universidad nacional experimental de guayana

 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA
VICERRECTORADO ACADEMICO
COORDINACION GENERAL DE PREGRADO
COORDINACION DE PASANTIA
PRODUCTOS FORESTALES DE ORIENTE
EVALUACION DE LA EFICACIA DEL PRESERVANTE CCB, EN LA
MADERA ASERRADA DE LA ESPECIE Pinus caribaea var. hondurensis
PROCESADA EN EL ASERRADERO UVERITO DE PROFORCA.
Trabajo de pasantía presentado como requisito para optar al Título de
Ingeniera en Industrias Forestales.
Autor
Tcngo. Keila Fuentes
V- 17.764.525
Ing. For. Eliezer Ramírez
Tutor Académico
Ing. For. Asterio González
Tutor Industrial
Upata, Abril de 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA
VICERRECTORADO ACADEMICO
COORDINACION GENERAL DE PREGRADO
COORDINACION DE PASANTIA
PRODUCTOS FORESTALES DE ORIENTE
EVALUACION DE LA EFICACIA DEL PRESERVANTE CCB, EN LA
ASERRADA DE LA ESPECIE Pinus caribaea var hondurensis
PROCESADA EN EL ASERRADERO UVERITO DE PROFORCA.
Trabajo de pasantía presentado como requisito para optar al Título de
Ingeniera en Industrias Forestales.
____________________
Ing. For. Eliezer Ramírez
Tutor Académico
Autor
Tcngo. Keila Fuentes
V- 17.764.525
____________________
Ing. For. Asterio González
Tutor Industrial
Abril
Upata,
Abril de 2012
ii
CONTENIDO
Pág.
Lista de figuras............................................................................................. v
Introducción ................................................................................................. 1
Capítulo I Descripción general de la empresa......................................... 3
1.1 Antecedentes ......................................................................................... 3
1.2 Misión .................................................................................................... 4
1.3 Visión ..................................................................................................... 4
1.4 Objetivos ................................................................................................ 4
1.5 Producto ................................................................................................ 4
1.6 Políticas de la empresa .......................................................................... 5
Capitulo II El Problema .............................................................................. 6
2.1 Planteamiento del problema .................................................................. 6
2.2 Objetivos ................................................................................................ 7
2.2.1 Objetivo general ........................................................................... 7
2.2.2 Objetivos específicos .................................................................... 7
2.3 Justificación ........................................................................................... 7
Capitulo III Marco Teórico ......................................................................... 8
3.1 La madera .............................................................................................. 8
3.2 Composición anatómica de la madera ................................................... 9
3.3 Composición química de la madera ...................................................... 10
3.4 Ultraestructura de la madera.................................................................. 11
3.5 Agentes degradantes de la madera ....................................................... 12
iii
3.6 Biodegradación de la madera por hongos xilófagos .............................. 13
3.7 Preservantes para madera..................................................................... 15
3.8 Requerimientos de los preservantes ...................................................... 15
3.9 Clasificación de los preservantes........................................................... 16
3.10 Durabilidad natural de la madera ......................................................... 17
3.11 Métodos para determinar la durabilidad en la madera ......................... 18
3.12 Pérdida de peso ................................................................................... 19
Capitulo IV Marco metodológico .............................................................. 20
4.1Diseño experimental ............................................................................... 20
4.2 Preparación de las probetas y placas de alimentación .......................... 20
4.3 Preparación de las cámaras de pudrición .............................................. 20
4.4 Tratamiento preservante de las probetas .............................................. 21
4.5 Replicación de los hongos ..................................................................... 21
4.6 Montaje del ensayo ................................................................................ 22
4.7 Determinación de la pérdida de peso .................................................... 22
4.8 Análisis y evaluación de los resultados .................................................. 22
Capítulo V Análisis de resultado .............................................................. 23
5.1 Descripción macroscópica ..................................................................... 23
5.2 Pérdida de peso ..................................................................................... 24
Conclusiones ............................................................................................. 29
Recomendaciones ..................................................................................... 30
Referencias bibliográficas ........................................................................ 31
iv
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1
Tronco de madera indicando sus partes ..................................... 10
Figura 2
Vista de las diferentes capas que conforman la pared
celular de la madera, mostrando la orientación de las
microfibrillas de celulosa en cada una de ellas ........................... 12
Figura 3
Colonización de las probetas de madera .................................... 23
Figura 4
Correlación de pérdida de peso y tiempo en la madera
degradada ................................................................................... 25
Figura 5
Representación de peso con respecto al tipo de pudrición ......... 26
Figura 6
Comportamiento de la pérdida de peso con respecto a los
tratamientos aplicados a la madera ............................................ 27
v
INTRODUCCIÓN
La madera es uno de los recursos naturales que ha tenido siempre un
papel muy significativo e importante en la economía humana. El uso de la
madera en contacto directo con el suelo y expuesta a la intemperie es
considerado uno de los mayores riesgos de su utilización, ya que, en estas
condiciones, se presentan diversos agentes de biodeterioro producido por
numerosos microorganismos que afectan la durabilidad natural de la madera.
Existen maderas naturalmente durables que pueden perdurar durante varios
años en condiciones severas; sin embargo, como resultado de la alta tasa de
explotación de las mismas están desapareciendo de mercado y de los
bosques.
Existen métodos acelerados para determinar la durabilidad natural de la
madera en cual se cultiva hongo en extracto de malta agar en placas Petri o
frascos, cuando la cepa del hongo ha desarrollado se coloca probetas de
madera dependiendo la durabilidad que se requiera determinar. Este tipo de
método se emplea para la obtención de datos en poco tiempo.
El presente trabajo de pasantía tuvo por finalidad evaluar la eficacia del
preservante de madera CCB (cobre, cromo, boro), con respecto a la
exposición de hongos de la pudrición blanca y de marrón en madera de Pino
caribe (Pinus caribaea) proveniente de las plantaciones de PROFORCA,
tratada a presión, por el método a célula llena o de Bethell lo cual fue
realizada mediante soil block, este consistió en exposición de muestras de
madera al ataque y degradación de hongos, con evaluaciones periódicas por
un lapso de cuatro meses, obteniendo así la pérdida de peso con respecto a
cada concentración al preservante CCB.
Los resultados obtenidos pueden ser considerados como referencia para
la orientación de proyectos con respecto al uso que se le quiera dar a la
madera de Pino caribe tratada con el producto químico CCB.
2
CAPITULO I
DESCRIPCION GENERAL DE LA EMPRESA
La presente pasantía se realizó en la empresa Forestal, Productos
Forestales de Oriente C.A (PROFORCA), todos los aspectos relacionados a
la
empresa
fueron
tomados
de
su
página
web:
http://www.proforca.gob.ve/JoaK.html. 1.1 Antecedentes
Entre 1961 y 1965, el Estado Venezolano realizó experimentos con
plantaciones de Pino caribe en la localidad de Cachipo, al norte de Monagas,
con el propósito de determinar la factibilidad de aprovechar forestalmente las
llanuras del sur de los estados Anzoátegui y Monagas, 672 km. Al sur oriente
de Caracas.
En 1969 la Corporación Venezolana de Guayana inicia un Programa de
Desarrollo Forestal en la población de Uverito-sur de Monagas, con el
objetivo de descargar la presión sobre los bosques naturales, así como
disminuir la dependencia de la materia prima importada.
En el año 2005, PROFORCA, como empresa tutelada por la Corporación
Venezolana de Guayana, pasó a cumplir los lineamientos del Ministerio del
Poder Popular para las Industrias Básicas y Minería, hasta que en agosto de
2009, por decisión del Presidente de la República, Hugo Rafael Chávez
Frías, fue transferida al Ministerio del Poder Popular para la Agricultura y
3
Tierras para ejecutar las políticas agroforestales, enmarcadas en el Plan
Socialista Forestal.
1. 2 Misión
Desarrollar una gestión forestal al servicio del pueblo venezolano,
mediante la implantación de un modelo organizativo socialista que permita la
inclusión del colectivo a los diferentes procesos de la empresa, ofreciendo
productos de alta calidad y precios justo, así como la generación de bienes
ambientales.
1.3 Visión
Ser un modelo de desarrollo forestal en el país con la participación directa
del colectivo; ofreciendo atención a las necesidades de la nación.
1.4 Objetivos
Desarrollar plantaciones forestales (bosques), en el territorio asignado,
que satisfagan los requerimientos de materia prima y servicios ambientales,
contribuyendo a la diversificación de la producción nacional, transformando la
madera en función de mejorar la calidad de vida tanto de los trabajadores,
como de las comunidades aledañas e implantar nuevas alternativas de
producción industrial y social para el desarrollo endógeno de la región.
1.5 Producto.
PROFORCA produce árboles de Pino caribe y sus derivados, entre los
que cuentan, corteza, acícula y resina. Está en capacidad de suministrar
importantes volúmenes de madera de Pino caribe en pie, madera rolliza,
madera aserrada, seca, preservada, productos moldurados, acículas, conos
y postes para tendido eléctrico; así como madera de Eucalipto, obtenidas en
sus plantaciones.
4
1.6 Políticas de la empresa
Alineada a las políticas del Gobierno Bolivariano, establecidas en el Plan
Nacional Simón Bolívar 2007-2013, en aras de cumplir los planes
agroforestales del Ministerio del Poder Popular para la Agricultura y Tierras,
PROFORCA, desarrolla el nuevo modelo productivo endógeno como base
económica del Socialismo para alcanzar un crecimiento sostenido,
transformar las relaciones sociales de producción sustituyéndolas por
relaciones socialistas basadas en la propiedad social, fomentando la ciencia
y la tecnología al servicio de la Patria.
La empresa establece, administra, maneja, aprovecha, protege y
transforma plantaciones forestales de especies como: Pinus caribaea, Acacia
mangium, Eucaliptus urophylla, Caraipa llanorum y Tectona grandis.
5
CAPITULO II
EL PROBLEMA
2.1 Planteamiento del Problema
La madera es un material orgánico, cuando se encuentra cumpliendo un
servicio severo (suelo), se expone al ataque de agentes del biodeterioro
principalmente por hongos de la pudrición.
Por esta las maderas que cumplen estos servicios son preservadas con
tratamientos químicos a presión.
La empresa PROFORCA hasta el año 2010 preservaba con el producto
químico CCA (Cobre, Cromo, Arsénico), pero debido a las restricciones
ambientales, el CCA desaparece del mercado. La empresa necesita
comprobar la efectividad del preservante de madera CCB para hacer
inversiones futuras.
6
2.2 Objetivos
2.2.1 Objetivo General
o Evaluar por medio métodos acelerados de laboratorio la eficacia del
preservante de madera CCB, en la madera de Pino caribe, obtenida
de las plantaciones de PROFORCA, Procesadas en el Aserradero de
Uverito, Estado Monagas.
2.2.2 Objetivos Específicos
o Comparar el efecto de los diferentes hongos que causan pudrición
blanca y marrón en la madera Aserrada del Pinus caribaea var
hondurensis.
o Comparar
la
eficacia
del
preservante
CCB,
a
distintas
concentraciones a 0.5%, 1% y 1.5%, aplicados a la madera
Aserrada de la especie Pinus caribaea var hondurensis procesada
en el Aserradero Uverito de la empresa PROFORCA.
2.3 Justificación
Existen pocas investigaciones referentes a preservación de la madera en
Venezuela, por lo que todo trabajo que se pueda realizar o repetir permitiría a
trabajos anteriores definir parámetros de acuerdo a la utilización de
tratamientos preservantes en la madera.
La empresa PROFORCA pide la realización de este tipo de trabajo ya que
requiere verificar la efectividad del preservante de madera sustituto CCB, ya
que necesitan estar seguros de la utilización del preservante sustituto.
7
CAPITULO III
MARCO TEÓRICO
3.1 La madera
La madera es un material biológico de naturaleza vegetal y composición
química muy compleja, formada anatómicamente por la albura y duramen.
Esta compleja organización estructural hace que la madera sea un material
anisotrópico, con propiedades diferentes en sus tres planos normales de
corte (transversal, radial y tangencial), que la convierten en un elemento
particular y con propiedades diferentes a otros materiales comúnmente
utilizados en la construcción (Novoa, 2006).
El pino caribe, es una conífera de crecimiento rápido, su madera es color
amarillo claro, olor resinoso, el veteado es suave y longitudinal; no presenta
sabor distintivo. La densidad del Pino caribe es de 0,48 gr/cm3, al 12% de
contenido de humedad. El pino caribe tiene sus campos de utilización en la
construcción, en la carpintería (Novoa, 2006).
3.2 Composición anatómica de la madera
La página web: http://bosquesnaturales.com/actividad_que_madera.html
define los componentes de la madera de la siguiente manera: 8
Corteza
También denominada peridermis, es la capa exterior que actúa como
protector de los demás tejidos frente a los agentes invasores y
medioambientales. Se forma a partir del felógeno, que produce súber hacia
fuera y felodermis hacia adentro.
Cambium
Es la capa que sigue a la corteza y constituye la base del crecimiento en
espesor del árbol. Está formada por células de paredes delgadas que se
transforman por divisiones sucesivas en nuevas células, que generan en la
parte
interna
del
árbol
el
xilema
y
en
la
externa
el
floema.
Albura
Madera de la sección externa del tronco, de color más claro. Es la zona
más viva, saturada de savia y sustancias orgánicas. Alberga la parte joven
de la madera, que corresponde a los últimos ciclos de crecimiento del árbol.
Se transforma con el tiempo en duramen.
Duramen
Madera de la parte interna del tronco, formada por tejidos que han
alcanzado su máximo desarrollo y resistencia. Su madera es muy compacta
y tiene un buen aprovechamiento posterior.
Médula
Parte central del tronco, constituida por tejido flojo y poroso, de la que
parten radios hacia la corteza o peridermis. Es más oscura que la albura y no
circula savia por ella. Esta parte, de diámetro muy pequeño, se suele
desechar en los procesos de elaboración de la madera.
9
Figura 1. Tronco de madera indicando sus partes. (Obtenido de la web:
http://bosquesnaturales.com/actividad_que_madera.html).
3.3 Composición química de la madera
La madera está compuesta por tres grupos de sustancias, que conforman
la
pared
celular,
celulosa,
hemicelulosa
y
lignina
(componentes
estructurales), que están presente en todas las maderas; el otro grupo lo
conforman las sustancias de baja masa molar conocidas también como
sustancias extraíbles (componentes no estructurales), que se encuentran en
menor cantidad y las sustancias minerales. La proporción y composición
química de la lignina y las hemicelulosas difiere para las maderas de
coníferas y latifoliadas, mientras que la celulosa es uniforme en composición
en todas las maderas (Browning, 1967; Fengel, 1984).
Por otra parte y para una mejor comprensión en el estudio e identificación
de las estructuras anatómicas de las maderas, éstas se dividen en dos
grupos el de las coníferas o resinosas y el grupo de las frondosas (JUNAC,
1988). Las maderas no porosas incluyen a la madera de las coníferas, donde
no existen vasos para la conducción del agua y los nutrientes. Maderas
porosas se refirieren a la madera de las especies latífoliadas o frondosas
10
(hojas anchas), donde se caracterizan por la presencia de vasos para la
conducción (García y otros, 1991).
3.4 Ultraestructura de la madera
La pared celular de los diferentes elementos estructurales que conforman
la madera se forma durante el proceso de división. Lámina media, la cual
funciona como adhesivo entre las diferentes células que conforman el tejido
dilemático. Se forma inmediatamente después de la división celular, antes de
que la célula complete su crecimiento, posee un esqueleto de fibras de
celulosa embebidas en una matriz de glucosa y glucoproteínas, la orientación
de estas fibrillas dispuestas helicoidalmente puede ser aleatoria, esta
orientación de las microfibrillas condicionan un determinado ataque por
hongos y bacterias que son función de la orientación de las mismas (Eaton y
Hale, 1981)
La pared primaria, se forma inmediatamente después de la división
celular, antes de que la célula complete su crecimiento, posee un esqueleto
de fibras de celulosa embebidas en una matriz de glucosa y glucoproteínas,
la orientación de estas fibrillas dispuestas helicoidalmente puede ser
aleatoria, esta orientación de las microfibrillas condicionan un determinado
ataque por hongos y bacterias que son función de la orientación de las
mismas se forma inmediatamente después de la división celular, antes de
que la célula complete su crecimiento, posee un esqueleto de fibras de
celulosa embebidas en una matriz de glucosa y glucoproteínas, la orientación
de estas fibrillas dispuestas helicoidalmente puede ser aleatoria, esta
orientación de las microfibrillas condicionan un determinado ataque por
hongos y bacterias que son función de la orientación de las mismas (Eaton y
Hale, 1981)
11
La
pared
secundaria
generalmente
consta
de
tres
capas
con
características físicas y químicas diferentes, S1 (capa externa) es una capa
tan delgada con una distribución helicoidal de microfibrillas aproximadamente
horizontales, S2 (capa medial o central) es la más gruesa
con las
microfibrillas aproximadamente paralela el eje celular y S3 (capa interna)
esta capa es similar a la S1 tanto en espesor como en la dirección de las
microfibrillas de las celulosas (Eriksson, et al. 1991).
Figura 2. Vista de las diferentes capas que conforman la pared celular de la
madera, mostrando la orientación de las microfibrillas de celulosa en cada
una de ellas (Eaton y Hale, 1993).
3.5 Agentes degradantes la madera
Los agentes que degradan la madera se pueden clasificar atendiendo a su
origen en Agentes de Origen Abiótico y Agentes de Origen Biótico (AITIM,
1998). Estos pueden causar un deterioro total, con pérdida de su estructura
constitutiva y consecuentemente de sus propiedades El diagnóstico del
agente existente en la madera, se basa en la sintomatología que está
12
presente, entre los principales datos a considerar, están los cambios de
coloración, químicos, de macro y microestructura, de densidad, así como de
las propiedades físico – químicas y resistentes (Rodríguez, 1998).
Según Rodríguez, 1998; los agentes degradantes se clasifican en:
a) Agentes de origen abiótico
Agentes
físicos-químicos:
radiación
solar
(U.V.
productores
de
fotodegradación)
Agentes físico-mecánicos: temperatura extrema, agua (acción física),
humedad cíclica (atmosférica), partículas atmosféricas, rozamiento o fricción.
Agentes químicos: ácidos, bases, contaminantes atmosféricos (O3, SO2),
sales, aerosoles, etc.
b) Agentes de origen biótico:
Bacterias, algas.
Hongos cromógenos y de pudrición.
Insectos Xilófagos.
Xilófagos Marinos (moluscos y crustáceos).
3.6 Biodegradación de la madera por hongos Xilófagos
Los hongos xilófagos introducen sus hifas en las cavidades celulares y se
alimentan bien de las sustancias de reserva (Presentes principalmente en los
radios leñosos), bien de los componentes de la pared celular (celulosa,
hemicelulosa,
lignina)
operaciones
que
realizan
mediante
acciones
enzimáticas (Eaton y Hale, 1993).
Los hongos de pudrición se alimentan de los componentes de la pared
celular de la madera, causando el deterioro de ésta. Afectan a la madera
mediante la secreción de enzimas, capaces de metabolizar en condiciones
de humedad y pH de la madera, la holocelulosa y lignina, componentes
13
principales de su pared celular (Zabel y Morrel, 1992; Eaton y Hale, 1993;
Rodríguez, 1998). Así se pueden distinguir tres grupos de hongos a
considerar: Pudrición blanca,
Pudrición marrón y Pudrición blanda
(Rodríguez, 1998).
Pudrición blanca: Los hongos responsables de este tipo de pudrición
descomponen todos los elementos de la pared celular, entre ellos la lignina
mediante la acción de sus enzimas, la madera afectada pierde su color
característico, se vuelve fibrosa y se parte con facilidad, la lignina es una
sustancia derivada de la unión del fenil propano siringilo y guayacilo, se
encuentra como material de incrustación en la lámina media y paredes
celulares de la madera, por tratarse de un proceso de oxidación y no de
hidrólisis los hongos que degradan lignina (Vaca, 1998).
Pudrición marrón o parda: Es causada por hongos que degradan la
celulosa dejando la lignina más o menos inalterada (Haygreen y Bowywe,
1994). Estos hongos reducen la polimerización de los carbohidratos de la
pared celular, lo que se traduce en pérdida drástica de la resistencia de la
madera, aun en estados incipientes de pudrición (Zabel y Morrell, 1992).
Cuando la pudrición marrón es avanzada, la madera presenta grietas
transversales y longitudinales dándole un aspecto de cubos (JUNAC, 1988).
Pudrición blanda: se caracteriza principalmente por la presencia de
cavidades
en la capa S2 de la pared celular, las cuales pueden variar
morfológicamente dependiendo del tipo de hongo y el tipo de sustrato
(Erickkon
y
otros,
macroscópicamente
1990).
cuando
La
la
pudrición
madera
blanda
húmeda
se
presenta
reconoce
grietas
transversales como resultado del ataque sobre los carbohidratos de la pared
celular (Mora y Encinas, 2006).
14
3.7 Preservantes para maderas
Los preservantes de madera son sustancias químicas, las cuales, al ser
aplicadas a la madera la hacen resistentes al ataque por agentes
destructores (JUNAC, 1988).
Los preservantes son formulaciones que repelen principalmente agentes
biológicos de deterioro, que son atraídos por la madera no tratada. Aquellos
que se utilizan contra los diferentes hongos que atacan la madera, son
denominados fungicidas; los insecticidas son los específicos contra insectos
que atacan la madera, algunos de estos químicos pueden proporcionar
protección a la madera contra perforadores marinos (JUNAC, 1988).
3.8 Requerimientos de los preservantes
 Toxicidad, se refiere a la capacidad que tiene una sustancia para destruir
un organismo xilófago, es fundamental para poder controlar o anular la
actividad de los agentes biológicos que afectan a la madera.
 Permanencia, para que el preservante ofrezca a la madera una garantía
de permanencia debe poseer componentes tóxicos que puedan fijarse en la
madera.
 Retención, es el término empleado que especifica la cantidad de
preservante que debería ser impregnado en un volumen especifico de
madera para repeler los diferentes agentes biológicos.
 Penetrabilidad, para alcanzar efectividad en este sentido es necesario
contar con factores como contenido de humedad, porosidad de la madera y
el grado de viscosidad del producto químico.
Adicional a estos requerimientos principales existen otros importantes al
momento de escoger un buen preservante.
15
 Inocuidad, todo preservante debe ser seguro de manipular, no deben
exigir del hombre y animales domésticos otros cuidados que los
requerimientos por los productos químicos convenientes y cuando este
presenta riesgo especial se lo debe clasificar como peligro.
 No corrosivos, un buen preservador no debe ser corrosivo sobre todo
cuando va a estar en contacto con metales como alambres, clavos, pernos y
equipos.
 No combustibles, las sustancias químicas toxicas o preservantes no deben
aumentar el poder de combustión de la madera tratada.
 El preservante no debe ofrecer dificultad para su incorporación a la
madera y permitir buenos acabados en el material.
 No fitotóxicos, cuando la madera tratada será utilizada en ciertos cultivos
agrícolas, debe tomarse en cuenta el cuidado de que el producto químico no
contamine los productos alimenticios.
 Económicos y accesibles, los costos de los preservantes influyen sobre el
valor final de la madera tratada, con un costo que pueda permitir que ella
compita con otras maderas sin tratamiento o con materiales capaces de
sustituirla.
3.9 Clasificación de los preservantes
Según JUNAC, 1988; los preservantes se pueden clasificar de la siguiente
manera:
 Preservantes Hidrosolubles
- Sales CCA (Cobre, Cromo, Arsénico).
- Acido Cobre Cromado.
- Sales CCB (Cobre, Cromo, Boro).
- Compuestos Alquilamonio.
- Carboxilatos CuproAmoniacales.
16
- Sales ACA (Arsenico, Cobre, Amoniaco).
- Compuestos de Boro.
Sales CCB (Cobre, Cromo, Boro)
Estas sales combinan la acción fungicida del cobre con el insecticida del
boro y el poder de fijación del cromo para evitar la lixiviación. Es un
preservante insecticida y fungicida, se utiliza en concentraciones no menor al
5% y la madera que va a estar en contacto con el suelo requiere como
minino de retención de 12 kg/cm, la fijación estas sales en la madera es muy
lenta y cuando es tratada con esta sal se recomienda dejar secar la madera
por lo menos de 6 a 8 semanas antes de usarla (JUNAC, 1988).
 Preservantes oleosolubles
- Pentacloferol
- Naftelanos
- Naftelanos Clorinados
- Quinolato 8 de de Cobre
- 3-Yodo-2-propinilin Butil Carbamate
- Clorothalonil
3.10 Durabilidad natural de la madera
La durabilidad natural de la madera es la resistencia que tiene la madera a
ser degradada por cualquier agente biológico, entre los cuales están los
hongos, efectos que pueden ser evaluados por medio de los cambios que
sufre el material durante el desarrollo de proceso de degradación. La vida útil
en servicio de piezas de madera varía considerablemente dependiendo de la
17
especie, cantidad de albura presente, uso y condiciones ambientales a las
cuales es expuesta la madera (JUNAC, 1988).
3.11 Métodos para determinar la durabilidad natural de la madera
La durabilidad de la madera se determina a través de métodos de campo
(Cementerio de estacas) y de laboratorio (pruebas aceleradas) (JUNAC,
1988).
o Ensayos de laboratorio
Los
métodos
de
laboratorio
son
tres:
Agar/Block,
Soil/Block
y
Minicementerio de estacas (suelos no estériles) (Mora, 2006). El Agar/Block
y el Soil/Block presentan el mismo principio: se cultiva un hongo patrón de
comprobada actividad xilófaga, en extracto de malta-agar (como medio de
cultivo) en placas petri. Cuando la cepa pura se ha desarrollado, se coloca la
probeta de madera cuya durabilidad se quiere determinar, obteniéndose
resultados de 3 a 6 meses (JUNAC, 1988). La diferencia de estos métodos
radica en que el método Soil/Block las probetas son colocadas sobre tierra
preparada para el desarrollo del hongo (ASTM, 2000).
o Método de campo o cementerios
Este tipo de pruebas, al igual que las de laboratorio, permiten determinar
la durabilidad natural de las maderas y la efectividad toxica de productos
preservados. Existe sin embargo una diferencia fundamental entre ambas,
que radica en el hecho de que en los ensayos de campo se incluyen todos
los factores del medio y sus interrelaciones que seguramente tienen
influencia decisiva sobre el desarrollo de los organismos xilófagos. Los
cementerios permiten la ubicación de muestras de madera de tamaños
18
diversos, que van desde el tamaño natural de postes, hasta muestras
pequeñas de secciones de láminas (JUNAC, 1988).
3.12 Pérdida de peso
La pérdida de peso se utiliza comúnmente para comparar la magnitud del
deterioro que ocasionan los agentes biodegradantes de la madera. La
pérdida de peso generalmente se expresa en función al peso seco al horno
de las muestras (Mora, 1998), tal como se muestra a en la siguiente
ecuación:
1.
%
∗ 100
Dónde:
P1= Peso inicial (peso seco al horno inicial)
P2= Peso final (después del deterioro)
Según las normas American Society for Testing and Materials (ASTM) D
2017 la madera es clasificada considerando la pérdida de peso, de la
siguiente manera:
Cuadro 1. Clasificación de la madera por su resistencia (ASTM, 2000).
Promedio de
Promedio de
pérdida de peso
peso residual
(%)
(%)
0 a 10
90 a 100
Altamente resistente
11 a 24
76 a 89
Resistente
25 a 44
56 a 75
Moderadamente resistente
Resistencia a un hongo
Ligeramente resistente a no
45 ó mas
55 o mas
resistente
19
CAPITULO IV
MARCO METODOLOGICO
4.1 Diseño experimental
El diseño experimental consistió en la exposición de albura de la especie
de madera pino caribe, dos hongos de pruebas, tres concentraciones de
solución de producto preservante, cuatro periodos de incubación (4, 8, 12, y
16 semanas), y diez replicas por tratamiento, para un total de doscientos
ochenta (280) probetas a ensayar a un período de cuatro meses.
4.4.1 Preparación de las probetas y placas de alimentación
Se cortaron probetas de 2,5 x 2,5 x 1,5 cm, con la dimensión de 1,5 cm en
la dirección del grano, libre de ataques de hongos, insectos y otros defectos.
Se prepararon además láminas de Pino caribe de 3,5 x 5,5 x 3,0 cm, para ser
usadas como placas de alimentación dentro de las cámaras de pudrición.
Las probetas fueron debidamente identificadas y se procedió a calcular su
peso seco al horno inicial (colocadas en la estufa a 103 ± 2 ºChasta alcanzar
peso constante), el cual fue el punto de comparación para la pérdida de peso
posterior.
4.4.2 Preparación de las cámaras de Pudrición
Se prepararon en frascos de vidrio con capacidad de 500 cc de 14 cm de
alto, los cuales fueron llenados hasta la mitad con tierra con un 70% de
humedad, sobre la tierra fue colocada en cada cámara una placa de
20
alimentación, luego fueron esterilizadas a
120 ºC por un lapso de 30
minutos, posteriormente se almacenaron en área aséptica hasta el momento
del montaje del ensayo.
4.4.3 Tratamiento preservante de las probetas
La aplicación del tratamiento de preservación se llevó a cabo usando
etapas de vacío inicial, presión, y vacío final, aplicando las condiciones
especificadas en la norma ASTM D1413 y su análoga de la American Wood
Protection Association (AWPA), la norma E10-01, por medio de un equipo
contentivo de Autoclave, bomba de vacío y sistema de compresión de aire
para la aplicación de presión. A tal efecto fueron preparadas las soluciones
de CCB a las tres concentraciones de prueba, luego las probetas de madera
a ensayar fueron sumergidas en la solución e introducidas en autoclave, el
cual se cerró herméticamente para iniciar la aplicación de vacío por 30
minutos, luego la aplicación de presión por 20 minutos, al final del cual se
extrajeron las muestras para quitar la solución de preservante, y colocarlas
de nuevo en el autoclave para la aplicación del vacío final por 30 minutos.
4.4.4 Replicación de los hongos
Las cepas de los hongos usados fueron de Trametes versicolor y
Gloeophyllum trabeum, las cuales descansan en el laboratorio de
biotecnología de hongos (CEBIOTEG).A partir del micelio contenido en tubos
de ensayo se hicieron replicas a capsulas de Petri contentivas de medio de
crecimiento, conformado por extracto de malta y agar al 2%. Toda actividad
inherente a manipulación de material fúngico fue realizada en una cámara de
flujo laminar con ventilación vertical, las réplicas fueron llevadas a un cuarto
de crecimiento y puestas a crecer para posteriormente inocular las cámaras
de pudrición.
21
4.4.5 Montaje del ensayo
Para el montaje del ensayo, se procedió a colocar inóculos de los hongos
a ensayar en la placa de alimentación de cada cámara de biodeterioro y se
dejó que crecieran hasta cubrir completamente dicha placa de alimentación,
momento en el cual se procedió a colocar dos (2) probetas de madera por
cada cámara según el tratamiento correspondiente, para un total de ciento
cuarenta (140) cámaras de pudrición, estas cámaras se cerraron
herméticamente y fueron colocadas en el cuarto de crecimiento con una
humedad relativa de 70 ± 5% y temperatura de 27 ± 2 º C, para ser
desmontadas luego en cada momento de observación respectiva.
4.4.6 Determinación de pérdida de peso
Al desmontar las cámaras, las probetas fueron extraídas, se les hizo
limpieza, y se procedió a determinarles su masa seca en estufa a 103 ± 2 ºC.
La pérdida de peso de la madera fue determinada en base a la masa seca
inicial y la masa seca obtenida en cada muestra después de ser retirada del
proceso de biodeterioro, se consideró en cada caso el promedio de la
pérdida de peso del grupo de muestras para cada observación y tratamiento.
4.4.7 Análisis y evaluación de los resultados
Los resultados fueron procesados y analizados a través de Excel y un
paquete estadístico SPSS utilizando los métodos de Análisis de Varianza
(ANOVA) y la Prueba de Rangos Múltiples de Tukey.
22
CAPITULO V
ANALISIS DE RESULTADO
5.1 Descripción macroscópica
Para las primeras cuatros semanas se pudo observar que las probetas no
fueron colonizadas por completo por el micelio del hongo, lo cual ya para la
segunda evaluación se observó el crecimiento uniforme del hongo inoculado
en particular las muestras inoculadas con el Trametes versicolor.
Figura 3. Colonización de las probetas de madera al momento de
montaje del ensayo (izquierda); a las 4 semanas (derecha)
Ya para el segundo mes de evaluación durante el desarrollo del hongo las
probetas de maderas de haber sido desmontados estas presentaron
un
ablandamientos, lo cual ya en el tercer mes se observó cambios de
coloración lo cual es muy característico para este tipo de hongo de pudrición
blanca e incremento para pudrición marrón. Luego del tercer mes de
evaluación las probetas se observaron bastante frágiles.
23
5.2 Pérdida de peso
Durante los procesos de pudrición se obtuvo promedios de pérdidas de
peso de la madera de pino caribe (Pinus caribaea) en el ensayo. Hubo menor
pérdida de
peso al primer mes evaluado y para el hongo de pudrición
blanca, y para madera tratada a un primer tratamiento los valores que se
obtuvieron fueron
los siguientes 3,47%, luego seguido del hongo de
pudrición marrón de 2,05%, para las probetas sin tratamientos con un 9,52%,
con un mayor porcentaje de pérdida de peso. Lo cual se pudo observar que a
medida que se aumentó la
concentración del preservante menor fue la
pérdida de peso, ya que para el tercer tratamiento se observó un 1,44% para
hongo de pudrición blanca, luego con 1,03% para el hongo de pudrición
marrón.
Ya para el tercer mes de evaluación se observó que la pérdida de peso
incrementa con 7,34% para el hongo de pudrición blanca, luego seguido del
hongo de pudrición marrón con 6,64% para un primer tratamiento, lo cual
para el tercer tratamiento se obtuvo un 2,10% para hongo de pudrición
blanca, luego con 2,24% para pudrición marrón y con mayor porcentaje de
pérdida de peso para aquella madera sin tratamiento con 31,34%, ya para el
último mes de evaluación aumento la pérdida de peso con 9,28% para
pudrición blanca, luego seguido el hongo de pudrición marrón 8,01%, y para
un tercer tratamiento con 2,66% para pudrición blanca, y con 2,37% para
pudrición marrón lo cual aquí la madera sin tratamiento obtuvo un 42,19%.
A lo que se refiere a los tratamientos se obtuvo al primer mes 2,69% para
un primer tratamiento, 1,96% para un segundo tratamiento y 1,24% para un
tercer tratamiento de pérdida de peso. Con respecto a los tratamientos el que
obtuvo menos pérdida de peso fue el primer mes de evaluación ya para el
cuarto mes de evaluación mayor fue la pérdida de peso, para un primer
tratamiento con 8,75%, con 6,04% ya para un segundo tratamiento,
24
1,24%.para un tercer tratamiento y por último la madera sin tratamiento se
encontró con un 42,19% de pérdida de peso.
Luego seguido con una desviación estándar de 0,69% para un tercer
tratamiento en la madera y para pudrición blanca con 0,60 y 0.79% para
pudrición marrón al cuarto mes evaluado en el segundo mes de evaluación
se obtuvo pérdida de peso con 0,38% para un primer tratamiento y para el
tipo de pudrición blanca de 0,30% y 0,46% para pudrición marrón, con
respecto a la madera sin tratamiento se obtuvo un 5,46%.
Como se puede observar en la figura 5, de acuerdo a las semanas
evaluadas se pudo ver donde hubo más pérdida de peso fueron las probetas
que no se aplicó tratamiento representada como probetas sin tratamiento o
testigos. Las probetas con menos pérdida de peso fueron aquellas que se le
aplicó un tercer tratamiento, para efectos de hongos de pudrición blanca
Perdida de peso (%)
(Trametes versicolor) y hongo de pudrición marrón (Gloeophyllum trabeum).
50
40
Testigo
30
P. Blanca C1
20
P. Marron C1
10
P. Blanca C2
0
P. marron C2
P. Blanca C3
P. Marron C3
Tiempo
Figura 4. Correlación de pérdida de peso y tiempo en la madera
degradada.
25
Con el programa
p
SPSS para el
e análisis d
de varianza
a (ANOVA) para pérdid
da
de
d peso, se
e pudo obs
servar que para el tipo
o de pudricción se tuvo
o un valor d
de
significació
s
n de 0.009 ˂ α= 0.05 teniendo u
un 95% de cconfianza, con respeccto
a los tratamientos co
on un valor de 0 ˂ α
α= 0.05, la
a cual hub
bo diferenccia
estadística
e
mente sign
nificativa tanto para e
el tipo de p
pudrición co
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tratamiento
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os aplicado
os a la mad
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para
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udrición bla
anca y para
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ón marrón la
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p
de peso es sig
gnificativa.
Se utilizó
ó la prueba
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araciones m
múltiples de
e Tukey parra determin
nar
Pérdida de peso
si
s en los tra
atamientos se encontrraba diferencias signifficativas.
Tipo
T
de pud
drición
Figura 5. Representac
R
ción de pes
so con resp
pecto al tipo
o de pudriciión. (1 hong
go
de pudrición blanca
a, 2 hongo de pudrició
ón marrón)
Como se
e puede ob
bservar en la figura 6 . Donde se
e obtuvo m
mayor pérdid
da
de
d peso co
on respecto al tipo de pudrición
p
fu
ueron aquellas probeta
as que se les
aplico
a
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go de pudrrición blanc
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es versicolo
or), alcanza
ando casi un
26
25%
2
de pérdida de peso lueg
go seguida del hongo
o de pudrrición marró
ón
(Gloeophyl
(
llum trabeu
um), alcan
nzando un 22% pérdida de peso, lo cual es
evidente
e
que las dife
erencias co
on respectto a los hongos apliicados en la
madera
m
tan
nto para ho
ongo de pudrición blan
nca y pud
drición marrrón son muy
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de
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en el cual ob
bservo que
e entre loss tratamien
ntos 2 y 3 no existe
en
diferencias
d
significativas, con respecto a los trata
amientos 4
4, 2, 3 y 1
presentan
p
diferencias estadística
amente sig
gnificativas con respeccto a pérdid
da
Pérdida de peso
de
d peso ya transforma
ada. (Ver fig
gura 7)
Trratamientoss
Figu
ura 6. Comp
portamiento
o de la pérd
dida de pesso con resp
pecto
a
los
tratamie
entos
apllicados
a
la
mad
dera.
(Trata
amiento 1= madera si n tratamien
nto, tratamiiento
2= ma
adera con tratamiento
o a 0.5%, tratamiento
o 3=
madera con trratamiento a 1%, ttratamiento
o 4=
madera con trata
amiento a 1
1.5%)
27
Entre los tratamientos aplicados a la madera se obtuvo mayor pérdida de
peso en aquellas probetas que no se les aplico tratamiento el primer
tratamiento con un 50% de pérdida de peso, luego seguido de un segundo y
tercer tratamiento con un 20% de pérdida de peso, y un cuarto tratamiento
con un valor menor al 10% de pérdida de peso, como pudo observarse en la
figura anterior el cuarto tratamiento fue el que tuvo menos pérdida de peso. A
medida que se aumentó la concentración del preservante más fue su
efectividad en la madera de Pinus caribaea.
Considerando los resultados de acuerdo a las características de las
normas ASTM D 2017 la madera del Pinus caribaea es altamente resistente
aplicándole tratamientos, para tipo de pudrición blanca y marrón, ya que para
las probetas sin tratamientos resulto dentro de los parámetros de las normas
se clasifico moderadamente resistente, la cual es clasificada dentro los
criterios de la resistencia natural que ofrece una madera a ser expuesta a
cualquier ataque o exposición ambiental.
Por el método de soil-block Holmquist (2006), utilizando los tipos de
hongos Trametes versicolor con una pérdida de peso 6,93 hongo de
pudrición blanca, para el Gloephyllum trabeum hongo de pudrición marrón
con una pérdida de peso 2,98 en la madera de saladillo.
Mientras que en la madera de chigo para Trametes versicolor con una
pérdida de 2,50, para Gloeophyllum trabeum una pérdida de peso de 3,88.
Usando también el método de soil/block Ramírez (2002), obtuvo para la
madera de baraman en pudrición marrón una pérdida de peso de 29,12%, y
para pudrición blanca un 24,52%.
Con respecto a las maderas del saladillo, chigo y el baraman la madera
del pino caribe es altamente resistente aplicándole tratamiento y de acuerdo
sin
tratamiento
también
se
ubica
moderadamente resistente.
28
como
las
maderas
anterior
un
CONCLUSIONES
El hongo que más predomino durante el ensayo fue el hongo de pudrición
blanca (Trametes versicolor), con 9,28% luego seguido del hongo de
pudrición marrón (Gloeophyllum trabeum), con 8,01% a un primer
tratamiento, y la madera con mayor pérdida de peso fueron aquellas que no
se les aplico tratamiento alcanzando un 42,19% de pérdida de peso al cuarto
mes evaluado, seguida con una desviación estándar de 0,60% para hongo
de pudrición blanca (Trametes versicolor), y 0,79% para hongo de pudrición
marrón (Gloeophyllum trabeum) y por ultimo aquellas maderas sin
tratamiento con 5,46%.
Entre los tratamientos aplicados a la madera donde se encontró más
efectividad del producto preservante fueron aquellas maderas que se les
aplico un tercer tratamiento a una concentración de 1.5%, mientras aquellas
maderas que no se les aplico tratamiento se encontró con la mayor pérdida
de peso.
En el análisis de varianza (ANOVA), se encontró que entre el hongo de
pudrición blanca y el hongo de pudrición marrón obteniéndose con un 95%
de confiabilidad, con respecto a los tratamientos se encontró con diferencias
estadísticamente significativas.
La madera ensayada, puede conferírsele la condición de altamente
resistente aplicándole tratamientos con el preservante CCB.
29
RECOMENDACIONES
En este trabajo se consideró la pérdida de peso en la madera con
respecto a la cantidad de preservante utilizado, lo cual hubo diferencias entre
los tratamientos utilizados. Lo cual es aconsejable la utilización del producto
preservante de madera CCB, para la preservación de madera aserrada.
Se recomienda no emplear la madera de Pinus caribaea sin tratamientos
preservantes sobre todo si va hacer utilizado en contacto directo con suelos.
Se debe complementar con otro estudio con métodos de cementerio de
estacas y con la misma especie estudiada para ensayos de campos, y así
tener información referente al deterioro de la madera con respectos agentes
bióticos y abióticos.
30
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Techniques: D 1413 Standards Test Method for Wood Preservatatives by
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Academic Press, San Diego.
33
Plan de trabajo
Actividades
1 2
3
4
MESES
5 6 7 8 9 10 11
12
Revisión bibliográficas
Selección de muestras
Preparación y
acondicionamiento de las
probetas
Preparación de la tierra
(esterilización)
Inoculación de hongos en
las placas de alimentación
Colocación las placas en el
cuarto de crecimiento
Preservación y fijación del
preservante en las probetas
Exposición de las probetas
en cámaras de pudrición
Evaluaciones
Determinar la pérdida de
peso de las probetas
Recopilación de datos
Análisis estadístico
Análisis de resultados
Elaboración de Informe
Presentación del Trabajo
_______________________
Tutor Industrial
___________________
Tutor Académico