forestal