Métodos sónicos para discriminación en pie de la - CIS

Métodos sónicos para
discriminación en pie de la
rigidez de la madera en
ensayos genéticos y en masas
forestales
Esther Merlo Sánchez
Oscar Santaclara Estévez
Indice
• ¿Qué es la rigidez y porqué la elegimos?
• Principales propiedades y patrón de
variación en el árbol
• ¿Cómo medirla? Métodos sónicos
• Líneas de estudio y trabajos asociados
• Principales resultados
¿Qué es la rigidez?
• Es la medida de la resistencia a
la deformación de un material.
• La propiedad que la define es
el módulo de elasticidad
(MOE) que relaciona la
deformación de una pieza
ante la aplicación de una
carga.
• Asigna diferentes clases de
calidad a los productos finales
de madera
• Afecta al precio de mercado
del producto final
¿De qué depende?
Cada una de las células de madera que se forman determina la calidad final
Una mayor concentración de celulosa en la cara interna de la pared celular,
asociada a una mayor densidad, confiere una mayor rigidez a la estructura
celular de la madera, así como la orientación longitudinal de las microfibrillas
Principales propiedades
Las propiedades de la madera que determinan la rigidez son la
densidad y el ángulo de la microfibra
Patrón de variación
dentro del árbol
• Dentro del anillo (madera
temprana/madera tardía)
• De la médula a la corteza
(madera juvenil/madera
adulta)
• Longitudinalmente en el
tronco
Cómo medirla
• Tradicionalmente:
– listones de madera extraídos de árboles
cortados
• Actualmente:
– Extracción y evaluación de propiedades
en tarugos de madera
– Métodos acústicos
Metodología acústica
La acústica es la rama
de la física que se
encarga del estudio de
las vibraciones y ondas
mecánicas en medios
materiales
La propagación de
ondas mecánicas está
relacionada con la
vibración de las
partículas elementales
del medio donde se
propagan.
Aplicando la ley de
Hooke y la segunda ley
de Newton:
MOEdinámico =
ρ·V2
Líneas de investigación
1- Desarrollo de modelos para optimizar y
rentabilizar la madera de nuestros
montes a partir de métodos sónicos
– Discriminación de masas forestales por
rigidez
– Discriminación de árboles por calidad
estructural
La calidad de
la materia
prima que
exista en el
monte va a
condicionar el
futuro de la
industria forestal
– Discriminación de trozas en monte y
aserradero
2- Crear protocolos de selección precoz
de rigidez y asociados a rectitud de
fuste para implementarlos en los
procesos de selección de los programas
de mejora.
Linea1- Desarrollo de modelos para optimizar
Linea1y rentabilizar la madera de nuestros montes
Proyectos asociados:
PGIDT Xunta de Galicia
Proyecto Singular Estratégico
Descripción de parcelas evaluadas
Metodología de evaluación de rigidez y
calidad estructural
Ensayos no
destructivos
Estimación
Medición de
árboles en pie
Correlación
Medición de
trozas
Correlación
Medición de
madera aserrada
- Resistencia
- Módulo de elasticidad
- Densidad
Correlación
Ajuste de modelos
Cálculo de
valores reales
Ensayos destructivos de
caracterización mecánica
Resultado 1: Discriminación de parcelas
por calidad estructural
Efectividad de modelos de caracterización
estructural a partir de árbol en pie y troza cortada
Medición en madera aserrada
MOE
MOR
IML árbol en pie
0,87
**
0,72
*
Hitman Troza
0,96
**
ns
Resultado 2 : Modelización de la
calidad estructural del árbol individual
Correlaciones con el MOE
Variable
velocidad onda (IML medio)
d (cm)
h (m)
Coef. Corr.
0,3794**
-0,5391**
0,2648*
hcopa (m)
0,4017**
Rc (hcopa/h)
0,4031**
Superficie copa (m2)
Esbeltez (h/d)
Número pies/ha
diámetro medio cuadrático
(cm)
G (m2/ha)
Efecto competencia sobre MOE
-0,1979
0,5569**
0,0118
Variable
BAL
-0,0840
BAL mod.
0,1742
-0,4060**
Hegyi
0,0938
-0,5389**
Martin y Ek
0,1071
Altura media (m)
0,5149**
Daniels et al.
Altura dominante (m)
0,4155**
Pukkala y Kolstrom
índice de sitio (m)
0,4059**
CCS
Edad (años)
Coef. Corr.
0,0406
-0,2630*
-0,0863
0,1367
MOE
Parámetro
a0 IMLmedio e
Estimador
Error
a0
1,2266
0,0293
a1
-0,0180
0,0035
a2
-0,0090
0,0019
a3
0,0429
0,0133
a1 d ( cm ) a2 G ( m 2 / ha ) a3 Isitio ( m )
RMSE
1515,9
R2
Índice
condición
0,63
En fase de optimización considerando parámetros
climáticos y edáficos
Posibilidad de incluirlo en la modelización selvícola de
gestión de parcelas
29,93
Resultado 3: Discriminación de trozas
por calidad estructural
- Especie: Pino pinaster
Pino pinaster
Correlación
0,88
**
Pinaster. Relación Hitman-MOE
T4
y = 0,0001x + 2,0448
R2 = 0,7917
3,8
3,6
Velocidad Hitman
3,4
3,2
3
2,8
2,6
2,4
2,2
2
2500
4500
6500
8500
10500
MOE
12500
14500
16500
Variación de calidad estructural de las
trozas a lo largo del fuste
- Especie: Pino pinaster
Variación Hitm an en altura
3,8
T4
3,6
Velocidad (Km/s)
3,4
3,2
T3
3
2,8
T2
2,6
2,4
2,2
0
2
4
6
8
Altura
10
12
14
16
T1
Linea 22- Protocolo de selección precoz por
rigidez y su relación con capacidad de
renderezamiento y rectitud de fuste
Ranking de procedencias de
pinaster con distinta rectitud
Ángulo A01
Leiría
No Lit
No Int
Gre Momb
Almijara
Bu-So
Almodóvar
Levante
Gre Are
Oña Vi
Tamjout
Oña Sob
M.C.Coca
Oña Ba
Espadán
Segura
Pisa
Vel onda
Beta
Vel recta
Rectitud
NO Lit
NO Int
Leiría
Gre Are
Almijara
Oña Ba
Bu-SO
Oña Sob
Tamjout
Gre momb
Oña Vi
Pisa
Almodóvar
MC Coca
Levante
Segura
Espadán
NO Litoral
Leiría
Gironde
NO Interior
Almijara
Gredos
San Leonado
Levante
Cuenca
Tamjout
MesetaCas
Oña
Segura
Espadán
Pisa
Leiría
Gironde
Nolit
Noint
BU-SO
Almijara
Gre Are
GreMomb
Segura
Boniches
Oña vi
oña sob
Almodovar
Oña-Ba
levante
Tamjout
Espadán
Tamjout
Leiría
Gredos
San Leonado
NO Interior
NO Litoral
Cuenca
Levante
Gironde
Segura
Pisa
Almijara
Espadán
MesetaCas
Oña
Relación entre rigidez estimada por velocidad de transmisión de onda
ultrasónica y los parámetros de eficacia de renderezamiento
+
-