Caracterización de la anisotropía de la madera de mobila por medio de las técnicas no destructivas del resistógrafo y del georradar

Proyecto Final de Grado Caracterización de la anisotropía de la madera de mobila por medios de las técnicas no destructivas del resistógrafo y del georradar. AUTORES: Elena Abellán Forte DIRECTORAS: Isabel Rodríguez Abad y Rosa Martínez Sala JULIO 2011 ETSIE ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1 1.1 ¿QUÉ VAMOS A HACER? 3 1.2 ¿PARA QUÉ O VAMOS A HACER? 5 1.3 ¿CÓMO LO VAMOS A HACER? 7 2. TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS 9 3. MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS 20 3.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA MADERA ESTRUCTURAL 21 3.1.1 CLASIFIACIÓN DE LAS MADERAS. TIPOLOGÍAS, CARACTERÍSTICAS Y USOS 22 3.1.2 ESTRUCTURA INTERNA 23 3.1.3 PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MADERA 24 3.1.4 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA 27 3.2 LA MADERA MOBILA 30 3.3 EL GEORRADAR 35 3.3.1 TEORÍA DE PROPAGACIÓN DE ONDAS 35 3.3.2 COMPONENTES DEL EQUIPO DEL GEORRADAR 40 3.3.3 MÉTODO DE OBTENCIÓN DE DATOS 43 3.3.4 DESCRIPCIÓN DE LAS DISTINTAS POSICIONES DE LA ANTENA EN LA OBTENCIÓN DE DATOS 45 3.3.5 INFORMACIÓN DE LA CABECERA DEL EQUIPO. PARÁMETROS DE REGISTRO 48 3.3.6 ¿CÓMO OBTENEMOS LAS PROPIEDADES DIELÉCTRICAS? 51 3.4 EL RESISTOGRAFO 52 3.4.1 INTRODUCCIÓN 52 3.4.2 PARTES DEL EQUIPO 53 3.4.3 ¿PARA QUÉ SE UTIIZA? 55 3.4.5 ¿CÓMO SE UTILIZA? 56 4. EL ESTUDIO CIENTÍFICO 58 4.1 DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO 59 4.2 DESCRIPCIÓN DE LAS PROBETAS EMPLEADAS DURANTE EL ENSAYO 59 4.3 ENSAYO MEDIANTE LA TÉCNICA DEL GEORRADAR 61 4.4.1 EQUIPO EMPLEADO 62 4.4.2 CALIBRACIÓN DE LA ANTENA EMPLEADA DURANTE EL ENSAYO 63 4.4.3 TOMA DE DATOS 64 5. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 80 5.1 GEORRADAR 81 5.1.1 CASO 1 VERSUS CASO 2 82 5.5.2 CASO 3 VERSUS CASO 4 85 5.2 RESISTÓGRAFO 90 6. BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA APLICABLE 94 7. ANEXO I 98 8. ANEXO II 103 PFG INTRODUCCIÓN. 1 1.-INTRODUCCIÓN. PFG INTRODUCCIÓN. 2 Es bien sabido que la madera ha sido utilizada por el hombre desde sus orígenes para la elaboración de herramientas, útiles u otros elementos. Posteriormente, se le ha dado otras aplicaciones introduciéndose en el mundo de la construcción, como madera para revestir, para ornamentación, mobiliario y como madera estructural, siendo ésta última sobre la que se centrará el siguiente estudio. Sin embargo, para entender mejor cuál es el fin de este proyecto resulta conveniente realizar un breve resumen sobre la evolución que ha sufrido el empleo de la madera en los últimos años. A partir de la información recopilada en (Capuz, 2003), se ha creado la tabla 1.1, en la que como se puede observar, la madera presenta algunas desventajas frente a otros materiales. Es por esto por lo que su utilización sufrió primero un retroceso y posteriormente un parón, debido a la aparición del hormigón armado y del acero estructural en edificación. Tabla 1.1. Ventajas y desventajas de la madera. EMPLEO DE LA MADERA VENTAJAS DESVENTAJAS Resistencia a tracción y compresión. Envejecimiento. Capacidad resistir solicitaciones a flexión. Pudrición. Ligereza y trabajabilidad. No inerte (sensible humedad). Estética. Combustible. Confort ables. Atacable por hongos e insectos. Económicas. Limitación de tamaño (no más de 5 m de luz). Según cita Miguel Esteban Herrero en el 2007 en su publicación “Estado actual de la investigación sobre madera estructural en España”, la situación actual de la madera resulta crítica, pues con la entrada en vigor de la Ley de Ordenación de la Edificación (LOE) y el Código Técnico de la Edificación, por primera vez en España, existe una normativa que obliga a la madera estructural a situarse en igualdad de condiciones con respecto a otros materiales. Sin embargo, a pesar de la situación desfavorable en la que queda situada en ese momento la madera, dicho material presenta ventajas (tabla 1.1.) y gran versatilidad de usos, lo cual contribuye a la existencia de una elevada demanda en el mercado, provocando la necesidad de la actualización de este sector. En consecuencia, por un lado, se intentará asumir y dar respuesta a los retos planteados por el CTE y resto de normativa y, por otro, se buscará conseguir su utilización como material de construcción fiable y seguro, con la correspondiente justificación de que tiene las características físicas y mecánicas adecuadas. Para ello, resultará necesario definir un sistema de control que garantice la calidad de las piezas, iniciándose una serie de estudios y mejoras que han llevado a posicionar a la madera por primera vez en un punto en el que es contemplada en igualdad de condiciones que otros materiales, ofreciendo en edificación las mismas garantías de calidad y PFG INTRODUCCIÓN. 3 seguridad. Sin embargo estos avances se han realizado en un periodo de tiempo cercano, pero la madera se utiliza en edificación mucho antes de que surgieran todo este tipo de mejoras. Sabido esto y teniendo en cuenta que sufre, al igual que otro material, una pérdida de sus propiedades o incluso a mayor velocidad si no es tratada adecuadamente, surge la duda de: “¿Cómo podemos saber en qué estado se encuentran las maderas de nuestros edificios?”. 1.1.- ¿QUÉ VAMOS A HACER? El estudio de la anisotropía, así como el resto de propiedades y en general, la determinación del estado de las maderas no resulta del todo complejo cuando tenemos diferentes probetas en el laboratorio y podemos manipularlas de una forma sencilla obteniendo datos de cada una de las superficies si fuera necesario. Para este caso de muestras en laboratorio, existen cantidad de equipos con los cuales el estudio de las propiedades se obtiene de una forma más o menos sencilla. Sin embargo, la situación resulta más compleja cuando se pretende saber el estado de la madera en servicio, de elementos, en los que operaciones como alcanzar alguna de sus superficies, girar la pieza, transportarla etc. pueden resultar complejas o incluso imposibles. Analizado esto… ¿Cómo podemos tener un conocimiento de las propiedades de estas maderas? ¿Existe algún tipo de técnica que se pueda aplicar a las maderas in situ sin que ello conlleve la destrucción de la propia estructura?. De ser así, ¿son efectivas dichas técnicas en cualquier situación y para cualquier tipo de madera?, siendo estas cuestiones el móvil que nos ha llevado a realizar el siguiente estudio. Este trabajo es el resultado de un proceso de investigación científico-técnico relacionado con la evaluación de determinadas propiedades de la madera estructural, mediante métodos no destructivos, llevado a cabo en la Universidad Politécnica de Valencia. Aunque en este caso, los ensayos se han realizado en el laboratorio, una de las principales ventajas que hacen interesantes a estas técnicas es la capacidad de poder realizarse sobre estructuras que se encuentran en servicio, in situ, debido al uso de equipos transportables. El estudio se puede dividir en varias partes diferenciadas. En primer lugar una introducción, donde se pretende realizar una justificación del objeto de estudio elegido, así como una breve toma de contacto con el material con el que se va a trabajar a lo largo del proyecto. Se ha realizado para ello una amplia consulta y recopilación de información aportada por diferentes autores y fuentes, a las cuales se hace referencia en su apartado correspondiente. La información obtenida finalmente, ha sido tan extensa que ha sido necesaria una difícil labor de síntesis para ofrecer una visión general y objetiva. PFG INTRODUCCIÓN. 4 Se presenta una clasificación de las técnicas de estudio no destructivas empleadas en la actualidad, describiendo los diferentes equipos que utilizan, las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. Se aportan unas fichas que permitan diferenciar de una forma clara y directa qué metodología puede ser más ventajosa en cada caso. Posteriormente se define el material con el que se trabaja, la madera, estableciendo una clasificación de la misma según su estructura anatómica, aportando tablas comparativas, citando características y propiedades generales y centrándose posteriormente en la madera sobre la que se realizan los ensayos de este proyecto, tipo mobila. A continuación, se estudia la anisotropía de la madera mediante el uso de las técnicas del georradar y el resistógrafo introduciendo para ello todos los aspectos necesarios para la comprensión del fundamento básico de estas técnicas, así como una descripción detallada de las mismas, equipos utilizados y sus componentes, funcionamiento, proceso de obtención de datos, normativa aplicable etc. Se realiza una toma de datos explicándose de forma detallada y mediante una amplia memoria fotográfica el proceso de obtención de los mismos, calculando posteriormente los parámetros de velocidad y amplitud con cada una de las probetas mediante la técnica del georradar y obteniendo los perfiles resistográficos mediante el resistógrafo. Se establecen cuatro casos diferentes en función de las posiciones las probetas a la hora de realizar los ensayos. Posteriormente, se recopilan los datos para proceder a su análisis, estableciendo relaciones, representaciones gráficas, comparativas y correlaciones estadísticas entre los dos conjuntos de resultados que nos permitan tener conocimiento del comportamiento anisótropo de la madera. Por último, se analizan e interpretan los resultados, para poder finalmente concluir, si teniendo en cuenta la anisotropía de la madera mobila, resulta efectiva la aplicación de estas técnicas no destructivas tanto en laboratorio como in situ, además de conocer si la información que presentan dichas técnicas es complementaria o comparativa entre sí. Resulta de importancia decir, que gran parte de la información consultada para la elaboración de esta primera parte introductoria ha sido recopilada a partir de diversas fuentes (Capuz, 2003), a pesar de que se han contrastado, complementado y estructurado la información con el fin de que el resultado sea lo más práctico y comprensible posible. PFG INTRODUCCIÓN. 5 1.2.- ¿PARA QUÉ LO VAMOS A HACER? En la introducción de este proyecto, se ha llegado a la conclusión de que con la entrada en vigor de la LOE y del CTE el estudio de la madera ha sufrido un auge importante, con el fin de que reúna las propiedades necesarias que le hagan poder utilizarse como elemento estructural en edificación. Sin embargo, el uso de la madera en edificios se remonta a muchos años en los que el conocimiento de las propiedades de la madera, los tratamientos necesarios para su conservación, metodología para su mantenimiento etc. eran totalmente desconocidos. Es por este motivo por lo que actualmente en edificios públicos, privados o edificios patrimoniales, se pueden encontrar elementos de madera, los cuales resulta imposible transportar para su estudio y poder determinar si sus condiciones actuales son las adecuadas para resistir los diferentes esfuerzos a los que se ve sometida. Como ejemplo de lo anteriormente citado, se han realizado una toma de fotografías e información sobre dos de los edificios más emblemáticos de la ciudad de Valencia, pudiendo apreciar la presencia de madera en determinados elementos que lo componen (figura 1.1). El primer edificio que se muestra es el correspondiente a La Lonja, obra histórica del gótico civil valenciano situado en el centro de la ciudad. Desde la entrada principal del edificio (Sala de Contratación) se puede acceder al salón secundario (figura 1.1.A), en el que se puede apreciar cómo la cubierta es completamente de madera. En la planta primera encontramos la Cámara dorada del Consulado del Mar, con un interesante techo de madera, propio del estilo renacentista (figura 1.1.B). El segundo edificio es el perteneciente a la Estación del Norte, donde las vigas de madera (figura 1.1.C) situadas en el hall de este edificio público combinadas con los mosaicos florales que las acompañan, crean un entorno agradable a los viajeros y visitantes. Analizando estos edificios resulta necesario plantearse la importancia de la determinación de las propiedades de estas maderas presentes en la vida cotidiana. Y es por este motivo por lo que se han desarrollado y son necesarias las diferentes técnicas de estudio no destructivas, para tener un conocimiento completo de las maderas presentes en nuestros edificios, cuando resulta imposible su transporte a laboratorios especializados. Este proyecto, dentro de la gran cantidad de parámetros que se pueden estudiar para finalmente poder afirmar si el estado de la madera es el adecuado, se centrará en una pequeña parte como es el estudio de la anisotropía de la madera, característica importante a la hora de determinar la efectividad de las técnicas no destructivas en edificaciones in situ. PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 12 Tabla 2.1: El resistógrafo. La técnica del resistógrafo ha sido estudiada en numerosas ocasiones en nuestro país y en Sudamérica, por ello se han encontrado numerosas tesis y estudios que han servido para la elaboración de la presente tabla. Se trata de uno de los equipos empleados en los ensayos de este estudio, luego se ha obtenido toda la información necesaria. Tabla 2.2: El extractor de tornillos. Es una técnica casi desconocida en España, se han encontrado algunos documentos que la nombran como ensayo no destructivo, pero pocos son aquellos que la describen, por ello ha sido necesario recurrir a los datos aportados con la casa comercial Fakopp. Dada la escasez de información, ha sido imposible encontrar el tipo de software que se emplea para esta técnica. Tabla 2.3: Penetrómetro. Al igual que la técnica anterior, es nombrado en diversas tesis y estudios, pero poca es la información aportada sobre características específicas. Por lo que se ha recurrido a los datos proporcionados por la empresa que lo comercializa en España Daga S.L., aunque no se ha encontrado el software empleado para esta técnica. Tabla 2.4: Análisis de vibraciones. Consiste en un método no destructivo poco desarrollado en nuestro país, por ello ha sido imposible completar la tabla en su totalidad. Tabla 2.5: Los ultrasonidos. Técnica algo más comercializada y desarrollada en España, ya que se emplea en otros materiales como son el acero y el hormigón, por lo que no ha resultado muy complicado la obtención de los datos para la conformación de la tabla. Tabla 2.6: La termografía. Es una técnica que tiene numerosos campos de aplicación por lo que se han obtenido todos los datos necesarios para la realización de la tabla. Los datos, en su mayoría, han sido obtenidos de las casas comerciales. Tabla 2.7: El georradar. De este ensayo ha sido relativamente fácil confeccionar la tabla, ya que se trata de uno de los equipos empleados en este estudio, por lo que posteriormente se desarrollará esta técnica con mayor detalle. PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 13 RESISTÓ GRAFO El origen de esta técnica se remonta a mediados de los años 80, en Alemania, cuando se empleó para evaluar el estado de conservación de unos postes. Tipo de ensayo: Pseudo-no destructivo. Objetivos del ensayo: Obtener las propiedades mecánicas de la madera a partir de la potencia necesaria para la penetración de la aguja. Fundamento del equipo: Se basa en la perforación de la madera a través de un dispositivo que contiene una aguja de un diámetro de 3 mm (figura 2.3) La velocidad de avance de la aguja es fija, por lo que en función de la dureza o estado de la madera será necesario consumir una potencia mayor o menor para mantener constante dicha velocidad. Con esas variaciones de potencia consumida al atravesar la madera se construye una gráfica en la que puede detectarse el estado interno de la pieza en cuestión (Casado. M et al, 2010). Formato de la información dada por el equipo: El equipo genera un gráfico, el resistograma, que representa la energía consumida frente a la profundidad alcanzada. Su grado de precisión es muy alto, llegando a poder detectarse las variaciones de densidad correspondiente a la madera de primavera y de verano (Íñiguez 2007). Elementos que componen el equipo : 1. Sistema de recogida y almacenamiento de datos. 2. Sistema de perforación (figura 2.2). Campo de aplicación: - Examinar la condición interna de maderas y arboles - Estudio de estructuras en servicio Precisión: Es una técnica precisa, pero al tratarse de una medición puntual para obtener valores significativos sobre la madera a tratar deberíamos de realizar numerosas perforaciones. Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: Si Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas Técnica precisa y sensible. Inconvenientes Técnica de medición puntual. Precio elevado. Empresa que lo comercializa: Rinntech Tipo de software empleado por el equipo: Este equipo necesita de un software específico, el cual tiene un precio elevado pero se puede instalar en varios ordenadores a la vez. Figura 2.2. Componentes del resistógrafo (www.rintechinc.com). Figura 2.3. Aguja perforadora. (www.rintechinc.com). Aguja perforadora. Almacenamiento de datos. Sistema de perforación. Tabla 2.1: Características del resistógrafo. PFG. TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 14 EXTRACTOR DE TORNILLOS El extractor de tornillo es una técnica poco empleada y poco conocida en nuestro país. Tipo de ensayo: Pseudo-no destructivo. Objetivos del ensayo: Estudiar las propiedades mecánicas a partir de la fuerza que presenta el tornillo al arranque. Fundamento del equipo: Se basa en medir la fuerza necesaria para extraer un tornillo que se ha colocado previamente en el material a estudiar. La fuerza que necesita para realizar el arranque está relacionada con la densidad y el módulo de elasticidad en piezas pequeñas y libres de defectos. (Rodríguez Abad, 2010) Resulta imprescindible antes de empezar con el ensayo tener claro los siguientes parámetros: 1. Diámetro del tornillo a utilizar. 2. Longitud de tornillo que debe introducirse. 3. Definición de las zonas donde se deben realizar las mediciones. 4. Número de extracciones que deben hacerse por muestra. Formato de la información dada por el equipo: En la pantalla del aparato se registra la fuerza máxima registrada durante la extracción de tornillo. Elementos que componen el equipo: 1. Dispositivo de sujeción del tornillo. 2. Dispositivo que registra la máxima fuerza de arranque. 3. Husillo, (tornillo que se utiliza para el movimiento de prensas y otras máquinas, RAE) para la extracción del tornillo (figura 2.4). Campo de aplicación: Inspección de estructuras de madera. Precisión: Es una técnica precisa, pero al tratarse de una medición puntual para obtener valores significativos sobre la madera a tratar deberíamos de realizar numerosas perforaciones. Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: Si Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas Buenas predicciones que se obtienen de la densidad. Fácil manejo del equipo. Inconvenientes Técnica de medición puntual. La medición debe de ser realizada con cierto protocolo, debe de calibrarse el equipo. La escasa penetración del tornillo ofrece una información muy localizada de la pieza y muy difícil de extrapolar a la madera estructural de gran escuadría. Empresa que lo comercializa: Fakopp Enterprise Tipo de software empleado por el equipo: - Figura 2.4: Extractor de tornillo (www.fakopp.com ). Tabla 2.2 : Características del extractor de t ornillo s. DISPOSITIVO DE SUJECIÓN DE TORNILLO. DISPOSITIVO DE REGISTRO. PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 15 PENETRÓMETRO Esta técnica comenzó a emplearse en ensayos en el hormigón en los años 1950. Tipo de ensayo: Pseudo-no destructivo. Objetivos del ensayo: Obtener las propiedades mecánicas de la madera a partir de la profundidad de penetración de la aguja. Fundamento del equipo: Se basa en la determinación de la dureza del material, e indirectamente de su resistencia del material, mediante la hinca o la perforación de un elemento determinado, a una fuerza constante, en el interior del material. El valor de la profundidad se relaciona con la densidad e indirectamente con la resistencia. Esta profundidad (figura 2.5) también guarda relación con la existencia o no, de posibles ataques internos de la madera producidos por los hongos. Formato de la información dada por el equipo: El equipo te da la profundidad de penetración en milímetros. Elementos que compone el equipo: 1. Sistema de recogida y almacenamiento de datos. 2. Sistema de perforación (figura 2.6). Campo de aplicación: - Estudio de las maderas vivas. - Estudio de estructuras de maderas, postes de luz, vías de ferrocarril. - Estudio de las maderas de los barcos mediante un modelo subacuático de este equipo. Precisión: Es una técnica precisa, pero al tratarse de una medición puntual para obtener valores significativos sobre la madera a tratar deberíamos de realizar numerosas perforaciones. Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: Si. Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas: Facilidad en el manejo. Portabilidad del equipo. Rapidez de lectura. Objetividad. Inconvenientes: Técnica de medición puntual. Empresa que lo comercializa: Daga S.L. (comercializa el modelo Pilodyn) Tipo de software empleado por el equipo: - Figura 2.5. Funcionamiento del Penetrómetro (www.dagasl.es/PILODYN). Figura 2.6. Penetrómetro de Varilla (www.dagasl.es/PILODYN). Tabla 2.3: Características del p enetrómetro . PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 16 ANÁLISIS DE VIBRACIONES Esta técnica fue desarrollada en la Universidad de Washington entre otras cosas para determinar el módulo de elasticidad dinámico en piezas pequeñas sin defectos (Casado M. 2007). Tipo de ensayo: Figura 2.9. Distintas maneras de golpear la probeta. No destructivo. Objetivos del ensayo: Obtención del módulo de elasticidad dinámico a partir de la velocidad de propagación de las ondas mecánicas y la densidad del material. (Rodríguez Abad, 2010). Fundamento del equipo: Consiste en golpear la pieza a analizar con un martillo y medir la frecuencia natural de vibración de una pieza, y a partir de ella, estimar sus propiedades resistentes. Si en el ensayo se observan perturbaciones en los tiempos de propagación de la onda y por lo tanto en las velocidades, respecto a los de una madera sana, quiere decir que en la madera a estudiar existen huecos o degradaciones que alterarán sus propiedades. La probeta de ensayo puede hacerse vibrar de dos modos, en función de las condiciones de apoyo y de la localización del lugar de impacto: - Golpe aplicado en la testa, la vibración originada permite medir con facilidad la frecuencia propia de la vibración en la dirección longitudinal. (Figura 2.9 .a). - Golpe aplicado en la dirección transversal a la directriz de la pieza, el modo de vibración que resulta más marcado es el de flexión, pudiendo de esta forma medir la frecuencia natural en flexión (figura 2.9.b). Formato de la información dada por el equipo: - Elementos que componen el equipo: Este equipo está compuesto por las siguientes unidades: 1. Amplificador. 2. Micrófono. 3. Pieza donde apoya la viga, una especie de balanza. 4. Ordenador donde se registran los datos. Campo de aplicación: Sus aplicaciones se orientan a la evaluación de las características mecánicas, clasificación, control de calidad de productos derivados de la madera y detección de la degradación en estructuras de madera. (Rodríguez Abad, 2010) Precisión: Técnica precisa. Íñiguez González afirma que es una técnica muy fiable y estable en resultados. Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: No dado que sería necesario retirar las viguetas para analizarlas. Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas: Se pueden estudiar piezas de diferentes tamaños. Realiza mediciones globales. Inconvenientes: Su empleo en construcción está en desarrollo. No existe una amplia base de datos por especie o tamaño. Empresa que lo comercializa: Daga (modelo Sylvatest) Tipo de software empleado por el equipo: - Tabla 2.4: Análisis de vibraciones. Figura 2.10. Equipo Análisis de vibraciones (www.fakopp.es). a) b) MICRÓFONO BALANZA DE APOYO PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 17 ULTRASONIDOS Esta técnica de ensayo comenzó a emplearse en la madera en los años 1950, pero fue durante los años 70 cuando empezó a emplearse en estructuras existentes. Tipo de ensayo: No destructivo. Objetivos del ensayo: Obtener a partir de la velocidad de propagación de las ondas mecánicas y de la densidad de la madera, el Módulo de Elasticida d dinámico . Fundamento del equipo: C onsiste en determinar la velocidad de propagación de una onda ultrasónica, ya que al colocar el emisor y el receptor enfrentados, la propagación de la onda tenderá a ir por el camino más corto, de manera que la velocidad depende de las características del medio. La velocidad de propagación será mayor cuanto menor sea la presencia de defectos en la madera. Para esta técnica existen tres configuraciones posibles de ensayo dependiendo de la ubicación de los palpadores, y por tanto, diferentes valores de velocidad que corresponderán a cada lectura realizada: lectura de transmisión directa (figura 2.7.a), indirecta (figura 2.7.b), y semidirecta (figura 2.7.c). Formato de la información dada por el equipo: El equipo lleva un software que procesa los datos obtenidos en la lectura. (Casa comercial Daga, modelo Sylvatest) Elementos que componen el equipo: 1. Palpadores. 2. Unidad de control. 3. Sistema de almacenamiento de registros. 4. En algunos casos estos dos últimos van en una pieza (figura 2.8). Campo de aplicación: Se orientan a la evaluación de las características mecánicas, clasificación, control de calidad de productos derivados de la madera y detección de la degradación en estructuras de madera. (Rodríguez Abad 2010) Se emplea en el ensayo de otros materiales tipo Hormigón y Acero. Precisión: Alta (Casa comercial Daga, modelo Sylvatest). Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: Si. Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas: Facilidad en la toma de datos. Técnica muy empleada, existen muchas bases de datos. Poco peso del equipo. Precio asequible, siempre en función del fabricante. Inconvenientes: Dificultad de lectura en piezas no exentas. No se detectan singularidades próximas a la zona de lectura. Generan resultados aunque las piezas estén rotas. Empresa que lo comercializa: Daga S.L. (modelo Sylvatest). Fakopp. James instruments. Tipo de software empleado por el equipo: Este aparato lleva un software específico proporcionado con la empresa que lo comercializa, el modelo Sylvatest tiene un software llamado Sylvius. Figura 2.7. Métodos de lectura de ultrasonidos.(Íñiguez 2007) Figura 2.8: Equipo de ultrasonidos modelo Sylvatest (www.dagasl.es) a) b ) c ) Tabla 2.5: Características de la técnica de u ltrasonidos. PALPADORES UNIDAD DE CONTROL Y ALMACENAMIENTO PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 18 TERMOGRAFÍA POR INFRARROJOS Es una técnica relativamente nueva, prometedora y que tiene una gran aplicación. Tipo de ensayo: No destructivo. Objetivos del ensayo: Localizar focos de humedad en madera que afecten a la durabilidad. Fundamento del equipo: La termografía es una técnica basada en los principios físicos de transmisión de calor. Permite obtener la temperatura superficial de un objeto, sin estar el equipo en contacto con el mismo, gracias a la energía emitida por el objeto, en el rango de los infrarrojos. La radiación infrarroja captada por el equipo de medición se traduce en una señal eléctrica y el resultado final se presenta en un mapa térmico indicando cada color un rango de temperatura, de este modo se puede comprobar de un solo golpe de vista el estado térmico global de la imagen térmica seleccionada. La aplicación de esta técnica al estudio de la madera, supone que la pérdida de calor que sufre la madera, supone una variación de la humedad, lo que afecta a sus propiedades. Formato de la información dada por el equipo: Termograma o mapa térmico (figura 2.12). Elementos que componen el equipo: Cámara compuesta por unos dispositivos ópticos que transforman la información en señales eléctricas (figura 2.11). Campo de aplicación: Esta técnica es aplicable a cualquier campo tanto dentro de la construcción como fuera, por ejemplo: - En la aparición de patologías en los edificios, como herramienta para el diagnóstico y comprobación del alcance de los daños. - Control de calidad en distintas partidas de obra Precisión: Media. Manejabilidad del equipo: Equipo portátil. Utilizable en estructuras en servicio: Si. Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas: Permite la inspección rápida en obras de amplias zonas, detectando los focos de humedad potencialmente peligrosos que afecten a la durabilidad de la madera. (Rodríguez Abad, 2010) Método rápido. Inconvenientes: Los equipos de alta calidades tienen un precio elevado. Difícil interpretación de las imágenes. Empresa que lo comercializa: Flir Fluke Amperis HT instruments Tipo de software empleado por el equipo: El equipo tiene un software específico, por ejemplo la casa Fluke proporciona el software llamado Experience SmartView. Tabla 2.6: Características del ensayo por termografía por infrarrojos. Figura 2.11. Cámara termográfica (www.fluke.com) Figura 2.12. Termograma o mapa térmico. (Rodríguez Liñan, 2010) Esta técnica se ha ido desarrollando y empleando desde los años 50 en investigaciones de alta resolución del subsuelo, o de c minería y glaciología. Tipo de ensayo: No destructivo. Objetivos del ensayo: Obtener las propiedades dieléctricas del medio a estudiar y localizar anomalías presentes en el mismo. Fundamento del equipo: Este equipo está dentro de los métodos electromagnéticos, dado que su fundamento se basa en la teoría de ondas electromagnéti La antena colocada en la superficie del medio (figura 2.14) emite ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el medi donde encuentre irregularidades. Estas reflexiones van hacia la superficie hasta encontrarse con una antena recepto información a la unidad central y de ahí el software la transforma en una imagen. Formato de la información dada por el equipo: La imagen que transforma el software se llama Radargrama, y en él se muestran las amplitudes y los Un pequeño cambio en la amplitud indica que existe alguna anomalía. Elementos que componen el equipo: El equipo está compuesto por las siguientes unidades (figura 2.13): 1. Antena emisora. 2. Antena receptora, es 3. Equipo de visualización. 4. Unidad central. Campo de aplicación: Esta técnica comenzó a emplearse en estudios del interior de la tierra, pero existen multitud de aplicaciones como: 1. Ingeniería Civil. 2. Arqueología. Precisión: La precisión depende de la pericia del usuario, de que realice una buena calibración y emplee correctamente el equipo. Si es correctamente se puede afirmar que un equipo que Manejabilidad del equipo: Existen multitud de aplicaciones de este equipo, por lo que existen muy diversos tamaños del mismo, dependiendo de la frecuen antena. Los de mayor tamaño van montados sobre unas ruedas para estudio de la madera es portátil y pesa poco. Utilizable en estructuras en servicio: Sí. Ventajas e inconvenientes del equipo: Ventajas: Dispositivo de registro empleado y es sencillo. Empresas que lo comercializa GSSI (Geophysical Survey Systems Tipo de software empleado por La empresa que comercializa el equipo tiene un software específico, bastante caro. Tabla 2.7: Características del georradar. Esta técnica se ha ido desarrollando y empleando desde los años 50 en investigaciones de alta resolución del subsuelo, o de c minería y glaciología. Obtener las propiedades dieléctricas del medio a estudiar y localizar anomalías presentes en el mismo. equipo: Este equipo está dentro de los métodos electromagnéticos, dado que su fundamento se basa en la teoría de ondas electromagnéti La antena colocada en la superficie del medio (figura 2.14) emite ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el medi donde encuentre irregularidades. Estas reflexiones van hacia la superficie hasta encontrarse con una antena recepto información a la unidad central y de ahí el software la transforma en una imagen. Formato de la información dada por el equipo: La imagen que transforma el software se llama Radargrama, y en él se muestran las amplitudes y los Un pequeño cambio en la amplitud indica que existe alguna anomalía. Elementos que componen el equipo: El equipo está compuesto por las siguientes unidades (figura 2.13): Antena receptora, es habitual que las antenas vayan en un misma caja. Equipo de visualización. Esta técnica comenzó a emplearse en estudios del interior de la tierra, pero existen multitud de aplicaciones como: Ingeniería Civil. La precisión depende de la pericia del usuario, de que realice una buena calibración y emplee correctamente el equipo. Si es correctamente se puede afirmar que un equipo que tiene una buena precisión. Manejabilidad del equipo: Existen multitud de aplicaciones de este equipo, por lo que existen muy diversos tamaños del mismo, dependiendo de la frecuen antena. Los de mayor tamaño van montados sobre unas ruedas para estudio de la madera es portátil y pesa poco. Utilizable en estructuras en servicio: Ventajas e inconvenientes del equipo: Dispositivo de registro empleado y procesamiento de los registros que lo comercializa n: GSSI (Geophysical Survey Systems Inc. MÅLA Tipo de software empleado por el equipo: La empresa que comercializa el equipo tiene un software específico, bastante caro. Tabla 2.7: Características del georradar. GEORRADAR Esta técnica se ha ido desarrollando y empleando desde los años 50 en investigaciones de alta resolución del subsuelo, o de c Obtener las propiedades dieléctricas del medio a estudiar y localizar anomalías presentes en el mismo. Este equipo está dentro de los métodos electromagnéticos, dado que su fundamento se basa en la teoría de ondas electromagnéti La antena colocada en la superficie del medio (figura 2.14) emite ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el medi donde encuentre irregularidades. Estas reflexiones van hacia la superficie hasta encontrarse con una antena recepto información a la unidad central y de ahí el software la transforma en una imagen. La imagen que transforma el software se llama Radargrama, y en él se muestran las amplitudes y los tiempos de las ondas electromagnéticas. Un pequeño cambio en la amplitud indica que existe alguna anomalía. habitual que las antenas vayan en un misma caja. Esta técnica comenzó a emplearse en estudios del interior de la tierra, pero existen multitud de aplicaciones como: 3. Medio Ambiente. 4. Geología y Geotécnica. La precisión depende de la pericia del usuario, de que realice una buena calibración y emplee correctamente el equipo. Si es tiene una buena precisión. Existen multitud de aplicaciones de este equipo, por lo que existen muy diversos tamaños del mismo, dependiendo de la frecuen antena. Los de mayor tamaño van montados sobre unas ruedas para poder trasladarlo, y más concretamente el equipo que se emplea en el Inconvenientes: El análisis de los resultados resulta dificultoso La empresa que comercializa el equipo tiene un software específico, bastante caro. PFG TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. GEORRADAR Esta técnica se ha ido desarrollando y empleando desde los años 50 en investigaciones de alta resolución del subsuelo, o de c iertos medios, en geología, ingeniería, Este equipo está dentro de los métodos electromagnéticos, dado que su fundamento se basa en la teoría de ondas electromagnéti cas. La antena colocada en la superficie del medio (figura 2.14) emite ondas electromagnéticas, las cuales se propagan por el medi o, reflejándose donde encuentre irregularidades. Estas reflexiones van hacia la superficie hasta encontrarse con una antena recepto ra, la cual traslada la tiempos de las ondas electromagnéticas. Esta técnica comenzó a emplearse en estudios del interior de la tierra, pero existen multitud de aplicaciones como: La precisión depende de la pericia del usuario, de que realice una buena calibración y emplee correctamente el equipo. Si es to se realiza Existen multitud de aplicaciones de este equipo, por lo que existen muy diversos tamaños del mismo, dependiendo de la frecuen cia de la poder trasladarlo, y más concretamente el equipo que se emplea en el resultados resulta dificultoso . UNIDAD CENTRAL. TÉCNICAS DE ENSAYO E INSPECCIÓN DE LA MADERA NO DESTRUCTIVAS. 19 iertos medios, en geología, ingeniería, Figura 2.13. Georradar modelo SIR 3000 Figura 2.14. Medición mediante georradar. UNIDAD CENTRAL. ANTENA MONOESTÁTICA. ANTENA MONOESTÁTICA. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 20 3. - MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 21 3.1.-PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA MADERA ESTRUCTURAL. Múltiples son las definiciones que se han formulado de la madera: “Parte sólida de los árboles cubierta por la corteza”. R.A.E. “La madera es un material orgánico, producido por un organismo vivo, el árbol.” “Conjunto de tejidos leñosos que forman el tronco, las raíces, las ramas, excluida la corteza.” “Materiales Orgánicos. Maderas” de Rafael Capuz Lladró. “Sustancia dura, fibrosa y resistente que constituye el tronco, ramas y raíces de los árboles.” “UVMI” Lo que queda claro tras analizar las diferentes definiciones, es que la madera es el material que conforma el tronco de los árboles, que los árboles son materia orgánica y que como cualquier material orgánico, sufre deterioro con el paso del tiempo debido al ataque de agentes bióticos o abióticos. Existen varios centenares de especies de árboles distintos de los que se obtienen diferentes tipos y calidades de madera procedentes de todo el mundo. Existen una gran cantidad de especies de maderas en el mundo de las cuales solamente se comercializan el 13% aproximadamente, de las cuales a su vez, solamente un 8% de éstas se utilizan para comercializar en España. Sin embargo, la madera no se clasifica principalmente en comercial y no comercial, sino teniendo en cuenta otras características intrínsecas al propio material. 3.1.1.- Clasificación de las maderas. Tipologías, características y usos. La comprensión del complejo y heterogéneo comportamiento físico y mecánico de la madera comienza con el conocimiento de su estructura fibro-anatómica. Aunque varían ligeramente de una especie a otra, se consideran dos grandes grupos, por un lado las resinosas o coníferas (tabla 3.1.a.) y, por otro, las frondosas (tabla 3.1.b.) subdividiéndose éstas últimas a su vez en, duras, blandas y finas, de Guinea o Africanas y exóticas. Se ha realizado una recopilación de las características más importantes de cada una de las tipologías citadas, permitiendo una comparación rápida entre ellas. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 28 1.- Dureza: es la resistencia que opone un cuerpo a la penetración de otro, mediante una fuerza exterior. La dureza está relacionada con la densidad, de modo que la madera más dura es la más densa. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura, y en las maderas viejas que en las jóvenes. 2.- Resistencia a compresión: A partir de contenidos de humedad del 30% (punto de saturación), la resistencia a compresión permanece constante, mientras que si esta decrece, la resistencia aumenta. Igualmente influye la densidad. 3.- Resistencia a tracción: La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción. Las diferencias de resistencia a tracción entre las direcciones paralela y perpendicular a las fibras son mucho más acusadas que en compresión. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose la madera como un material frágil. La resistencia no será función del peso específico y en cuanto a la humedad, puede decirse lo mismo que en la resistencia a compresión. 4.- Resistencia a flexión: Es muy elevada, sobre todo comparada con su densidad. 5.- Resistencia al corte: Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras. Perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste. 6.- Módulo de elasticidad: Éste valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas. El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. 7.- Hendibilidad: Propiedad de separar la madera por cortes en sentido de sus fibras, paralelos al eje del tronco. Es más fácil según los radios medulares y cuando es más dura. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 29 Tabla 3.2. Valor de las propiedades mecánicas en función de la dirección de la fibra. VALOR DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS EN FUNCIÓN DE LA DIRECCIÓN DE LAS FIBRAS PROPIEDAD MECÁNICA DIRECCIÓN PARALELA A LA FIBRA DIRECCIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA RESISTENCIA A COMPRESIÓN. Resistencia máxima. Resistencia mínima. RESISTENCIA A TRACCIÓN. Resistencia máxima. Resistencia mínima. RESISTENCIA A FLEXIÓN. Resistencia mínima. Resistencia máxima. RESISTENCIA AL CORTE. Resistencia máxima. No se puede producir. MÓDULO DE ELASTICIDAD. Mayor. Valores diferentes. Menor. Valor único. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 30 3.2.- MADERA MOBILA. Escasa es la información que se obtiene de la madera mobila bajo esa denominación propiamente dicha, y esto es debido, a que en el momento de iniciar la búsqueda de datos existen numerosas denominaciones para referirse a este grupo de especies, que han creado una gran confusión e indefinición. Diversas son las fuentes que se han consultado y contrastado (Capuz, 2003; Soler 2001), elaborando con los diferentes datos que se han obtenido un listado de las propiedades más importantes de esta madera. A pesar de esta variedad de nombres, y por lo tanto de información, lo que sí que queda claro es que estas especies en la que se engloba la madera mobila, tiene su origen en el sur de los Estados Unidos. Es sabido que los bosques americanos son los que principalmente suministran esta materia prima para la industria española desde hace más de cien años. Actualmente, las consideraciones del aspecto, así como la resistencia relativa de una pieza, son con frecuencia factores decisivos para la selección de la madera. El sur y el oeste de Estados Unidos presentan posiblemente el mayor potencial para el crecimiento de los árboles de madera de coníferas y, por consiguiente, una capacidad de exportación mayor que la de cualquier otra región del mundo. Además de proveer a las necesidades internas, los productores de madera destinan una parte significativa de su producción a los mercados de exportación, de los que España es un destino preferente. Ante la gran variedad de nombres que se le pueden atribuir surge la necesidad de establecer una denominación única para esta tipología de madera. Existen diferentes normas que establecen una clasificación y denominación común para evitar este tipo de confusiones en lo que a terminología se refiere. Por ejemplo, en la norma UNE-EN 1912, dentro de la tabla 1. “Asignación de calidades de especies de coníferas y chopo a clases resistentes” clasifica a este conjunto dentro del nombre comercial Pino Amarillo del Sur y en la tabla 3.”Identificación de especies de coníferas y chopo” las incluye dentro del nombre botánico de Pinus Taeda. Por otro lado, la norma UNE-EN 14.081-1: 2006, así como la UNE-EN 13.556: 2003, establece la misma clasificación. En España su denominación según su clase comercial es la de Pino amarillo del Sur. Pero esta denominación puede variar en función de la región en la que se encuentre. Así, en la zona de Cataluña se define como pino melis, en Baleares y Canarias principalmente como pino tea, y en la zona de Valencia como pino mobila. En la práctica son pocos los que conocen o emplean el nombre comercial. El origen de la denominación de Pino melis se encuentra en el vocablo francés Mélèze d´Europe, que corresponde a la especie Larix decidua Mill o Alerce. Esta madera presenta una textura característica con una fuerte diferenciación de la madera de primavera de la de verano, un espesor muy reducido de sus anillos de crecimiento (de PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 31 8 a 10 por cm), un color pardo rojizo del duramen y una densidad variable entre 550 y 610 kg/m 3 . De forma generalizada se utiliza la citada denominación para todas aquellas coníferas (pinos o no), que cumplan con todo o parte de estas características. La escasez de madera de género Larix, propició que maderas comerciales extendidas como el Pino amarillo del Sur, entre otros, haya absorbido la denominación, sin que esto signifique que este tipo de madera deba tomarse como patrón característico del nombre pino melis. La denominación Pino mobila se debe a que esta madera, procedente del Sur de los Estados Unidos, se embarcaba en el puerto de Mobile. A continuación en la figura 3.3. se muestra el aspecto superficial que presenta la madera mobila empleada en los ensayos de este proyecto, correspondiéndose con la cara de la probeta número 20 utilizada en el laboratorio. Finalmente, la denominación de Pino tea (figura 3.4.A) viene a añadir mayor confusión. En la norma UNE 56.504 “Nomenclatura de las principales maderas comerciales extranjeras de coníferas” se indica que la denominación de pino tea se aplica en España a cualquier madera de pino que tenga muy diferenciada la madera de verano de la de otoño, con predominio del color rojizo; y añade que en mercado de importación se refiere, principalmente, al Pinus Palustris (figura 3.4.B). Sin embargo, otras fuentes indican que la denominación de pino tea se refiere principalmente al Pinus taeda, y que su origen se debe a su aptitud para arder como una antorcha. Además la denominación de pino tea también se utiliza para una clase de madera de las especies Pinus canariensis (Pino canario) que tiene un elevado contenido de resina, lo que le confiere un color caramelo traslúcido. Figura 3.3. Cara de la probeta de madera mobila número 20, ensayada en el laboratorio. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 32 A partir de la información obtenida se ha elaborado una tabla 3.3, donde se hace una recopilación de los datos más importantes que se han encontrado entre las diferentes fuentes consultadas. Se han establecido criterios para conseguir así una única tabla en la que se reúnen todos los datos que resultan comunes a los tres tipos de pino, a pesar de haber sido estudiados por separado, pues no dejan de ser maderas similares, o incluso la misma, bajo un nombre distinto. Tabla 3.3. Características y propiedades del Pino tea, Pino melis, Pino amarillo del Sur o Pino Mobila. PINO TEA, PINO MELIS, PINO AMARILLO DEL SUR o PINO MOBILA. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES. Familia: Pináceas, género Pinus. Follaje: Perenne. Orígenes geográficos: Se encuentra en el sureste de Estados Unidos entre Virginia y Texas (Canadá). Sus masas forestales, producción y exportación son importantes. Macroestructura: La madera de la albura tiene un color que varía desde el blanco hasta el amarillo pálido o naranja claro. El duramen se diferencia bastante bien, ya que tiene un color que varía del amarillo anaranjado al marrón rojizo o marrón claro. Los anillos de crecimiento son visibles. La madera de verano forma bandas muy oscuras y la transición entre la madera de primavera y verano es muy brusca y perfilada con un contraste llamativo. Los radios leñosos son muy finos, no visibles a simple vista, excepto cuando se incluyen en un canal resinífero transversal, formando un veteado en la superficie. El duramen es poco impregnable, mientras que la albura es impregnable. A B Figura 3.4. Aspecto superficial de la madera laminada del Pino Tea y Pino Palustre (Soler, 2001). PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 33 La fibra es recta o entrelazada. El grano es grueso o basto. Resistencia: Elevada resistencia. Densidad media: Entre 400 y 500 kg/m3. Dureza: Variable (blanda, semidura, dura). Durabilidad: La madera está clasificada como medianamente durable o poco durable frente a la acción de los hongos, sensible a los carambícidos y a los anóbidos, y medianamente durable o sensible a las termitas. Peso: Madera liviana. Tipo de suelo: Más beneficioso: Vegeta mejor en los suelos rojos, profundos, húmedos y de buen drenaje. Prefiere, por lo general, suelos de la gama ácida (pH 4,5 – 5,5), con una capa superficial de espesor medio y un subsuelo de textura fina. Requiere una fertilidad mínima. Estos suelos son comunes en las tierras altas de la llanura del Atlántico y en las llanuras de inundación y terrazas de los ríos y arroyos. Más perjudicial: Suelos pocos profundos, erosionados y lugares muy húmedos o anegados. Resinosa: Elevado contenido de resina. Trabajabilidad: Por lo general, fácil de trabajar. Sin embargo un elevado contenido de resina puede dificultar los trabajos. Secado: Se seca con facilidad, es estable y no se aprecian defectos. Aserrado: Bastante fácil, aunque su elevado contenido en resinas puede embotar las sierras, siendo necesario tomar las precauciones necesarias para en serrado de maderas resinosas. Torneado y taladro: Buenas aptitudes. Cepillado y moldurado: Buenas aptitudes, aunque se pueden producir repelo en las proximidades de los nudos cuando se trabaja con velocidades de alimentación elevadas y con útiles poco afilados. Curvado al vapor: No apto por su elevado contenido en resina. Encolado: Se realiza con bastante facilidad con adhesivos cuyo poder mojante no se vea afectado por la presencia de resina como las colas alcalinas o incluso con colas que contiene un solvente. Se recomienda realizar el encolado sobre PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 34 superficies frescas, recién cepilladas. Clavado y mediante un potenciómetro conectado al motor eléctrico atornillado: No presentan problemas. Acabado: Generalmente tiene un buen acabado sin embargo, puede presentar problemas de adherencia de la película de recubrimiento si la madera presenta elevados contenidos de resina. Dimensiones: Son árboles que llegan a alcanzar una altura de 30 – 35 m, con un diámetro de 4-15 dm. Tonalidad: Tonalidad que va desde el amarillo claro hasta el veteado intenso, según variedades comercializadas. Distribución: Su área de distribución natural abarca el este y sur-este de Norteamérica, casi toda Europa Central y el Asia Central y es exportada en grandes cantidades desde Canadá, Estados Unidos, Suecia, Finlandia, Rusia y Polonia. Climatología: Es considerado una especie de régimen subtropical-tropical, crece en regiones climáticas de tipo continental caliente y húmedo. La exposición al sol o a fuentes de calor puede traducirse en exudaciones de resina. Temperaturas: Mes más frío: 2-15 ºC Mes más cálido: 24 – 26 º C. Precipitaciones: Precipitación uniforme en todo el año, sin sequía, media anual de 900 - 1550 mm. Usos: Se ha abusado de esta madera para uso en exteriores, para el que no es adecuada, por su fácil podredumbre y azulado por el efecto de los hongos. En esta tipología, la madera que presenta una calidad superior se suele destinar a carpintería de lujo y a la fabricación de muebles, mientras que la de calidad más ordinaria es utilizada en construcción. Otros usos a los que está destinada esta madera es para la elaboración de chapas decorativas, tableros contrachapados, carpintería exterior, puertas, escaleras, suelos y parquets, tarimas, molduras, rodapiés, revestimientos, frisos, carpintería de armar, madera laminada-encolada, construcción naval, mangos de herramientas, embalaje y cajerío, postes eléctricos y de telégrafos, traviesas y apeas de mina. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 35 3.3.- EL GEORRADAR. El siguiente apartado de este proyecto se centra en el estudio de la técnica no destructiva de georradar, basándose en la emisión y recepción de ondas electromagnéticas. Para poder comprender el funcionamiento del georradar en el primer punto se expone la teoría básica de las ondas electromagnéticas, y se definen los parámetros que definen el comportamiento electromagnético. El en segundo punto se enumeran los componentes del equipo y las principales características de cada uno de ellos. En el punto tercero se definen los sistemas de adquisición de registros. En el cuarto punto se enumeran los parámetros que se han de definir al realizar una medición. Y por último, en el punto quinto se describen todas las diferentes posibilidades que ofrece el equipo para realizar la lectura. 3.3.1.- Teoría de propagación de ondas . Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío. Una onda electromagnética es la perturbación simultánea de los campos eléctricos (Ē) y magnéticos (B). Estas ondas son de carácter transversal, encontrándose en un punto, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí, produciéndose la propagación de la onda en una determinada dirección (v), como se muestra en la figura 3.5. Figura 3.5. Esquema de propagación de una onda electromagnética. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 36 La teoría de Maxwell demostró que las amplitudes de campo eléctrico y magnético en una onda electromagnética se relacionan por medio de Ē = c. B , donde Ē es la componente del campo eléctrico, B la componente del campo magnético y c la velocidad de la luz en el vacío. La velocidad de una onda electromagnética dependerá de las propiedades dieléctricas del medio. De esta forma la velocidad de las ondas en el vacío c dependerá de: µ 0 : Es la permeabilidad magnética del vacío= 4∏ x 10 -7 (H/m) Ɛ 0: Es la permeabilidad dieléctrica de vacío= 8.854 x 10 -12 (F/m) A continuación se definen los principales parámetros electromagnéticos de un medio. • Conductividad (σ) (Ωm) -1 o Siemens/m: se define como la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica. • Permitividad dieléctrica absoluta (ε) (F/m): es la constante de proporcionalidad entre la intensidad del campo eléctrico externo aplicado y el vector desplazamiento eléctrico. • Permitividad dieléctrica relativa (ε r ): es una constante que da una medida de la capacidad de polarización de un material en presencia de campo magnético. Ɛ abs = Permitividad absoluta (F/m). Ɛ 0 = Permitividad dieléctrica del vacío (F/m). • Permeabilidad magnética (µ) (Henri/m): cuando colocamos un material ferromagnético dentro de un campo magnético, aumenta la intensidad del campo magnético. Este incremento en la imanación se mide mediante una cantidad llamada permeabilidad magnética , que queda definida como el cociente entre la inducción electromagnética y la intensidad de campo. (3) PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 37 • Permeabilidad magnética relativa (µ r ): es la relación entre la permeabilidad magnética de un material y la del aire. Cuando los medios son dieléctricos o poco conductores, el término asociado por la conductividad (σ) es tan pequeño que tiende a cero. Si además el medio es no magnético, la permeabilidad magnética (µ r ) tiende a la unidad, como ocurre con la madera. Lo que conlleva a una simplificación de la fórmula de la velocidad de propagación, tal que: Esta ecuación será de posterior aplicación a los datos obtenidos en los diferentes ensayos, con el fin de comprobar si la velocidad de propagación de la madera mobila es la misma, independientemente de la dirección de la fibras. REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN. Dos de los fenómenos importantes que se producen dentro del campo electromagnético consisten en la reflexión y refracción. Estos fenómenos son producidos cuando la energía electromagnética alcanza una discontinuidad. La ley de Snell relaciona los ángulos de indecencia, reflexión y refracción con las velocidades de propagación del medio en el que se encuentra, es decir cuando una onda atraviesa un nuevo medio, una parte de la energía es absorbida y otra se refleja (figura 3.6). Figura 3.6. Fenómeno de reflexión y refracción. (5) PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 44 Figura 3.12. Primer recorrido para memorización de distancia a ensayar. A continuación se marca en la pieza la longitud del tramo exacto que se desea ensayar, para ello se marca un inicio y un final en dicha pieza (figura 3.13). Figura 3.13. Marcado de principio y final en la pieza. INICIO. FINAL PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 45 En el momento del inicio del ensayo, se debe hacer coincidir la ranura de la antena que aparece en su lateral con la marca de principio del recorrido (figura 3.14.a). A continuación, se desplazará la antena a velocidad constante a lo largo de la longitud prevista, debiendo detener la antena en el momento en el que la ranura lateral quede situada en la marca que indica el final del recorrido, con la mayor exactitud posible (figura 3.14.b). a) b) Figura 3.14. Ensayo dinámico: principio y final de recorrido. A lo largo del recorrido la antena emite y recibe las ondas, memorizando en la unidad de almacenamiento la información que éstas reflejan. El perfil se obtiene mediante la unión de muchos puntos, generados al desplazar la antena. 3.3.4.- Descripción de las distintas posiciones de la antena en la obtención de datos. Durante la toma de los datos, multitud son las variables que pueden afectar al ensayo, y por lo tanto a los datos a obtener. Por un lado influye si el ensayo lo realizamos de manera estática (figura 3.11. Ensayo estático) o de manera dinámica (figura 3.14. Ensayo dinámico: principio y final de recorrido).Como una segunda posibilidad afecta si colocamos (figura 3.15.a) o no reflector metálico (figura 3.15.b), para contrarrestar la atenuación de la onda. INICIO. FINAL. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 46 a) b) Figura 3.15. Ensayo estático realizado con y sin reflector metálico. Y por último, la madera al tratarse de un material anisótropo, en función de que posición se coloque la antena durante la adquisición de los datos podemos obtener resultados diversos, las posibles posiciones que se pueden adoptar, como se muestra en la figura 3.16, son: • Dirección paralela a las fibras: en este caso la dirección del campo electromagnético oscila en dirección paralela a las fibras. • Dirección perpendicular a las fibras: la dirección del campo en este caso oscila perpendicularmente a las fibras. • Testa: en este caso la dirección en la que oscila el campo es siempre perpendicular a las fibras, pero dependiendo de la muestra puede oscilar de forma radial a las fibras o de forma tangencial. • Canto: en este caso sucede como en el caso anterior, dependiendo de la muestra, oscila de forma tangencial o radial. REFLECTOR METÁLICO PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 47 Fig. 3.16. Diferentes posiciones de la antena. Por lo que se deduce que existen muchas combinaciones posibles de lectura, como se muestra en los diagramas de la figura 3.17. Figura 3.17. Diagrama de flujo de distintas posibilidades de ensayo. Ensayo dinámico Paralelo a las fibras Con reflector metálico Sin reflector metálico PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 48 Figura 3.17. Diagrama de flujo de distintas posibilidades de ensayo. 3.3.5.-Información de la cabecera del equipo. Parámetros de registro. Es necesario conocer y estudiar los parámetros de registro que presenta la cabecera del georradar, como se muestra en la figura 3.18. Los valores que aparecen en dicha figura son un ejemplo de configuración, no correspondiendo a los establecidos para la realización de los ensayos de este proyecto, los cuales se aportarán en apartados siguientes. 1. Nombre del archivo. 7.- Número de puntos por traza. 2. Fecha de creación. 8.- Frecuencia de la antena. 3. Fecha de modificación. 9.- Ganancia. 4. Canales. 10.- Profundidad. 5. Rango. 11.- Constante dieléctrica. 6. Posición de inicio de la señal. Ensayo estático Paralelo a las fibras Con reflector metálico Sin reflector metálico Perpendicular a las fibra Con reflector metálico Sin reflector metálico En testa Con reflector metálico Sin reflector metálico En cara Con reflector metálico Sin reflector metálico PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 49 Figura 3.18. Ejemplo de cabecera de registro del georradar (Fuente GSSI: Modelo SIR 3000). • NOMBRE DEL ARCHIVO. El programa con el que se procesan los datos asigna un nombre de archivo a la medición a realizada. • FECHA DE CREACIÓN Y MODIFICACIÓN. Fecha en la que se crea el archivo y la última modificación realizada en el mismo. • CANALES. La opción de canales que permite visualizar todos los datos de varios canales al mismo tiempo o un canal a la vez. 11 2 3 8 4 7 6 5 9 1 10 PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 50 • RANGO. Este parámetro se mide en ns (nanosegundos), indica la máxima longitud vertical que alcanza la traza en el radargrama. Es conveniente que este parámetro sea lo suficientemente grande, para que a velocidad más baja de la esperada para el medio, no impida detectar los elementos anómalos que se desean localizar. Por todo ello, es recomendable tener un conocimiento previo de las características del medio a estudiar. • POSICIÓN INICIAL DE LA SEÑAL. El programa permite seleccionar el tiempo de inicio de la ventana temporal. Este parámetro debe ajustarse antes de empezar con la medición. Conviene hacerlo situando la antena sobre el medio para asegurar que la primera reflexión recibida queda dentro de la ventana temporal (Conyers y Goodman, 1997) • NÚMERO DE PUNTOS POR TRAZA. Este parámetro indica por cuantos puntos está compuesta una traza, para obtener una buena representación de la misma. Este parámetro está relacionado con el rango, de manera que si se tiene un rango de 100ns y el número de puntos por traza es de 1024, como en la figura 3.18, se tienen 10 puntos cada nanosegundo para construir la traza. Esto indica que para obtener una buena resolución en el radargrama, es aconsejable si el rango es alto, tener un elevado número de puntos por traza. • FRECUENCIA DE LA ANTENA. Indica a qué frecuencia está emitiendo la antena. En el caso de la figura 3.18 la antena emite a una frecuencia de 400 MHz. • GANANCIA. El objetivo de aplicar esta herramienta es contrarrestar el efecto de atenuación que se produce por la distancia. Para ello amplificamos la señal que recibe el georradar, aumentando la amplitud de las reflexiones procedentes de tiempo de propagación mayores. Es importante saber que cuando amplificamos la señal, también se amplifica el ruido. PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 51 • PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN. Es el límite de profundidad hasta el cual un reflector puede ser detectado. A profundidades mayores de penetración se obtienen menores resoluciones. • CONSTANTE DIELÉCTRICA. La constante dieléctrica, es la magnitud física en la que se basa el georradar y representa la permitividad al paso de un impulso electromagnético con respecto a la permitividad que presenta el vacío para pasar de tiempos de propagación a profundidad. En la práctica esta constante depende de la conductividad eléctrica, la que se define como la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, y del espesor de material atravesado. 3.3.6.- ¿Cómo obtenemos las propiedades dieléctricas? En este apartado se describe de qué manera obtener las propiedades dieléctricas del medio a partir de los datos obtenidos con el georradar. Con el espesor de la probeta (h) y el tiempo (∆t) que tarda en recorrer 2h (ida y vuelta) se obtiene la velocidad: Se relaciona con la siguiente fórmula, en la cual la velocidad del medio depende de las constantes dieléctricas, obteniendo la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas: De manera que ya se puede obtener la constante dieléctrica: (10) (9) (8) PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 52 3.4.- EL RESISTÓGRAFO. 3.4.1.- Introducción. La siguiente técnica que se describe y se utiliza en este proyecto para la realización de ensayos, es otra metodología que se usa para el diagnóstico del estado de la madera en estructuras in situ, como así lo han sido todas las descritas en los apartados anteriores. Según se cita en el Tomo I de “Jornadas de investigación en construcción” de Eduardo Torroja, se trata de una técnica de diagnóstico del estado de la madera en estructuras existentes, utilizando una tecnología conocida y empleada en la ingeniería de montes para el diagnóstico de madera viva, que se remonta a los años 80, el resistógrafo, pero aplicando una metodología específica para la localización y evaluación de daños en elementos estructurales de edificios construidos. Como queda claro a lo largo de este estudio, no es la única técnica que se utiliza para comprobar de una forma objetiva la pérdida de anclaje de un árbol, pero sí que es el aparato cuya utilización se ha generalizado más en toda Europa. Se inventó en Alemania, y posteriormente se ha convertido en una herramienta habitual de las administraciones públicas y de las empresas de mantenimiento. Se presenta como un método de inspección no destructivo, bastante interesante para aplicación sobre estructuras en servicio, principalmente cuando éstas tienen interés patrimonial. Los orígenes de las técnicas resistográficas aplicadas a la madera se remontan a 1985 (Acuña 2008), fecha en la que fue utilizado para el estudio del estado de conservación de postes en Alemania, en la medición de los perfiles de densidad en paneles compuestos de madera, etc. Posteriormente fue empleado en la valoración del arbolado en pie, gracias a su particularidad de tratarse de una técnica no destructiva, así como para la determinación de la densidad de diferentes tipologías de madera. Existen resultados de trabajo realizados sobre todo por autores alemanes, portugueses e italianos, si bien pocos, o muy pocos, presentan una metodología científica insuficientemente rigurosa, limitándose a realizar descripciones de la técnica. Así, hasta ahora se trata de una técnica incipiente y en España, comienza a ser una técnica conocida, y en los últimos años varios grupos de investigación han trabajado sobre ella, destacándose los proyectos de investigación de la Universidad de Valladolid, la Universidad de Santiago de Compostela y los de la Universidad Politécnica de Valencia, en los cuales esta técnica está siendo experimentada por diferentes grupos de nuestro país, tanto en laboratorio como a pié de obra. Estos estudios están orientados al desarrollo de una metodología específica para la localización y evaluación de daños en elementos estructurales, con el objetivo de desarrollar una sistemática normalizada en la inspección y análisis de piezas estructurales degradadas susceptibles de ser PFG MATERIAL Y EQUIPOS EMPLEADOS. 53 aplicadas in situ; así como en el análisis de la calidad resistente tal como expone Capuz (2003), Álvarez (2005) y Morales y Jaramillo (2008). Cabe decir, que la interpretación de los perfiles resistográficos llevada a cabo por Rinn es uno de los trabajos más minuciosos desarrollados hasta el momento, y sienta las bases para la realización de nuestro estudio. El resistógrafo se clasifica como una técnica pseudo-no destructiva para el evaluar el estado de conservación de elementos estructurales de madera, como se ha citado anteriormente, debido a que las perforaciones que realiza son casi inapreciables. Dicho equipo presenta la gran ventaja de ser portátil, presentándose así como una herramienta especialmente adecuada para la inspección de estructuras en servicio. 3.4.2.- Partes del equipo. El resistógrafo consta de dos partes diferenciadas; el instrumento de perforación y unidad electrónica (figura3.19). El instrumento de perforación consta de un mango a partir del cual se controla el proceso de perforación (figura 3.20). Para el desarrollo de este estudio se ha utilizado el resistógrafo IML RESI B300. 1 .- Instrumento de perforación. 2.- Zona de salida de aguja perforadora. 3.- Unidad electrónica. Figura 3.19.Partes del resistógrafo. 1 2 3 PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 60 Se ha determinado la densidad de la madera a estudiar de acuerdo a la norma UNE 56.531 con los datos obtenidos en laboratorio que se muestran en la tabla 4.2. Tabla 4.2. Datos para el cálculo de la densidad de la madera. MADERA PROBETA MASA INICIAL a b l Mobila 1 1639,44 12 10,5 25 En la tabla 4.3, se muestra la sección en testa de las 20 probetas para poder conocer su sección de escuadría y de corte. Tabla 4.3. Sección de las probetas ensayadas. PROBETAS ENSAYADAS MADERA MOBILA – DIMENSIONES 25x25x10,5 cm Probeta M - 1 Probeta M - 2 Probeta M - 3 Probeta M - 4 Probeta M - 5 Probeta M - 6 Probeta M - 7 Probeta M - 8 Probeta M - 9 Probeta M - 10 PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 61 PROBETAS ENSAYADAS MADERA MOBILA – DIMENSIONES 25x25x10,5 cm Probeta M - 11 Probeta M - 12 Probeta M - 13 Probeta M - 14 Probeta M - 15 Probeta M - 16 Probeta M - 17 Probeta M - 18 Probeta M - 19 Probeta M - 20 4.3.- ENSAYO MEDIANTE LA TÉCNICA DE GEORRADAR. Mediante la técnica del georradar vamos a analizar las variaciones en las señales electromagnéticas emitidas y registradas tras la reflexión en la madera, para posteriormente analizar los resultados y obtener características sobre la anisotropía de la misma. PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 62 4.3.1.-Equipo empleado. El equipo empleado durante el ensayo pertenece a AIDICO y está fabricado por la empresa GSSI (Geophysical Survey Systems Inc.) Está compuesto por una antena monoestática (figura 3.9. Componentes del georradar Sir 3000 (GSSI)) de 2GHz, la unidad central y el software para el tratamiento de los datos. El modelo de la antena empleada es 6200 de la empresa GSSI (figura 4.1). Las principales características de esta antena son: Frecuencia: 2000MHz = 2GHz. Peso: 0.49Kg Dimensiones: 104.5 x 91.5 x 154.7 mm. Peso del cable que enlaza antena y unidad central: 0.96Kg. Rango de profundidad: 0.4m Todas las antenas de la casa GSSI son compatibles con el equipo SIR 3000. (Fuente Casa GSSI http://www.geophysical.com/sir3000.htm) Figura 4.1. Antena monoestática. La unidad central es el modelo SIR 3000, está compuesta por una sola pieza donde lleva la memoria y el monitor, está diseñado para el empleo de un solo usuario (GSSI). Las características de la unidad central son: EMISOR RECEPTOR PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 63 Formato de datos: RADAN (DZT) Memoria interna: 2Gb y admite tarjetas de memoria de la empresa CF de hasta 2Gb. Número de canales: 1 Pantalla: TFT 8:4 de resolución 800x600 y 64k colores. Idiomas: inglés, francés, italiano, alemán, español, japonés y chino. Temperatura de funcionamiento: -10°C a 40°C. Peso: 4.1Kg incluida la batería. Dimensiones: 31.5x22x10.5 cm. Es resistente al agua. (Fuente Casa GSSI http://www.geophysical.com/sir3000.htm) El software para el tratamiento posterior de los datos tiene un precio elevado y pertenece a empresa GSSI. 4.3.2.- Calibración de la antena empleada durante el ensayo. A la hora de realizar el ensayo lo primero a tener en cuenta es que hay que calibrar el equipo a emplear, para obtener unos resultados lo más precisos posibles. El calibrado consiste introducir en la cabecera del equipo los parámetros estudiados anteriormente, los cuales se detallan en la figura 3.18. Ejemplo de cabecera de registro del georradar (Fuente GSSI: Modelo SIR 3000), particularmente para el presente estudio. En la tabla 4.4. Parámetros del equipo, se muestran los parámetros del equipo empleado para el ensayo. Tabla 4.4. Parámetros del equipo PARÁMETROS DEL EQUIPO SIR 3000 DURANTE EL ENSAYO Frecuencia a la que emite la antena: 2GHz Range gain (función de ganancia): 0,0 Vert. IIR LP N: 2F=2700MHz Vert. IIR HP N: 500MHz Número de probetas: 20 Scans/second (trazas por segundo): 80 Bits/sample (): 16 Samples/scan (): 512 Range (rango) 6 ns Position (posición inicial de la señal) -0,5 ns Posición del equipo SIR 3000: Balance: -14,63 Superficie: 14,63 cm 2 PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 64 4.3.3.- Toma de datos. En este apartado se describe la manera de adquirir los datos con el equipo de georradar. Una vez calibrado el equipo, se coloca la antena sobre la probeta y se realiza la medición mediante método estático y en cuatro posiciones distintas: • Caso 1: De cara. El campo eléctrico oscila en dirección paralela a las fibras. (Figura 4.2.A). • Caso 2: De cara. El campo eléctrico oscila en dirección perpendicular a las fibras. (Figura 4.2.B). • Caso 3: De testa. (Figura 4.2.C). • Caso 4: De canto. (Figura 4.2.D). Representación: Dirección en la que oscila el campo eléctrico. Dirección de la fibra. A PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 65 Figura 4.2. Casos en función de la posición de la antena. Como se ha dicho en apartados anteriores, a la hora de realizar los ensayos se puede colocar bajo la probeta un reflector metálico (figura 4.3.), para amplificar la señal y poder obtener la onda reflejada con la mínima pérdida de energía posible a lo largo de su recorrido. REFLECTOR METÁLICO B C D PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 66 Figura 4.3. Antena colocada en el canto con reflector metálico. La antena realizará una medición por probeta variando su posición en cada uno de los cuatro casos, con y sin reflector. Es en este momento cuando se produce el fenómeno de reflexión que se ha explicado en el apartado 3.3.1.- Teoría de propagación de ondas. REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN, donde se muestra el proceso que sigue la onda desde que sale de la antena emisora, atraviesa la madera, y se refleja en el plano de cambio de medio, hasta que es captada finalmente por el receptor de la antena. Durante este proceso el georradar almacena los datos proporcionados en cada una de las lecturas, las cuáles se pueden observar mediante el software específico RADAN (GSSI). Este programa permite obtener los radargramas (figura 4.4.A), y a partir de ellos sus trazas (figura 4.4.B), en la resulta más sencillo diferenciar la onda directa de la reflejada (figura 4.5). Figura 4.4. Radargrama y traza del caso IV con reflector metálico. Reflector metálico. A B Amplitud Tiempo (ns) Amplitud Tiempo (ns) PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 67 Figura 4.5. Zona aproximada ocupada por la onda directa y onda reflejada. La información que nos proporcionan los radargramas y trazas corresponde a las amplitudes y tiempos de la onda en los diferentes instantes de su propagación a través de las probetas de madera mobila. Así, a cada punto que compone la traza, le corresponde una amplitud y tiempo determinados. Ante la gran variedad de tiempos existentes a lo largo de los diferentes puntos que componen la traza, para la realización de los ensayos resulta necesario establecer un criterio común que permita posteriormente poder comparar resultados con otros autores que hayan empleado el mismo criterio de medición. Estos criterios serán: • En primer lugar, y para todos los casos, se establece que la toma de datos se realizará en la toma de datos del radargrama o traza en el que se emplea reflector metálico. • El siguiente criterio se fija para los casos 1 y 2, en los que se toman dos tiempos. Por un lado, el tiempo de salida de la onda directa (T d ) y, por el otro, el tiempo de llegada de la onda reflejada (T r ), así como las amplitudes correspondientes a esos dos puntos (A d , A r ). En la figura 4.6. se muestra un ejemplo de toma de datos para el caso 1, siendo similar al que se sigue para el caso 2. y x ZONA APROXIMADA DE LA ONDA DIRECTA ZONA APROX. ONDA REFLEJADA Amplitud Tiempo (ns) PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 68 Figura 4.6. Ejemplo de toma de datos correspondiente al caso 1. • El tercer criterio se impone para los casos 3 y 4 donde se toman tres puntos. Un primer punto correspondiente al tiempo de salida de la onda directa (T d ), y dos tiempos de llegada de la onda reflejada (T r1 ,T r2 ), así como las amplitudes correspondientes a esos tres puntos (A d , A r1 , A r2 ). En la figura 4.7. se muestra un ejemplo de toma de datos correspondiente al caso 4, siendo similar para el caso 4. TRAZA CON REFLECTOR (Toma de datos). TRAZA SIN REFLECTOR. Td, Ad Tr, Ar Tiempo de propagación (ns) Tiempo de propagación (ns) Amplitud Amplitud PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 69 Figura 4.7. Ejemplo de toma de datos correspondiente al caso 4. • El cuarto y último criterio consiste en normalizar los datos de la amplitud, de modo que todos los valores de ésta que se consideran en los cálculos es el resultado de realizar el cociente entre la amplitud obtenida directamente de la traza y la amplitud de la emisión al aire (A ea = 2776). Td, Ad Tr1, Ar1 Tr2, Ar2 TRAZA CON REFLECTOR (Toma de datos). TRAZA SIN REFLECTOR. T iempo de propagaci ó n (ns) Amplitud Tiempo de propagación (ns) Amplitud PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 76 Cuando se ha finalizado el proceso de perforación para que la aguja vuelva a realizar el recorrido inverso y se introduzca de nuevo en el equipo se deben mantener pulsados simultáneamente el gatillo del mango de sujeción (figura 4.9 Dispositivos de accionamiento de la perforación) y el dispositivo situado en la parte posterior con el nombre de REVERSE (figura 4.15). Si en algún momento no se mantiene pulsado simultáneamente alguno de los dos dispositivos, el proceso de retroceso de la aguja a su posición inicial se verá interrumpido. . Figura 4.15. Botón Reverse. Una vez que la aguja se encuentra nuevamente en el interior del equipo, éste se encuentra en situación de volver a realizar una nueva perforación. La medición realizada queda memorizada en la unidad central, y los datos obtenidos se pueden estudiar con la ayuda de un programa específico del equipo, cuyo software es gratuito, recibiendo estas lecturas el nombre de resistogramas (figura 4.16). En el resistograma se muestra: • Amplitud (Amplitude): situada en el eje vertical de la gráfica, se mide en tanto por ciento (%) y expresa la cantidad de energía que necesita el equipo para mantener una velocidad constante en la penetración. • Profundidad de penetración (Drilling depth): situada en el eje horizontal de la gráfica, se mide en cm y expresa la longitud que penetra la aguja. PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 77 • Figura 4.16. Resistograma. Los resistogramas obtenidos con un ángulo de 90° reflejan fielmente la geometría interna de la madera (Álvarez, 2005), es por ello que el primer paso a seguir en la obtención de los datos consiste en descartar aquel perfil que presenta anomalías, para que a la hora de sacar conclusiones no se tengan en cuenta ya que si no desvirtuarían los valores medios. Una vez revisados todos los resistogramas de este ensayo y comprobado la inexistencia de anomalías, se consideran todos válidos. Ahora es necesario extraer la parte del resistograma que pertenezca al momento en el que la aguja se desplaza por el aire, que será al principio y final de la perforación (figura 4.17). Este proceso se refleja de manera clara en las figuras 4.16 y 4 .17. Figura 4.17. Valores del resistograma en función del medio atravesado. Amplitud Profundidad de penetración 0 5 10 15 20 0,0 0,4 0,8 1,1 1,5 1,9 2,3 2,7 3,0 3,4 3,8 4,2 4,6 4,9 5,3 5,7 6,1 6,5 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,7 9,1 9,5 Amplitud ( %) Profundidad de penetración (cm) AIRE (Valor 0) MADERA. (Valor > 0) A I R E Final de perforación. Inicio de perforación. PFG EL ESTUDIO CIENTÍFICO. 78 Y el último paso consiste en quitar 1/6 al principio del resistograma y otro 1/6 al final, después de quitar lo correspondiente al desplazamiento en el aire, de manera que el resultado del resistograma final sería el correspondiente a la figura 4.18. Figura 4.18. Resistograma final. Para plasmar los diferentes datos obtenidos se han confeccionado unas tablas tipo, completadas con los datos de la probeta correspondiente. En dichas tablas se muestran los resistogramas obtenidos en cada una de las mediciones, teniendo en cuenta que cada probeta tiene asociado un resistograma en cara y otro en canto. Tras revisar los datos se han obtenido variables estadísticas como la media y la desviación típica, cuyo valor también es reflejado. A continuación, en la tabla 4.6. se muestra un ejemplo de la tabla citada anteriormente con los resistogramas obtenidos en la perforación en cara y canto de la probeta 1. El resto de tablas correspondientes a las demás probetas se incluyen en el ANEXO II. 0 5 10 15 20 2,9 3,1 3,3 3,4 3,6 3,8 4,0 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,0 5,2 5,4 5,6 5,7 5,9 6,1 6,3 6,4 6,6 6,8 7,0 7,1 7,3 7,5 7,7 7,8 8,0 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) 6,7 17,3 0 5 10 15 20 5,4 5,7 6,0 6,4 6,7 7,0 7,3 7,7 8,0 8,3 8,7 9,0 9,3 9,6 10,0 10,3 10,6 11,0 11,3 11,6 11,9 12,3 12,6 12,9 13,3 13,6 13,9 14,2 14,6 14,9 15,2 15,5 15,9 16,2 16,5 16,9 17,2 17,5 17,8 18,2 18,5 18,8 19,2 19,5 19,8 20,1 20,5 20,8 21,1 21,5 21,8 22,1 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforando en Canto 13,7 13,7 3,9 0 5 10 15 3,1 3,5 3,8 4,1 4,4 4,8 5,1 5,4 5,8 6,1 6,4 6,7 7,1 7,4 7,7 8,1 8,4 8,7 9,0 9,4 9,7 10,0 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm Perforando en Cara PROBETA 1 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 13,7 17,3 VALOR MÍNIMO 3,9 6,7 MEDIA 7,737 9,757 DESVIACIÓN TÍPICA 2,617 1,905 PROBETA 1 Resistograma perforando en cara Resistograma perforando en ca nto Resistograma perforando en cara Resistograma perforando en cara Tablas con los valores característicos Tabla 4. 6 . Ejemplo tabla de análisis de los datos obtenidos por el resistógrafo. Probeta 1. PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 80 5.- INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 81 En este punto se hace un análisis de los resultados obtenidos con el georradar y el resistógrafo. En primer lugar se estudian los datos obtenidos por el georradar y en segundo lugar se analizan los datos obtenidos con el resistógrafo. 5.1.- GEORRADAR. El análisis consiste en, una vez calculados los datos estadísticos tales como media y la desviación típica, se expondrá si esos datos son representativos de la anisotropía de la madera. Siempre se comparan datos del caso 1 con el caso 2 y por otro lado, los datos del caso 3 con el 4, debido a que, como se indica en la figura 5.1, si se coloca la antena en la cara o en el canto, no estamos obteniendo resultados relativos a la misma dimensión de la probeta, es decir, al comparar en caso 1 con el caso 2, la distancia a estudiar son 10,5 cm, mientras que si se compara el caso 3 con el caso 4, la distancia es de 25cm, en ambos. Figura 5.1. Dimensiones de la probeta de madera mobila. 10,5cm 25cm 25cm PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 82 5.1.1.- caso 1 versus caso 2. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN En este punto se analizan las velocidades de propagación de las ondas, para el caso 1 y caso 2. En la figura 5.2., se muestran las velocidades de propagación de las probetas correspondientes al caso 1 y caso 2, siempre empleando reflector metálico. Figura 5.2. Velocidad de propagación caso 1 y caso 2. Tabla 5.1. Datos estadísticos de la velocidad caso 1 y caso 2. VELOCIDAD CASO 1 2 MEDIA 19,867 20,03 DESVIACIÓN TÍPICA 0,206 0,2863 Con los datos obtenidos en la tabla 5.1 se puede afirmar que la velocidad de propagación en ambos casos tiene valores muy próximos y, con esos mismo datos se establece que la relación entre las velocidades es: V 1 /V 2 = 0,992 con una desviación típica de 0,0156. 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Velocidad de propagación (cm/ns) Nº de probetas CASO 1 CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 83 CONSTANTE DIELÉCTRICA En la figura 5.3 se representan las constantes dieléctricas si el campo oscila paralelo (caso 1) y perpendicular a las fibras (caso 2) y en la tabla 5.2 se muestran los valores estadísticos representativos de la constante dieléctrica como son la media y la desviación típica. Figura 5.3. Constantes dieléctricas caso 1 y caso 2. Tabla 5.2. Datos estadísticos de la constante dieléctrica caso 1 y caso 2. CONSTANTE DIELÉCTRICA CASO 1 2 MEDIA 2,279 2,244 DESVIACIÓN TÍPICA 0,047 0,063 Analizando la tabla 5.2 se obtiene que la relación entre la constante dieléctrica es: ε 1 / ε 2 = 1,01 con una desviación típica de 0,03. Se puede comprobar la gran proximidad de los valores, de lo que se extrae que con la antena de 2GHz empleada para el estudio no se puede analizar la anisotropía de la madera, debido a que con independencia de si la onda emita es paralela o perpendicular a las fibras no se aprecian diferencias en sus constantes dieléctricas. 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Constante dieléctrica Nº de probetas CASO 1 CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 84 AMPLITUDES El valor de las amplitudes se ha normalizado con la emisión al aire, y se han representado en la figura 5.4, tanto los valores de la onda directa (Ad) como de la onda reflejada (Ar), para el caso 1 y caso 2. Figura 5.4. Amplitudes normalizadas de las ondas directas y de las ondas reflejadas para el caso 1 y caso 2. Tras estudiar la figura 5.4 se afirma que la amplitud de la onda directa es siempre mayor que la amplitud de la onda reflejada, independientemente del caso que se trate. También se aprecia que la amplitud de las ondas, tanto la directa como en la reflejada es mayor en el caso 2, perpendicular a las fibras. En la tabla 5.3 se recogen los datos estadísticos referentes a las amplitudes normalizadas para ambos casos, tanto la directa como la reflejada. Tabla 5.3. Datos estadísticos de las amplitudes normalizadas de las ondas directas y reflejadas para el caso 1 y caso 2. AMPLITUD NORMALIZADA CASO 1 2 Ad Ar Ad Ar MEDIA 0.720 0,219 0,820 0,45 DESVIACIÓN TÍPICA 0,017 0,005 0,024 0,118 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Amplitud normalizada Nº de probetas Ad CASO 1 Ar CASO 1 Ad CASO 2 Ar CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 85 De la tabla 5.3 se obtiene que la relación entre las amplitudes: • Ad 1 / Ad 2 = 0,88, con una desviación típica máxima de 0,02; • Ar 1 / Ar 2 = 0,49, con una desviación típica máxima de 0,12. Este último dato sirve para determinar que en el caso de la onda directa, como la desviación típica es baja, se puede considerar que estos datos son representativos de las amplitudes normalizadas para el caso de la madera mobila. Por otro lado, en el caso de la onda reflejada la desviación típica es mayor, debido a la dificultad de su lectura y no se podría decir que son representativos de la amplitud. Además estos últimos valores obtenidos nos sirven para poder comparar con otros autores. 5.2.1.- Caso 3 versus caso 4. En los caso 3 y 4, se han obtenidos dos valores para los tiempos de la onda reflejada T r1 y T r2 , los cuales no se representaran mediante las gráficas, ya que no nos aporta información relevante a la hora de estudiar la velocidad y a constante dieléctrica, pero si tendremos en cuenta las amplitudes de dichos tiempo. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN En la figura 5.5 se muestra la velocidad de propagación obtenidos para el caso 3 y caso 4. Figura 5.5. Velocidad de propagación V r1 para el caso 3 y caso 4. 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Velocidad de propagación (cm/ns) Número de probetas CASO 3 CASO 4 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 92 Una vez que se han realizado los ensayos, se han procesado e interpretado los datos se puede afirmar que: • Con la técnica del georradar utilizando una antena de 2 GHz empleada en el proyecto, no se pueden obtener datos de la anisotropía de la madera, ya que la relación entre las constantes dieléctricas, emitiendo el campo de forma paralela o perpendicular a las fibras es siempre en torno a la unidad. Esto presenta una ventaja a la hora de emplear ésta técnica con la antena de 2 GHz en madera mobila en el caso de una estructura en servicio. • En la introducción a este proyecto se proporcionaron algunas fotografías de dos edificaciones importantes de la ciudad valenciana. En estos edificios se apreciaba la presencia de elementos de madera con superficies inaccesibles para el estudio de su estado. El hecho de que en la interpretación de datos obtenidos por el georradar proporcione valores aproximados o incluso iguales en algunos casos, indica que la técnica no destructiva del georradar resulta efectiva para la comprobación del estado de los elementos de madera mobila, pues independientemente de la superficie a la que se pueda acceder, los valores que se obtienen son similares. • Sin embargo el empleo del georradar presenta el gran inconveniente de que es un equipo muy caro al igual que el software necesario para la obtención de los radargramas y trazas. Resulta de importancia resaltar la gran complejidad de uso que presenta el programa, así como la toma de datos en las diferentes trazas. Además pocas son las utilidades que se le puede dar al programa, salvo la simple lectura de las mediciones obtenidas. • Con la técnica del resistógrafo se pueden obtener registros puntuales del estado interno de la madera y de la anisotropía de la misma en ese punto. Así, debido a que realiza una medición muy puntual, será eficiente cuando se pretende obtener valores medios. Es importante resaltar la diferencia entre los dos resistogramas obtenidos de una misma probeta, en el caso de perforación en canto y cara, siendo más irregular en el caso de perforación en cara, donde claramente se puede apreciar los diferentes instantes en los que la aguja perforadora atraviesa los diferentes anillos. PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 93 • A diferencia del georradar, el resistógrafo tiene un procesado de datos en el ordenador más sencillo, sin embargo la realización de las mediciones es más costosa y lenta que las realizadas con el georradar. • El equipo de georradar es un equipo caro y el software que se necesita para el tratamiento de los datos tiene un precio elevado y no se puede utilizar en varios ordenadores a la vez, mientras que el del resistógrafo sí se puede utilizar en varios ordenadores a la vez. PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 94 7. BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA APLICABLE. PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 95 BIBLIOGRAFÍA Acuña, L.; Barranco, I; Casado, M.; Martínez, C.; González, A “Análisis y validación de la técnica resistográfica aplicada a la madera estructural” 11º Congreso español de END. Gijón. Acuña L., Basterra L.A. , Casado M., López G., Ramón-Cueto G., Relea E., Martínez C., González A., (2010) ” Aplicación del resistógrafo a la obtención de la densidad y la diferenciación de especies de madera ”. Acuña Rello L., Díez Barra R., Casado Sanz M., Llorente Fernández A., Lázaro Sánchez Mª T., Basterra Otero A., Relea Ganga E., Cueto Ramón G., “Clasificación de madera estructural de p. pinaster mediante ultrasonidos”. Acuña L., Díez,R., Martín L., Casado M., Basterra A., Ramón G., Relea E. (2007) “La técnica de transmisión ultrasónica aplicada a la madera estructural” 11º Congreso español de END. Gijón. Álvarez A., Basterra A., Casado Sanz M., Acuña Rello L., “Aplicación del resistógrafo al diagnóstico de elementos singulares en estructura de madera” 1ª Jornada de Investigación en construcción. Instituto Eduardo Torroja. Basterra L.A., Acuñ a L., Casado M., Ramón -Cueto G., López G. 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Hermoso Prieto E., (2010)” Experiencias en la evaluación no destructiva orientada a la caracterización de la madera estructural” Javier López A., Yolanda Genes P. y Adolfo López J.V “Evaluación no-destructiva de la densidad de la madera de árboles vivos en pié de Eucalyptus grandis utilizando el resistógrafo”. Jerónimo Araújo Botelho Júnior. "Avaliação não destrutiva da capacidade resistente de estruturas de madeira de edifícios antigos” K. Denzler, Julia. “Machine strength grading – an overview over existing machines”. Lasagabaster Gómez J.I., Azkarate Garai-Olaun A., Cámara Muñoz L., Latorre GonzálezMoro P., (2002) “Catedral de Santa María. Vitoria-Gasteiz. Plan Director de Restauración”. Rodríguez Abad, Isabel (2009) “Evaluación de la técnica no destructiva del georradar para la inspección, diagnóstico y análisis resistente de la madera”. Tesis doctoral. Rodríguez Liñán C., Morales Conde Mª J., Rubio de Hita P., Pérez Gálvez F. (2011) “Inspección mediante técnicas no destructivas de un edificio histórico: oratorio San Felipe Neri (Cádiz)”. Soler Burillo, Manuel (2001) “Mil maderas”. Touza Vázquez M.C., (2007) “Experiencias en la evaluación no destructiva orientada a la caracterización de la madera estructural”. Curso construcción en madera. PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 97 NORMATIVA APLICABLE UNE-EN 1.912: 2005 + A2: 2008. “Madera estructural. Clase resistente”. UNE 56.504: 1973. “Nomenclatura de las principales maderas comerciales extranjeras de coníferas”. UNE-EN 13.556: 2004. “Madera aserrada y madera en rollo. Nomenclatura de las maderas utilizadas en España”. UNE-EN 14.081-1: 2006. “Estructuras de madera. Madera estructural con sección transversal rectangular clasificada por su resistencia. Parte 1: Requisitos generales”. UNE-EN 13.183-1: 2002. “Contenido de humedad de una pieza de madera aserrada. Parte 1: Determinación por el método de secado en estufa”. UNE-EN 56.531: 1977. “Características físico-mecánicas de la madera. Determinación del peso específico” PFG ANEXO I. 98 8. ANEXO I. PFG 99 CASO I: EL CAMPO MAGNÉTICO OSCILA EN DIRECCIÓN PARALELA A LAS FIBRAS. T R A Z A Tipo de madera: Mobila. Dimensión de las probetas: 25 x 25 x 10,5 cm Representación con uso de reflector: Sí. Datos obtenidos: Tiempos y amplitud. Datos calculados: Velocidad y constante dieléctrica. Fórmulas empleadas: Velocidad. Constante dieléctrica. TABLA DE DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS REALIZADOS. PROBETA t(D) ns A t(R) ns A V (cm/ns) ε 1 1,93 0,73 3,00 0,22 19,63 2,34 2 1,95 0,74 3,00 0,21 20,00 2,25 3 1,94 0,73 2,99 0,15 20,00 2,25 4 1,94 0,72 3,00 0,32 19,81 2,29 5 1,95 0,73 3,01 0,3 19,81 2,29 6 1,95 0,74 3,00 0,17 20,00 2,25 7 1,94 0,75 2,98 0,29 20,19 2,21 8 1,94 0,73 3,00 0,29 19,81 2,29 9 1,94 0,68 3,00 0,22 19,81 2,29 10 1,95 0,70 3,01 0,28 19,81 2,29 11 1,95 0,72 3,00 0,27 20,00 2,25 12 1,94 0,71 3,02 0,29 19,44 2,38 13 1,96 0,72 3,03 0,21 19,63 2,34 14 1,97 0,74 3,01 0,22 20,19 2,21 15 1,98 0,72 3,03 0,22 20,00 2,25 16 1,97 0,71 3,03 0,20 19,81 2,29 17 1,97 0,73 3,02 0,14 20,00 2,25 18 1,97 0,71 3,04 0,20 19,63 2,34 19 1,96 0,70 3,03 0,18 19,63 2,34 20 1,99 0,71 3,03 0,23 20,19 2,21 MEDIA DE LA MUESTRA 1,954 0,720 3,011 0,219 19,867 2,279 DESVIACIÓN TÍPICA 0,016 0,017 0,016 0,050 0,206 0,047 AMPLITUD DE EMISIÓN AL AIRE: 2776 Tabla 8.1. Caso 1: Dirección paralela a las fibras. R A D A R G R A M A PFG 100 CASO I I : EL CAMPO MAGNÉTICO OSCILA EN DIRECCIÓN P ERPENDICULAR A LAS FIBRAS. T R A Z A Tipo de madera: Mobila. Dimensión de las probetas: 25 x 25 x 10,5 cm Representación con uso de reflector: Sí. Datos obtenidos: Tiempos y amplitud. Datos calculados: Velocidad y constante dieléctrica. Fórmulas empleadas: Velocidad. Constante dieléctrica. TABLA DE DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS REALIZADOS. PROBETA t(D) ns A t(R) ns A V (cm/ns) ε 1 1,93 0,80 3,00 0,49 19,63 2,34 2 1,94 0,86 2,99 0,52 20,00 2,25 3 1,93 0,85 2,99 0,32 19,81 2,29 4 1,94 0,80 3,00 0,36 19,81 2,29 5 1,93 0,87 2,99 0,65 19,81 2,29 6 1,93 0,85 2,99 0,58 19,81 2,29 7 1,94 0,84 2,99 0,68 20,19 2,21 8 1,93 0,83 2,99 0,67 19,81 2,29 9 1,93 0,78 3,01 0,56 19,44 2,38 10 1,94 0,82 2,98 0,51 20,19 2,21 11 1,93 0,81 2,98 0,59 20,00 2,25 12 1,94 0,81 2,98 0,59 20,19 2,21 13 1,96 0,79 3,00 0,38 20,19 2,21 14 1,98 0,83 2,99 0,30 20,79 2,08 15 1,98 0,79 3,02 0,42 20,19 2,21 16 1,97 0,82 3,02 0,42 20,00 2,25 17 1,98 0,82 3,02 0,34 20,19 2,21 18 1,97 0,82 3,00 0,40 20,39 2,17 19 1,97 0,83 3,02 0,37 20,00 2,25 20 1,98 0,81 3,02 0,42 20,19 2,21 MEDIA DE LA MUESTRA 1,950 0,820 2,999 0,450 20,019 2,244 DESVIACIÓN TÍPICA 0,020 0,024 0,014 0,118 0,284 0,063 AMPLITUD DE EMISIÓN AL AIRE: 2776 R A D A R G R A M A Tabla 8.2. Caso 2: Dirección perpendicular a las fibras. PFG 101 CASO I II : ANTENA COLOCADA EN LA TESTA . T R A Z A Tipo de madera: Mobila. Dimensión de las probetas: 25 x 25 x 10,5 cm Representación con uso de reflector: Sí. Datos obtenidos: Tiempos y amplitud. Datos calculados: Velocidad y constante dieléctrica. Fórmulas empleadas: Velocidad. Constante dieléctrica. TABLA DE DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS REALIZADOS. PROBETA t(D) ns A t(R) ns A V (cm/ns) ε 1 1,93 0,78 4,30 0,09 4,83 0,19 2 1,95 0,81 4,46 0,050 5,00 0,19 3 1,95 0,78 4,40 0,08 4,93 0,20 4 1,95 0,77 4,40 0,007 4,94 0,23 5 1,95 0,83 4,31 0,080 4,89 0,26 6 1,95 0,80 4,33 0,070 4,91 0,23 7 1,95 0,81 4,31 0,081 4,90 0,20 8 1,94 0,80 4,31 0,070 4,88 0,19 9 1,95 0,79 4,40 0,059 4,92 0,24 10 1,95 0,80 4,39 0,059 4,94 0,23 11 1,93 0,82 4,30 0,047 4,92 0,22 12 1,94 0,81 4,27 0,086 4,86 0,20 13 1,94 0,81 4,34 0,097 4,86 0,15 14 1,94 0,78 4,35 0,070 4,90 0,22 15 1,95 0,80 4,32 0,081 4,90 0,20 16 1,94 0,79 4,33 0,081 4,91 0,23 17 1,94 0,78 4,39 0,059 4,96 0,22 18 1,94 0,76 4,40 0,087 4,92 0,20 19 1,94 0,79 4,34 0,104 4,85 0,17 20 1,94 0,82 4,35 0,081 4,88 0,19 MEDIA DE LA MUESTRA 1,943 0,798 4,350 0,049 4,905 0,206 DESVIACIÓN TÍPICA 0,007 0,017 0,047 0,021 0,039 0,025 AMPLITUD DE EMISIÓN AL AIRE: 2776 R A D A R G R A M A Tabla 8.3. Caso 3: De testa. PFG ANEXO II. 108 PROBETA 5 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 12,5 19,6 VALOR MÍNIMO 3,5 6,7 MEDIA 7,665 10,445 DESVIACIÓN TÍPICA 2,180 2,316 6,7 19,6 0 5 10 15 20 25 5,7 5,9 6,1 6,4 6,6 6,8 7,0 7,3 7,5 7,7 8,0 8,2 8,4 8,6 8,9 9,1 9,3 9,6 9,8 10,0 10,2 10,5 10,7 10,9 11,2 11,4 11,6 11,8 12,1 12,3 12,5 12,7 13,0 13,2 13,4 13,7 13,9 14,1 14,3 14,6 14,8 15,0 15,3 15,5 15,7 15,9 16,2 16,4 16,6 16,9 17,1 17,3 17,5 17,8 18,0 18,2 18,4 18,7 18,9 19,1 19,4 19,6 19,8 20,0 20,3 20,5 20,7 21,0 21,2 21,4 21,6 21,9 22,1 22,3 22,6 22,8 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 3,5 12,5 0 2 4 6 8 10 12 14 3,3 3,6 3,8 4,0 4,2 4,5 4,7 4,9 5,1 5,4 5,6 5,8 6,1 6,3 6,5 6,7 7,0 7,2 7,4 7,7 7,9 8,1 8,3 8,6 8,8 9,0 9,3 9,5 9,7 9,9 10,2 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 109 PROBETA 6 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 15,7 16,5 VALOR MÍNIMO 3,9 5,9 MEDIA 7,988 9,249 DESVIACIÓN TÍPICA 2,625 2,245 5,9 16,5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5,5 5,7 6,0 6,2 6,4 6,7 6,9 7,1 7,3 7,6 7,8 8,0 8,2 8,5 8,7 8,9 9,2 9,4 9,6 9,8 10,1 10,3 10,5 10,8 11,0 11,2 11,4 11,7 11,9 12,1 12,4 12,6 12,8 13,0 13,3 13,5 13,7 13,9 14,2 14,4 14,6 14,9 15,1 15,3 15,5 15,8 16,0 16,2 16,5 16,7 16,9 17,1 17,4 17,6 17,8 18,1 18,3 18,5 18,7 19,0 19,2 19,4 19,6 19,9 20,1 20,3 20,6 20,8 21,0 21,2 21,5 21,7 21,9 22,2 22,4 22,6 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 3,9 15,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3,4 3,6 3,8 4,0 4,3 4,5 4,7 5,0 5,2 5,4 5,6 5,9 6,1 6,3 6,6 6,8 7,0 7,2 7,5 7,7 7,9 8,2 8,4 8,6 8,8 9,1 9,3 9,5 9,7 10,0 10,2 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 110 PROBETA 7 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 12,9 17,6 VALOR MÍNIMO 0,4 6,3 MEDIA 6,878 9,081 DESVIACIÓN TÍPICA 2,472 2,050 6,3 17,6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 5,7 5,9 6,2 6,4 6,6 6,8 7,1 7,3 7,5 7,7 7,9 8,2 8,4 8,6 8,8 9,1 9,3 9,5 9,7 10,0 10,2 10,4 10,6 10,9 11,1 11,3 11,5 11,8 12,0 12,2 12,4 12,7 12,9 13,1 13,3 13,5 13,8 14,0 14,2 14,4 14,7 14,9 15,1 15,3 15,6 15,8 16,0 16,2 16,5 16,7 16,9 17,1 17,4 17,6 17,8 18,0 18,3 18,5 18,7 18,9 19,1 19,4 19,6 19,8 20,0 20,3 20,5 20,7 20,9 21,2 21,4 21,6 21,8 22,1 22,3 22,5 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforada en Canto 0,4 12,9 0 2 4 6 8 10 12 14 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3 3,5 3,8 4,1 4,4 4,7 5,0 5,3 5,6 5,9 6,1 6,4 6,7 7,0 7,3 7,6 7,9 8,2 8,4 8,7 9,0 9,3 9,6 9,9 10,2 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 111 PROBETA 8 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 14,5 17,3 VALOR MÍNIMO 4,7 5,5 MEDIA 8,293 8,724 DESVIACIÓN TÍPICA 2,392 2,094 5,5 17,3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 5,6 5,8 6,1 6,3 6,5 6,7 7,0 7,2 7,4 7,6 7,9 8,1 8,3 8,5 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,9 10,1 10,3 10,5 10,8 11,0 11,2 11,4 11,7 11,9 12,1 12,3 12,6 12,8 13,0 13,2 13,5 13,7 13,9 14,1 14,4 14,6 14,8 15,0 15,2 15,5 15,7 15,9 16,1 16,4 16,6 16,8 17,0 17,3 17,5 17,7 17,9 18,2 18,4 18,6 18,8 19,1 19,3 19,5 19,7 20,0 20,2 20,4 20,6 20,8 21,1 21,3 21,5 21,7 22,0 22,2 22,4 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforada en Canto 14,5 4,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3,3 3,6 3,8 4,0 4,3 4,5 4,7 5,0 5,2 5,4 5,6 5,9 6,1 6,3 6,6 6,8 7,0 7,3 7,5 7,7 8,0 8,2 8,4 8,7 8,9 9,1 9,4 9,6 9,8 10,1 10,3 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforada en Cara PFG ANEXO II. 112 PROBETA 9 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 13,7 15,7 VALOR MÍNIMO 4,7 5,9 MEDIA 7,871 10,385 DESVIACIÓN TÍPICA 2,570 1,499 5,9 15,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5,6 5,9 6,1 6,3 6,5 6,8 7,0 7,2 7,4 7,7 7,9 8,1 8,3 8,6 8,8 9,0 9,2 9,5 9,7 9,9 10,1 10,3 10,6 10,8 11,0 11,2 11,5 11,7 11,9 12,1 12,4 12,6 12,8 13,0 13,3 13,5 13,7 13,9 14,2 14,4 14,6 14,8 15,1 15,3 15,5 15,7 15,9 16,2 16,4 16,6 16,8 17,1 17,3 17,5 17,7 18,0 18,2 18,4 18,6 18,9 19,1 19,3 19,5 19,8 20,0 20,2 20,4 20,7 20,9 21,1 21,3 21,5 21,8 22,0 22,2 22,4 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforada en Canto 4,7 4,7 13,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3,2 3,4 3,6 3,9 4,1 4,3 4,6 4,8 5,0 5,2 5,5 5,7 5,9 6,2 6,4 6,6 6,9 7,1 7,3 7,6 7,8 8,0 8,3 8,5 8,7 9,0 9,2 9,4 9,7 9,9 10,1 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 113 PROBETA 10 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 15,3 16,1 VALOR MÍNIMO 5,1 7,5 MEDIA 8,482 10,071 DESVIACIÓN TÍPICA 2,550 1,481 16,1 7,5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5,5 5,8 6,0 6,2 6,4 6,7 6,9 7,1 7,3 7,6 7,8 8,0 8,2 8,5 8,7 8,9 9,1 9,3 9,6 9,8 10,0 10,2 10,5 10,7 10,9 11,1 11,4 11,6 11,8 12,0 12,3 12,5 12,7 12,9 13,2 13,4 13,6 13,8 14,1 14,3 14,5 14,7 14,9 15,2 15,4 15,6 15,8 16,1 16,3 16,5 16,7 17,0 17,2 17,4 17,6 17,9 18,1 18,3 18,5 18,8 19,0 19,2 19,4 19,7 19,9 20,1 20,3 20,5 20,8 21,0 21,2 21,4 21,7 21,9 22,1 22,3 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 15,3 5,1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3,3 3,5 3,8 4,0 4,2 4,5 4,7 4,9 5,1 5,4 5,6 5,8 6,1 6,3 6,5 6,8 7,0 7,2 7,5 7,7 7,9 8,2 8,4 8,6 8,9 9,1 9,3 9,6 9,8 10,0 10,3 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 114 PROBETA 11 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 14,1 13,3 VALOR MÍNIMO 4,3 6,3 MEDIA 7,331 9,322 DESVIACIÓN TÍPICA 2,716 1,505 12,9 13,313,3 0 2 4 6 8 10 12 14 5,7 5,9 6,2 6,4 6,6 6,8 7,1 7,3 7,5 7,7 8,0 8,2 8,4 8,6 8,9 9,1 9,3 9,5 9,7 10,0 10,2 10,4 10,6 10,9 11,1 11,3 11,5 11,8 12,0 12,2 12,4 12,7 12,9 13,1 13,3 13,6 13,8 14,0 14,2 14,5 14,7 14,9 15,1 15,3 15,6 15,8 16,0 16,2 16,5 16,7 16,9 17,1 17,4 17,6 17,8 18,0 18,3 18,5 18,7 18,9 19,2 19,4 19,6 19,8 20,1 20,3 20,5 20,7 20,9 21,2 21,4 21,6 21,8 22,1 22,3 22,5 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 4,3 4,3 4,3 4,3 4,3 14,1 14,1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3,2 3,5 3,7 3,9 4,1 4,4 4,6 4,8 5,1 5,3 5,5 5,7 6,0 6,2 6,4 6,6 6,9 7,1 7,3 7,6 7,8 8,0 8,2 8,5 8,7 8,9 9,2 9,4 9,6 9,8 10,1 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 115 PROBETA 12 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 13,3 15,3 VALOR MÍNIMO 3,9 6,3 MEDIA 6,832 8,664 DESVIACIÓN TÍPICA 2,763 1,747 15,3 6,3 6,3 6,3 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,9 7,1 7,3 7,5 7,8 8,0 8,2 8,4 8,7 8,9 9,1 9,3 9,6 9,8 10,0 10,2 10,5 10,7 10,9 11,1 11,4 11,6 11,8 12,0 12,2 12,5 12,7 12,9 13,1 13,4 13,6 13,8 14,0 14,3 14,5 14,7 14,9 15,2 15,4 15,6 15,8 16,1 16,3 16,5 16,7 17,0 17,2 17,4 17,6 17,8 18,1 18,3 18,5 18,7 19,0 19,2 19,4 19,6 19,9 20,1 20,3 20,5 20,8 21,0 21,2 21,4 21,7 21,9 22,1 22,3 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 3,9 13,3 0 2 4 6 8 10 12 14 3,2 3,4 3,7 3,9 4,1 4,3 4,6 4,8 5,0 5,3 5,5 5,7 6,0 6,2 6,4 6,7 6,9 7,1 7,4 7,6 7,8 8,1 8,3 8,5 8,8 9,0 9,2 9,5 9,7 9,9 10,1 Amplitud (%) Profundidad de penetración Perforado en Cara PFG ANEXO II. 116 PROBETA 13 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 15,3 13,7 VALOR MÍNIMO 1,2 6,3 MEDIA 8,040 9,460 DESVIACIÓN TÍPICA 2,755 1,229 6,3 13,7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 5,5 5,8 6,0 6,2 6,5 6,7 6,9 7,1 7,4 7,6 7,8 8,1 8,3 8,5 8,7 9,0 9,2 9,4 9,7 9,9 10,1 10,3 10,6 10,8 11,0 11,2 11,5 11,7 11,9 12,2 12,4 12,6 12,8 13,1 13,3 13,5 13,8 14,0 14,2 14,4 14,7 14,9 15,1 15,4 15,6 15,8 16,0 16,3 16,5 16,7 16,9 17,2 17,4 17,6 17,9 18,1 18,3 18,5 18,8 19,0 19,2 19,5 19,7 19,9 20,1 20,4 20,6 20,8 21,1 21,3 21,5 21,7 22,0 22,2 22,4 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 15,3 1,2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3,24 3,532 3,824 4,116 4,408 4,7 4,992 5,284 5,576 5,868 6,16 6,452 6,744 7,036 7,328 7,62 7,912 8,204 8,496 8,788 9,08 9,372 9,664 9,956 10,248 10,54 10,832 11,124 11,416 11,708 12 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG ANEXO II. 117 PROBETA 14 FUNCIÓN PERFORANDO EN CARA CANTO VALOR MÁXIMO 15,3 16,9 VALOR MÍNIMO 5,1 6,3 MEDIA 8,664 10,862 DESVIACIÓN TÍPICA 2,612 1,949 6,3 16,9 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 5,7 5,9 6,1 6,4 6,6 6,8 7,0 7,3 7,5 7,7 7,9 8,2 8,4 8,6 8,9 9,1 9,3 9,5 9,8 10,0 10,2 10,5 10,7 10,9 11,1 11,4 11,6 11,8 12,1 12,3 12,5 12,7 13,0 13,2 13,4 13,6 13,9 14,1 14,3 14,6 14,8 15,0 15,2 15,5 15,7 15,9 16,2 16,4 16,6 16,8 17,1 17,3 17,5 17,8 18,0 18,2 18,4 18,7 18,9 19,1 19,3 19,6 19,8 20,0 20,3 20,5 20,7 20,9 21,2 21,4 21,6 21,9 22,1 22,3 22,5 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Canto 5,1 15,3 5,1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3,2 3,5 3,7 3,9 4,2 4,4 4,6 4,9 5,1 5,3 5,6 5,8 6,0 6,3 6,5 6,7 7,0 7,2 7,4 7,7 7,9 8,1 8,4 8,6 8,8 9,0 9,3 9,5 9,7 10,0 10,2 Amplitud (%) Profundidad de penetración (cm) Perforado en Cara PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 80 5.- INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 81 En este punto se hace un análisis de los resultados obtenidos con el georradar y el resistógrafo. En primer lugar se estudian los datos obtenidos por el georradar y en segundo lugar se analizan los datos obtenidos con el resistógrafo. 5.1.- GEORRADAR. El análisis consiste en, una vez calculados los datos estadísticos tales como media y la desviación típica, se expondrá si esos datos son representativos de la anisotropía de la madera. Siempre se comparan datos del caso 1 con el caso 2 y por otro lado, los datos del caso 3 con el 4, debido a que, como se indica en la figura 5.1, si se coloca la antena en la cara o en el canto, no estamos obteniendo resultados relativos a la misma dimensión de la probeta, es decir, al comparar en caso 1 con el caso 2, la distancia a estudiar son 10,5 cm, mientras que si se compara el caso 3 con el caso 4, la distancia es de 25cm, en ambos. Figura 5.1. Dimensiones de la probeta de madera mobila. 10,5cm 25cm 25cm PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 82 5.1.1.- caso 1 versus caso 2. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN En este punto se analizan las velocidades de propagación de las ondas, para el caso 1 y caso 2. En la figura 5.2., se muestran las velocidades de propagación de las probetas correspondientes al caso 1 y caso 2, siempre empleando reflector metálico. Figura 5.2. Velocidad de propagación caso 1 y caso 2. Tabla 5.1. Datos estadísticos de la velocidad caso 1 y caso 2. VELOCIDAD CASO 1 2 MEDIA 19,867 20,03 DESVIACIÓN TÍPICA 0,206 0,2863 Con los datos obtenidos en la tabla 5.1 se puede afirmar que la velocidad de propagación en ambos casos tiene valores muy próximos y, con esos mismo datos se establece que la relación entre las velocidades es: V 1 /V 2 = 0,992 con una desviación típica de 0,0156. 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Velocidad de propagación (cm/ns) Nº de probetas CASO 1 CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 83 CONSTANTE DIELÉCTRICA En la figura 5.3 se representan las constantes dieléctricas si el campo oscila paralelo (caso 1) y perpendicular a las fibras (caso 2) y en la tabla 5.2 se muestran los valores estadísticos representativos de la constante dieléctrica como son la media y la desviación típica. Figura 5.3. Constantes dieléctricas caso 1 y caso 2. Tabla 5.2. Datos estadísticos de la constante dieléctrica caso 1 y caso 2. CONSTANTE DIELÉCTRICA CASO 1 2 MEDIA 2,279 2,244 DESVIACIÓN TÍPICA 0,047 0,063 Analizando la tabla 5.2 se obtiene que la relación entre la constante dieléctrica es: ε 1 / ε 2 = 1,01 con una desviación típica de 0,03. Se puede comprobar la gran proximidad de los valores, de lo que se extrae que con la antena de 2GHz empleada para el estudio no se puede analizar la anisotropía de la madera, debido a que con independencia de si la onda emita es paralela o perpendicular a las fibras no se aprecian diferencias en sus constantes dieléctricas. 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Constante dieléctrica Nº de probetas CASO 1 CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 84 AMPLITUDES El valor de las amplitudes se ha normalizado con la emisión al aire, y se han representado en la figura 5.4, tanto los valores de la onda directa (Ad) como de la onda reflejada (Ar), para el caso 1 y caso 2. Figura 5.4. Amplitudes normalizadas de las ondas directas y de las ondas reflejadas para el caso 1 y caso 2. Tras estudiar la figura 5.4 se afirma que la amplitud de la onda directa es siempre mayor que la amplitud de la onda reflejada, independientemente del caso que se trate. También se aprecia que la amplitud de las ondas, tanto la directa como en la reflejada es mayor en el caso 2, perpendicular a las fibras. En la tabla 5.3 se recogen los datos estadísticos referentes a las amplitudes normalizadas para ambos casos, tanto la directa como la reflejada. Tabla 5.3. Datos estadísticos de las amplitudes normalizadas de las ondas directas y reflejadas para el caso 1 y caso 2. AMPLITUD NORMALIZADA CASO 1 2 Ad Ar Ad Ar MEDIA 0.720 0,219 0,820 0,45 DESVIACIÓN TÍPICA 0,017 0,005 0,024 0,118 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Amplitud normalizada Nº de probetas Ad CASO 1 Ar CASO 1 Ad CASO 2 Ar CASO 2 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 85 De la tabla 5.3 se obtiene que la relación entre las amplitudes: • Ad 1 / Ad 2 = 0,88, con una desviación típica máxima de 0,02; • Ar 1 / Ar 2 = 0,49, con una desviación típica máxima de 0,12. Este último dato sirve para determinar que en el caso de la onda directa, como la desviación típica es baja, se puede considerar que estos datos son representativos de las amplitudes normalizadas para el caso de la madera mobila. Por otro lado, en el caso de la onda reflejada la desviación típica es mayor, debido a la dificultad de su lectura y no se podría decir que son representativos de la amplitud. Además estos últimos valores obtenidos nos sirven para poder comparar con otros autores. 5.2.1.- Caso 3 versus caso 4. En los caso 3 y 4, se han obtenidos dos valores para los tiempos de la onda reflejada T r1 y T r2 , los cuales no se representaran mediante las gráficas, ya que no nos aporta información relevante a la hora de estudiar la velocidad y a constante dieléctrica, pero si tendremos en cuenta las amplitudes de dichos tiempo. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN En la figura 5.5 se muestra la velocidad de propagación obtenidos para el caso 3 y caso 4. Figura 5.5. Velocidad de propagación V r1 para el caso 3 y caso 4. 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 27,00 29,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Velocidad de propagación (cm/ns) Nº de probetas CASO 3 CASO 4 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 86 Tabla 5.4. Datos estadísticos de la velocidad V r1 caso 3 y caso 4. VELOCIDAD(V r1 ) CASO 3 4 MEDIA 20,777 20,713 DESVIACIÓN TÍPICA 0,378 0,193 Al analizar la tabla 5.4 se extrae que la velocidad para el caso 3 y el caso 4 no presenta variaciones importantes y que la relación entre ambas es V 3 /V 4 = 1,00, lo que quiere decir que independientemente de cómo se coloque la antena, en canto o testa, la velocidad con la que se transmite la onda es la misma. CONSTANTE DIELÉCTRICA En la figura 5.6 se representan los valores obtenidos para la constante dieléctrica para los casos 3 y 4. Figura 5.6. Constante dieléctrica obtenida con V r1 en los caso 3 y caso 4. Tabla 5.5. Datos estadísticos de la constante dieléctrica con la velocidad V r2 caso 3 y caso 4. CONSTANTE DIELÉTRICA(ε 1 ) CASO 3 4 MEDIA 2,083 2,097 DESVIACIÓN TÍPICA 0,077 0,039 1,00 1,30 1,60 1,90 2,20 2,50 2,80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Constannte dieléctrica Nº de probetas CASO 3 CASO 4 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 87 Analizando la tabla 5.5 se puede afirmar que las constantes dieléctricas en ambos casos son próximas y que la relación entre ellas es ε 3 / ε 4 = 0,993. Luego se puede considerar que para estos dos casos no influye la posición en la que se coloque la antena, pues se obtienen valores similares. AMPLITUDES En la figura 5.6 se representan las amplitudes normalizadas tanto de la onda directa (Ad) como de la onda reflejada (Ar), para el caso 3, de testa y caso 4 de canto. Figura 5.6. Amplitudes normalizadas de la onda directa (d) y de la primera onda reflejada (Ar1) para el caso 3 y caso 4. De la figura 5.6 se extrae que para el caso de colocar antena en la testa o en el canto, la amplitud de la onda directa es siempre mayor que la de la onda reflejada para ambos casos. Tabla 5.7. Datos estadísticos de la amplitud normalizada de la onda directa (d) y de la primera reflejada (A r1 ) para el caso 3 y caso 4. AMPLITUD NORMALIZADA CASO 3 4 Ad Ar 1 Ad Ar 1 MEDIA 0,798 0,049 0,843 0,085 DESVIACIÓN TÍPICA 0,017 0,021 0,027 0,011 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Amplitud normalizada Nº de probetas Ad CASO 3 Ar1 CASO 3 Ad CASO 4 Ar1 CASO 4 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 88 En la tabla 5.7 se muestran los datos de la media y la desviación típica de la amplitud normalizada de la onda directa y de la primera reflejada, de la relación entre ambas se obtiene: • Ad 3 / Ad 4 = 0,947, con una desviación típica máxima de 0,03; • A r1-3 / A r1-4 = 0,72, con una desviación típica máxima de 0,1. De estos datos se comprueba que la relación que existe entre la onda directa para el caso 3 y caso 4 es un valor representativo de la misma por tener una desviación típica pequeña 0,03, mientras que la relación entre la onda reflejada no lo es porque presenta una desviación típica muy alta, 0,1. En los casos 3 y 4 también se analiza la amplitud para el tiempo tomado como T r2 , como se muestra en la figura 5.7. Figura 5.7. Amplitudes normalizadas de la onda directa (d) y de la segunda onda reflejada (A r1 ) para el caso 3 y caso 4. Tabla 5.8. Datos estadísticos de la amplitud normalizada de la onda directa (d) y de la segunda reflejada (A r2 ) para el caso 3 y caso 4. AMPLITUD NORMALIZADA CASO 3 3 Ad Ar 2 Ad Ar 2 MEDIA 0,798 0,206 0,843 0,285 DESVIACIÓN TÍPICA 0,017 0,025 0,027 0,034 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Amplitud normalizada Nº de probetas Ad CASO 3 Ar2 CASO 3 Ad CASO 4 Ar2 CASO 4 PFG INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS. 89 Al analizar la figura 5.7 se obtiene la misma conclusión que en el caso anterior, que la amplitud es mayor en el caso de la onda directa. Con los datos estadísticos de la tabla 5.8, se puede afirmar que la relación entre las amplitudes es: • Ad 3 / Ad 4 = 0,58, con una desviación típica máxima de 0,03; • A r1-3 / A r1-4 = 0,72, con una desviación típica máxima de 0,1. En este caso la amplitud normalizada es la misma que el caso anterior, y la amplitud de la segunda reflejada muestra una desviación típica de la muestra del 0,1, por lo que no se puede afirmar que sea un valor representativo.