Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana.

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍAS AGRARIAS Ingeniero de Montes Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana Alumno: Rafael Calleja Sánchez - Taiz Tutor: Luis Acuña Rello Abril de 2013 Copia para el tutor/a Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA MEMORIA Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA INDICE GENERAL DE LA MEMORIA 1 RESUMEN 1 2 ANTECEDENTES 3 3 OBJETIVOS 28 4 MATERIAL Y MÉTODOS 29 4.1 Datos generales del muestreo 29 4.2 Equipo de trabajo 30 4.2.1 Equipo de clasificación visual 30 4.2.2 Máquina universal de ensayos 30 4.2.3 Otros equipos de trabajo 32 4.3 Metodología 33 4.3.1 Descripción general 33 4.3.2 Clasificación visual de la madera 34 4.3.2.1 Principios de la clasificación de la madera aserrada 35 4.3.2.2 Criterios de medición de las características y singularidades de la madera 36 4.3.2.3 Clasificación mediante la norma UNE EN 56544:2007 46 4.3.2.4 Clasificación mediante la norma NF B52-001:2007. Chopos con sección ≤ 20.000 mm 2 51 4.3.2.5 Clasificación mediante la norma DIN 4074:2003. Madera escuadrada. 52 4.3.3 Caracterización mecánica de la madera mediante la máquina universal de ensayos (UNE EN 408:2004) 53 4.3.3.1 Determinación del Módulo de Elasticidad Global de canto a flexión (MOEGTO) 54 4.3.3.2 Determinación de la resistencia a flexión estática (MOR) 56 4.3.4 Determinación de las propiedades físicas 58 4.3.4.1 Obtención de las probetas 58 4.3.4.2 Medición de la densidad 59 4.3.4.3 Medición de la humedad 60 4.4 Determinación de los valores característicos 62 4.4.1 Cálculo de los valores característicos 62 4.4.1.1 Valor característico de la resistencia a flexión 63 4.4.1.2 Valor característico de la densidad 63 4.4.1.3 Valor característico del Módulo de Elasticidad (MOE) 64 4.5 Función de defectos 66 4.6 Tratamiento estadístico de los datos 71 5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 73 5.1 Resultados de los ensayos 73 5.2 Resultados de la clasificación visual 77 5.3 Resultados de la influencia de la nudosidad en la resistencia de la madera 87 6 CONCLUSIONES 10 0 7 BIBLIOGRAFÍA 10 1 Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 8 ANEJOS 10 3 Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 1. RESUMEN La posibilidad de clasificar de forma correcta una determinada pieza de madera atendiendo a su resistencia puede suponer, no sólo el cambio de uso previsto para ella, sino aumentar de forma importante el valor de mercado del material. En la actualidad los sistemas de clasificación, cuando existen, utilizados en la industria de la madera son muchas veces inadecuados, poco rigurosos y casi siempre poco precisos. La existencia de normativa de clasificación sobre calidad estructural de la madera tratan de poner al servicio de la industria y de los profesionales una herramienta que sirva para paliar ese aspecto, si bien son normas de clasificación visual muy sencillas de manejar, pero muy generalizadoras. Así, son aplicables a todas las especies de madera y se aplican a todas ellas de igual forma. Esto presenta una ventaja innegable en cuanto a su “procedimiento”, su aplicabilidad y en la garantía de uso final. Ahora bien, dado su criterio, muy restrictivo, no atendiendo en ningún caso a las particularidades intrínsecas de la pieza, la situación de los defectos en ella, etc. restringe en muchos casos su calidad sólo por factores operativos, muy lejos de cualquier justificación mecánico-resistente. Como consecuencia de todo ello, la calidad de la madera de uso estructural se infravalora de forma consciente, con la consiguiente repercusión en valor final de venta. Para la realización del presente estudio se ha trabajado sobre una muestra de vigas de madera de chopo (Populus x euramericana) I – 214. Los ensayos realizados fueron los siguientes: 1. Clasificación visual de las piezas con la norma UNE 56544:2007 (Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Madera de Coníferas). Se puso especial interés sobre las características generales de la pieza, singularidades ligadas a la anatomía de la madera, singularidades ligadas al aserrado de las piezas, alteraciones de tipo biológico que pueda presentar la madera y deformaciones de las piezas. 2. Clasificación visual de las piezas con la norma Francesa NFB 52001:2007. 3. Clasificación visual de las piezas con la norma Alemana DIN 40742003. Esta norma utiliza el mismo criterio de medida que la norma española UNE 56.544 y al igual que la francesa NFB 52-001, pero diferencia cuatro tipos de escuadría: listones, tablas, tablones y madera escuadrada. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 4. Ensayos según la norma EN 408 para cada tabla en la máquina de ensayo (Ibertest) para determinar el módulo de rotura (MOR) y Módulo de Elasticidad (MOE). 5. Análisis estadístico de los datos obtenidos para ver las relaciones entre los diferentes parámetros determinados. 6. Conclusiones sobre la fiabilidad en la utilización de unas técnicas y otras en la determinación de la capacidad resistente de madera estructural de Populus x euroamericana I-214. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 2. ANTECEDENTES La madera que va a ser utilizada para la construcción de estructuras necesita de la determinación de una serie de características para poder asegurar que va a ser capaz de resistir las solicitaciones a las que va a estar sometida. Para poder determinar la capacidad resistente de las vigas, es necesario realizar una clasificación visual de las mismas en función de los factores que pueden afectar a su resistencia, como por ejemplo los nudos. Las primeras reglas detalladas de clasificación fueron introducidas en EEUU en 1923 y a partir de los años 30 en varios países europeos. Figura 1: Ejemplo de nudo en una viga de madera (Fuente: elab. propia). Para mejorar la clasificación visual y evitar su subjetividad, se llevaron a cabo diversos procesos de clasificación mecánica. Hasta los años 70, este procedimiento, se basó en el ensayo de probetas de pequeñas dimensiones y libres de defectos. Este hecho hizo que los ensayos fuesen cuestionados como sistema válido para predecir el comportamiento de la madera de tamaño estructural. En la actualidad, los ensayos se llevan a cabo con piezas de escuadrías y calidades comerciales para determinar las propiedades mecánicas y en las condiciones más parecidas al destino final del material. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Evolución de la normativa referente a ensayos de madera aserrada En los últimos años, con la apertura de mercado, se ha aumentado la heterogeneidad causada por la existencia de diferentes especies, distintas zonas de procedencia dentro de cada especie, a esto hay que añadir la variabilidad inherente de la propia madera, que es una de las principales limitaciones que impiden el uso creciente como material constructivo. Todo lo anterior ha contribuido a la confusión de los productores y consumidores por el desconocimiento de las características de las maderas introducidas. En este marco, surge la necesidad de unificar los criterios de clasificación, que hagan que la madera como material de construcción cumpla con la normativa de seguridad que se les exige a otros materiales. Para evitar que este aparente caos sea tal, en Europa existe una norma marco que establece los requisitos mínimos que las normas nacionales deben poseer (EN 518: Madera estructural. Clasificación. Requisitos de las normas de clasificación visual residente. 1995), una norma de ensayos (EN 408: Estructuras de madera. Madera aserrada y madera laminada encolada para uso estructural. Determinación de algunas propiedades físicas y mecánicas. 1995), una norma de cálculo de resultados (EN 384: Madera estructural. Determinación de los valores característicos de las propiedades mecánicas y la densidad. 1996), otra de definición de clases resistentes [EN 338: Structural timber. Strength classes. 1995 (rev. Jul. 1999)] y otra de intercomparación de clases resistentes con clases de calidad (EN 1912: Madera estructural. Clases resistentes. Asignación de las clases de calidad visual y de las especies) (R. Diez, 2000). Asignación de clases de calidad a clases de resistencia. La gran variedad de tipos y calidades de la madera, sus usos y aplicaciones diversos y las diferentes capacidades de producción de las industrias de la madera, originan una multitud de combinaciones de especies y calidades con propiedades mecánicas diferentes, lo que hace que el cálculo y la especificación se las estructuras de madera sea complicado. La norma que desarrolla la asignación de clases de calidad a clases resistentes es la UNE-EN 338:2003, Madera estructural. Clases resistentes. Esta norma establece un sistema de clases resistentes mediante la agrupación de calidades y especies que tengan niveles de resistencia similares, de forma que puedan ser Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA intercambiables, facilitándose así los cálculos y diseños de las estructuras de madera. Esto permite al calculista prescribir una clase resistente determinada y utilizar los valores característicos de dicha clase para el diseño y el cálculo. Este sistema de clases resistentes ofrece las siguientes ventajas: − Posibilidad de incorporar al sistema, especies o calidades complementarias en cualquier momento, sin que se vean afectadas las especificaciones ya existentes en la madera estructural. − No hay necesidad de que el calculista conozca, en el momento de efectuar los cálculos, el coste y disponibilidad de las diferentes especies y posibles calidades, bastaría utilizar para el cálculo los valores característicos resistentes de una clase concreta y especificar dicha clase. − Oportunidad de ofrecer productos que satisfagan con mayor eficacia las especificaciones. La norma aplicable a todas las frondosas y resinosas de uso estructural, indica para cada clase los valores característicos de las propiedades de resistencia y rigidez, valores de densidad y criterios de clasificación de las poblaciones de madera. La nomenclatura de las clases resistentes incluye un número que expresa el valor mínimo de la resistencia a flexión (N/mm 2 ) y una letra indicativa del tipo de especie. Para las coníferas y el chopo se utiliza la letra C y para las frondosas la letra D. Para las coníferas y el chopo se identifican un total de 12 clases resistentes (C14 a la C50) y para las frondosas se distinguen un total de 6 clases (D30 a la D70). La determinación de la resistencia se realiza por medio de ensayos normalizados determinando las siguientes propiedades: − Valor característico de la resistencia a flexión. − Valor medio del módulo de elasticidad a flexión. − Valor característico de la densidad. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Norma DIN 4074 Parte 1. 2003 (Alemania) Esta norma lleva por título, “Clasificación de la madera aserrada para su uso estructural”. Es aplicable a la madera de pino silvestre (Pinus sylvestris), pícea (Picea spp.), abeto (Abies spp.) y alerce (Larix spp.) del centro y norte de Europa y hace una primera distinción por el tipo de sección: − Tabla, tablilla o tablón: sección más o menos esbelta y de pequeña escuadría con un espesor (b) no superior a 40 mm. − Madera escuadrada: sección con una esbeltez máxima igual a 3 (h/b ≤ 3) y espesor (b) superior a 40 mm. Los criterios de medición de nudos son diferentes según el tipo de sección. En tabla, tablilla o tablón se miden como la proyección transversal comprendida entre rectas paralelas a los bordes de la pieza. En la madera escuadrada se mide el diámetro menor el nudo y en el caso de los nudos de arista se miden como la flecha del arco del nudo seccionado. Figura 3: Forma de medir los nudos según la norma de clasificación alemana. En relación a las fendas de las piezas, se distinguen dos grupos: fendas de secado y otros tipos de fendas (de heladura, provocadas por rayos, acebolladuras). Las provocadas por rayos y de heladura se forman en vida del árbol en la zona de albura de la pieza y se reconocen porque la madera adquiere un color más oscuro en la proximidad de la fenda. Además, las fendas de heladura siguen los anillos de crecimiento del árbol. Las acebolladuras también Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA se forman siguiendo los anillos de crecimiento. Las fendas de secado son radiales y se forman en el tronco ya abatido o en la madera aserrada. Se indica que las fendas de secado habituales no inciden en la capacidad portante de la pieza. Finalmente, la norma recoge las especificaciones para cada calidad definida: - LS7: madera de baja calidad portante. - LS10: madera de capacidad portante normal. - LS13: madera de capacidad portante superior a la media. Las especificaciones son distintas para cada categoría de madera (pequeñas dimensiones y madera escuadrada). En el caso de madera escuadrada, las especificaciones son: - Calidad LS7: nudos < 5 3 - Calidad LS10: nudos < a 5 2 y ≤ a 70 mm. - Calidad LS13: nudos < a 5 1 y ≤ a 50 mm. Las fendas de secado son admitidas en las tres calidades, mientras que las fendas provocadas por rayos, heladura y acebolladura no son admitidas en ningún caso. Las clases resistentes que se asignan para el caso del chopo, según esta norma, son: C18 y C14 para las calidades LS10 y LS7, respectivamente. Métodos destructivos Los métodos de no destructivos se fundamentan en la rotura de las piezas para la determinación de sus características. Con este tipo de ensayos, lo que se pretende, es determinar el módulo de rotura de las piezas y comparar los resultados con los valores obtenidos por otros métodos menos exactos y fiables. Esta metodología se lleva a cabo por medio de la máquina universal, que determina las características resistentes de la madera como son la resistencia a Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA flexión, módulo de elasticidad, y resistencia a tracción en dirección paralela y perpendicular a la fibra, entre otros. Los ensayos para la determinación de los módulos de elasticidad, rotura a flexión, densidad y medida de la anchura de los anillos se determina según la normativa europea EN y la norma española UNE:  EN 336, 2003. Madera estructural. Dimensiones y tolerancias.  EN 518, 1996. Madera estructural. Requisitos de las normas de clasificación visual resistente.  EN 519, 1998. Madera estructural. Requisitos para la madera clasificada mecánicamente y para las máquinas de clasificación.  EN 338, 2003. Madera estructural. Clases resistentes.  EN 384, 2004. Madera estructural. Requisitos para la madera clasificada mecánicamente y para las máquinas de clasificación.  EN 408, 2004. Madera estructural. Madera estructural y madera laminada. Determinación de algunas propiedades físicas y mecánicas.  EN 1912, 1999. Madera estructural. Clases resistentes. Asignación de especies y calidades visuales. Con estos valores se calculan los valores característicos y medios de las propiedades mecánicas de la especie. Según la norma EN 384:2004, la caracterización se basa en el concepto del cálculo del 5º percentil de la distribución de los valores de la resistencia y la densidad por el método no paramétrico, a lo que se conoce como valores característicos de la población. Descripción de la especie Denominación La especie empleada en el presente estudio es la denominada como Populus x euramericana (Guinier), aunque esta especie, también es conocida con el nombre de Populus x canadensis. El nombre P. x canadensis, es considerado prioritario por los botánicos; mientras que los forestales, siguiendo la decisión de la Comisión Internacional del Chopo, han optado por el de P. x euramericana, debido a la complejidad genética del conjunto y a la imposibilidad de reconstruir un esquema genealógico. Bajo este nombre aparece un grupo muy polimórfico Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA de híbridos múltiples entre las diferentes estirpes de P. deltoides y P. nigra, tal vez con la intervención de otras especies en algún caso. A partir del siglo XVIII, han tenido mucha difusión en Europa, a causa de su rápido crecimiento y su elevada producción de madera a corto plazo. Se vienen multiplicando vegetativamente diversos clones y en los últimos decenios se producen híbridos artificiales, cuyas características culturales, se ensayan, multiplicándose los más prometedores (Ruíz de la Torre, J., 1979). Descripción Son árboles que pueden llegar a alcanzar grandes tallas, llegando en algunas ocasiones a los 40 m, con portes más o menos abiertos. Su tronco es derecho o flexuoso, sin protuberancias, siendo su corteza de gris a pardo-grisácea, lisa al principio y finalmente tiende a agrietarse longitudinalmente con la edad. Los ramillos son redondeados, angulosos o acostillados. Yemas resinosas. Las hojas de grades a muy grandes, poseen un largo peciolo rojizo, comprimido lateralmente, con glándulas en su extremo y limbo con forma muy variable, triangular-deltoideo, aovado-rómbico o aovado, más o menos largamente acuminado, truncado o acorazonado en la base, festoneado-aserrado, cortamente ciliado en el margen traslúcido (Ruíz de la Torre, J., 1979). Floración y maduración Las flores masculinas poseen entre 25-30 estambres, mientras que las femeninas tienen disco persistente y son subsentadas. Florecen en la mitad-final del invierno y los ejemplares femeninos diseminan en forma difusa a lo largo de los meses de Marzo y Abril (Ruíz de la Torre, J., 1979). Ecología, suelo y temperamento Son en general muy exigentes en cuanto a la fertilidad del suelo y a la humedad edáfica. Requieren suelos muy fértiles, con agua freática alta, abundante y renovada, y climas templados o templados fríos. No son apropiados en suelos con un pH < 5,8; precisando un volumen de suelo lo más elevado posible para su crecimiento. No es necesario que vivan a orillas de los ríos si cumplen estas condiciones, pero en cambio no van bien en suelos permanentemente Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA encharcados o con aguas sin movimiento, así como en zonas cálidas de invierno dulce (Ruíz de la Torre, J., 1979). Distribución Sus plantaciones se centran en las vegas de ríos, con valles abiertos, que determinan zonas de capa freática alta, sin encharcamiento continuado. Para tener una visión real de la importancia del chopo comparada con otras especies, en lo referente a la superficie forestal, se han extraído del Tercer Inventario Forestal Nacional (IFN3) datos sobre la distribución de la superficie forestal en Castilla y León según el tipo de formación arbolada. Figura 4: Distribución de la superficie forestal en Castilla y León por tipo de masa arbolada. (Fuente: Referente Técnico Regional de Castilla y León. Certificación Forestal PEFC 2009. Mesa Intersectorial de la madera de Castilla y León). Como se puede observar en la figura, el chopo ocupa un 2 % dentro del 25 % de la superficie arbolada de Castilla y León que está catalogada dentro del IFN3 como de “Otros”. Si nos referimos a la importancia del chopo en el contexto de la biomasa o del volumen de cortas de madera, su importancia con respecto al resto de especies aumenta. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 5: Existencias de biomasa en Castilla y León. (Fuente: Referente Técnico Regional de Castilla y León. Certificación Forestal PEFC 2009. Mesa Intersectorial de la madera de Castilla y León). Tabla 3: Cortas de madera por especie en Castilla y León. Año 2007. (Fuente: Referente Técnico Regional de Castilla y León. Certificación Forestal PEFC 2009. Mesa Intersectorial de la madera de Castilla y León). PROVINCIA Pino silvestre Pino laricio Pino negral Pino piñonero Sabina Chopo Eucalipto Quercíneas Otras frondosas Ávila 13.146 273 66.093 5.624 0 981 0 65 299 Burgos 87.914 2.601 48.368 0 20 0 78.310 111 678 León 63.250 36.911 47.723 0 0 34.802 0 15.306 3.625 Palencia 20.161 43.100 13.687 2.521 0 50.355 0 4.232 7 Salamanca 628 0 44.294 14 0 19.206 903 1.923 999 Segovia 59.739 2.803 119.268 3.728 0 42.246 0 7 42 Soria 171.188 13.971 174.071 0 490 29.972 0 4 6 Valladolid 4 0 18.335 22.015 0 2.557 0 0 0 Zamora 77.793 12.930 71.597 9.195 0 75.515 0 6 855 Castilla y León 493.823 112.589 603.436 43.097 510 333.943 903 21.654 6.510 Otros datos de interés Los cultivares interesantes tienen maderas muy blandas y ligeras, sin corazón diferenciado, de fibra homogénea, por lo que son aptos para el aserrío, chapa plana, desenrollo, y fabricación de pasta. Para todas estas aplicaciones se requieren grandes diámetros, madera sana, limpia y exenta de nudosidad y trozas rectas. Los chopos de este grupo, se multiplican por estaquilla a finales del invierno, siempre antes del brote. La plantación se efectúa con pies de vivero de 1 a 3 años de edad. La demanda de fustes rectos de gran diámetro y las exigencias de luz y de nutrientes de los clones más productivos, imponen un espaciamiento amplio, con lo que se puede llegar a obtener diámetros de 40 cm a los 15 años. La edad de corta, o turno, en la populicultura intensiva tradicional es de 12 - 15 años. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Aunque se desconoce con qué clon de Populus x euramericana se está trabajando en este estudio, es muy probable que por la zona de procedencia del lote se trate del clon I-214, aunque esto no se llegará a saber con exactitud. Singularidades de la madera Los que se analizan a continuación, son elementos fundamentales a la hora de realizar la clasificación de la madera según su calidad. Estas singularidades son las que le otorgan a la madera su papel de material heterogéneo y que determinan sus propiedades físicas y mecánicas. A continuación se expone el origen y las consecuencias de las singularidades más destacables; teniendo en cuenta que la normativa específica con detalle la manera más conveniente de evaluarlas con el fin de determinar una clasificación de la madera de forma visual (UNE EN 56544:2007).  Los nudos Un nudo, es una inclusión de la porción basal de una rama dentro del tallo del árbol. Los nudos tienen su importancia fundamental en la calidad de la madera, hasta tal punto, que suele ser el factor que más influye en la calidad de la madera. Los nudos tienen varios inconvenientes, causan deformaciones en las piezas, dificultan la trabajabilidad de la madera, merman considerablemente la resistencia mecánica de las piezas.  La médula La médula, es la zona situada en el interior del primer anillo de crecimiento, que tiene una estructura anatómica diferente al resto de la madera. Su constitución, es totalmente diferente al del resto de la madera, al estar compuesta principalmente de parénquima. Debido a esto, la médula está caracterizada por ser un material blando y de escasa resistencia, que hace depreciar a las piezas que lo contienen.  Madera juvenil La madera juvenil, es la que forman los árboles en los primeros años de vida, al tener que soportar tensiones pequeñas (propias del peso de la copa y de su Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA propio fuste, así como las externas). Como consecuencia de esto, la madera es más ligera, más flexible, menos resistente y con una mayor proporción de madera de compresión.  Entrecasco Este defecto presenta como característica la inclusión de la corteza en el interior de una tabla de madera aserrada. Es un defecto que aparece como consecuencia de una bifurcación, y aparece en la zona inmediatamente inferior a esta, son consecuencia de la unión, por efecto de crecimiento de grosor, de las ramas de la bifurcación. El principal inconveniente que posee es que merma notablemente la resistencia mecánica.  Madera de reacción La madera de reacción surge también como consecuencia de las bifurcaciones, al estar las ramas de la bifurcación sometidas a la acción de la gravedad. En frondosas la densidad de este tipo de madera, puede ser algo superior que la de la madera normal.  Fendas Las fendas son roturas locales de la madera, producidas según planos de corte que incluyen la dirección radial y la del eje del árbol. Están causadas por esfuerzos superiores a los valores de resistencia de esta madera. Su origen es dispar, puesto que pueden estar causadas por el viento, ser fendas de heladura o de desecación. Sus principales efectos son debidos a la pérdida de resistencia, que se hace especialmente patente en los esfuerzos de flexión y tracción perpendicular a la fibra.  Acebolladuras Las acebolladuras son roturas locales de la madera producidas entre los anillos de crecimiento y a lo largo del eje del árbol. Están causadas por esfuerzos que inciden sobre la madera. Poseen el mismo origen que las fendas, aumentando la probabilidad de aparición de la acebolladura con la edad del árbol, y dentro de éstos en los de diámetro menor. Las acebolladuras causan los mismos efectos Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA que las fendas, con el agravante de ser indicativos de la presencia de otro tipo de alteraciones de la madera.  Gemas Son un defecto característico del aserrado, por el cual la pieza aserrada presenta en alguna de sus aristas restos de la corteza, dejando ver claramente la sección circular del fuste. Su presencia en las piezas disminuye la trabajabilidad de la madera.  Desviación de la fibra Es el ángulo que forma la fibra de la madera con la dirección de las aristas de las piezas obtenidas. La presencia de esta singularidad de la madera dificulta la trabajabilidad de las piezas de madera.  Deformaciones Las deformaciones que aparecen más frecuentemente en las vigas de madera son el curvado de la cara, curvado del canto, alabeo y abarquillado.  Anchura del anillo de crecimiento Su presencia se asocia a la presencia de madera juvenil, y tiene su origen en la actividad fisiológica del árbol; Aparecen como consecuencia de las condiciones ambientales y el estado de la masa.  Irregularidad de los anillos de crecimiento La irregularidad de los anillos de crecimiento, son variaciones de la anchura de las capas sucesivas anuales de crecimiento. Su principal inconveniente es que causan alabeos en las piezas. Si esta irregularidad es muy notable, pueden llegar a causar planos de rotura entre anillo y anillo de crecimiento. Propiedades de la madera La madera como material complejo, posee unas características que dependen no solo de su composición sino también de su constitución (o de la manera en que estén colocados los elementos que lo forman). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA  Propiedades físicas Las propiedades físicas de la madera son aquellas que determinan su comportamiento ante los distintos factores que intervienen en el medio ambiente normal, sin producir ninguna modificación química de su estructura.  Anisotropía La madera no es un material homogéneo, sino un material muy diferente según el plano o la dirección que reconsidere. Esto hace que sea necesario referenciar el plano o la sección considerada. La madera, es más resistente a los esfuerzos axiles que tangenciales, siendo también de diferente comportamiento a la dirección radial. Díez R. (2000) unifica las direcciones radial y tangencial en una única denominada transversal o perpendicular a la fibra. Por tanto, el análisis de cualquier propiedad deberá ser efectuado en esas dos direcciones: la longitudinal (paralela el eje del árbol) y la perpendicular. La necesidad de considerar valores diferentes para la propiedad según esas dos direcciones representa la principal diferencia respecto de otros materiales estructurales como el hormigón y el acero.  Heterogeneidad Se puede decir que la madera es un material heterogéneo, puesto que los diferentes elementos anatómicos que la forman, se pueden combinar de forma distinta según la especie de madera considerada, pudiendo incluso existir diferencias dentro de la misma especie según sea su procedencia (Díez R., 2000).  Higroscopicidad La madera es un material higroscópico que presenta una marcada afinidad por el agua, que hace que permanezca en equilibrio dinámico con las condiciones higrotérmicas del medio en el que se encuentre, es decir, que tiende a absorber o a perder agua según las condiciones de humedad relativa y temperatura del Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA La influencia del cortante en la deformación a flexión es mucho más marcada en la madera que en el hormigón y el acero; y por otro lado, la resistencia al cortante viene fuertemente afectada por el contenido de humedad de la madera. Propiedades elásticas Cualquier tipo de solicitación aplicada a la madera produce en esta una deformación en la dirección del esfuerzo. Si esta deformación es recuperable y se mantiene proporcional al esfuerzo aplicado, se dice que se encuentra ante un comportamiento elástico. Este comportamiento no se mantiene indefinidamente en la madera, de forma que para una solicitación creciente llega un momento, normalmente llamado límite de proporcionalidad (que en una solicitación a flexión se sitúa en el intervalo del 70 al 80 % de la carga última, o de rotura) a partir del cual las deformaciones dejan de ser proporcionales al esfuerzo aplicado, creciendo de forma rápida y dejando de ser totalmente recuperables (aparece una componente permanente), encontrándose bajo un comportamiento inelástico. Dentro del campo elástico, el Módulo de Elasticidad es la variable de mayor transcendencia para el análisis de este comportamiento. El Módulo de Elasticidad se caracteriza por el inverso de la relación entre la deformación elástica unitaria y la solicitación unitaria que la ha provocado (F/A, donde F es el esfuerzo y A la sección en la que se aplica). Comparación con otros materiales estructurales Una visión comparativa respecto de sus competidores tradicionales puede resultar enormemente ilustrativa. En la Tabla 5, se comparan los valores medios de las tensiones admisibles de la madera, hormigón y acero. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Tabla 5: Comparación de las tensiones admisibles (kp/cm 2 ), de la madera clasificada, el hormigón y el acero. (Díez R., 2000). Par: paralela a la fibra. Perp: perpendicular a la fibra. *Los datos referentes a la madera de chopo han sido obtenidos de Cuevas, Héctor. Material Flexión Tracción Compresión Cortante Densidad (kg/m 3 ) Módulo de Elasticidad Par. Per . Par. Per . Madera sin defectos 155 - - 120 25 20 460 110.000 Madera de chopo estructural* 25 40 2 40 15 7 371 70.000 Hormigón 80 6 6 80 80 6 2.400 200.000 Acero 1.700 1.70 0 1.70 0 1.70 0 1.700 1.000 7.850 2.100.000 Del análisis de la Tabla 5 se deduce que la madera, por su bajo Módulo de Elasticidad, puede tener problemas de deformación excesiva y de estabilidad. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 3. OBJETIVOS Los objetivos que se pretenden alcanzar con el presente estudio son los siguientes:  Desarrollar la metodología de ensayos no destructivos (clasificación visual) para la determinación de la capacidad resistente de madera estructural de Populus x euroamericana I-214.  Comparar las normas de clasificación utilizadas para determinar la clase resistente de madera estructural, con otros métodos de ensayo destructivos según la norma EN 408 (ensayo de rotura).  Estudiar la influencia del tamaño de los nudos presentes en la madera, en la efectividad de la clasificación de la capacidad resistente de la misma con respecto a las normas de clasificación visuales (UNE 56544:2007; NFB 52-001.2007 y DIN 4074-2003). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 1. MATERIAL Y MÉTODOS o Datos generales del muestreo Para el presente estudio, se analizaron 93 vigas de madera de Populus x euramericana I-214 procedente de una plantación ubicada en la localidad de Revilla de Collazos (Palencia) y que fueron plantados en el año 1990. Estas vigas fueron adquiridas por el Laboratorio de Tecnología de la Madera de la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias de Palencia (Universidad de Valladolid). Las vigas eran de dos tamaños o escuadrías diferentes (3000 x 150 x 50 mm y 3000 x 120 x 80 mm). De la primera escuadría se analizaron 53 vigas y de la segunda, 40 vigas. Figura 6: Lote de vigas de Populus x euramericana I-214 analizado el en presente trabajo. Las vigas, una vez recepcionadas, fueron apiladas en el laboratorio aproximadamente hasta alcanzar la Humedad de Equilibrio Higroscópico (H.E.H.), o lo que es lo mismo, una humedad cercana al 12 %. Para comenzar el análisis de las piezas, las vigas fueron numeradas, asignándoles números correlativos según se iba trabajando sobre cada una de ellas. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA o Equipo de trabajo  Equipo de clasificación visual Para la clasificación visual de las vigas, se fueron tomando una por una y se fueron midiendo y anotando en un estadillo, las diferentes características que presentaban (ver modelo de estadillo para análisis visual de madera en los anexos). Todo ello acorde con las tres normas de clasificación visual de la madera que se tienen en cuenta en el presente trabajo:  Norma UNE EN 56544:2007  Norma DIN 4074:2003  Norma NF B52-001:2007  Dimensiones De acuerdo con las normas de clasificación visual consideradas, se entiende por anchura de cara (h) la mayor dimensión perpendicular al eje longitudinal de la pieza, y como espesor o grosor (b), la distancia entre las caras. Estas dimensiones se midieron con una cinta métrica con una precisión de 1 mm. Apuntar aquí que tanto la anchura como el espesor se midieron en los extremos y en el centro de cada viga.  Humedad Se midió la humedad de cada una de las vigas del ensayo con la ayuda de un xilohigrómetro, colocando los sensores paralelamente al sentido longitudinal de las fibras, según establece la norma UNE EN 13183-2:2002. Después del ensayo de flexión, se procedió a medir la humedad de cada pieza por el método de secado en estufa según norma EN 13183-1/AC:2004.  Máquina universal de ensayos Para la realización de los ensayos de rotura se ha utilizado una máquina universal de ensayo modelo ELIB 100 W de la marca IBERTEST, para la determinación del módulo de elasticidad global de canto a flexión (MOEGTO) que utiliza un comparador micrométrico con precisión de 0,01 mm colocado en el canto de la pieza a ensayar. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 7: Máquina universal de ensayos de rotura IBERTEST. La máquina universal consta de un potro o bancada de grandes dimensiones, sobre el que se colocan diversos accesorios para realizar los ensayos. Está conectada a un ordenador que dispone de un software adecuado para la realización de los diferentes ensayos y registrar las diferentes mediciones que se efectúan. Para el caso concreto de ensayo a flexión, se equipó a la máquina con un travesaño metálico que dispone de dos puntos de carga sobre la viga. Dicha viga o probeta se coloca horizontalmente sobre dos apoyos que se mueven a lo largo de un carril metálico instalado en el suelo según las dimensiones de la probeta (en este ensayo, los apoyos estuvieron separados 18 veces la altura del canto de la viga, como indica la norma EN 408). El manejo de esta máquina se realizó desde el ordenador, donde se introdujeron las condiciones del ensayo y las dimensiones de cada viga. Por último, esta máquina dispone de un sensor de la deformación o extensómetro que se coloca sobre un soporte vertical en los ensayos para la determinación del módulo de elasticidad global de canto a flexión (MOEGTO).  Otros equipos de trabajo Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Además del equipo de clasificación visual y la máquina universal de ensayos de rotura, se utilizó otro tipo de herramientas necesarias para calcular una serie de magnitudes como la humedad, la densidad, etc. Estas herramientas accesorias fueron: − Balanza de precisión: con la cual se calculó la humedad de las probetas obtenidas a partir de cada viga del estudio tras el ensayo de rotura. Con estas probetas se calculó la densidad y la humedad de la madera. − Xilohigrómetro: con el cual se procedió a determinar la humedad de la madera durante el proceso de clasificación visual de la misma. − Máquina de corte: se utilizó para la obtención de probetas de dimensiones conocidas y libres de defectos. − Pie de rey: se utilizó para la sujeción de las probetas cuando fueron introducidas en el recipiente lleno de agua en la determinación del volumen. − Pincho de acero: se empleó para introducir cada probeta en el recipiente con agua para la determinación del volumen mediante el principio de Arquímedes. − Recipiente: empleado para determinar el volumen de las probetas mediante la aplicación del principio de Arquímedes. − Desecador: se utilizó para enfriar las probetas de madera una vez sacadas de la estufa y para que estas no adquirieran humedad. − Estufa: utilizada para secar totalmente cada probeta y poder determinar así su peso en estado anhidro. Figura 8: Balanza, desecador, pie de rey, pincho de acero y recipiente (dcha.); Maquina de corte para obtener las probetas de cada viga (izqda.). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA o Metodología  Descripción general El trabajo se inicia con el marcado y clasificación visual de las vigas de madera utilizando la norma UNE 56544:2007 sobre “Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural: madera de coníferas”, para clasificarlas en diferentes calidades. El siguiente paso fue ensayar la pieza en la máquina de ensayos IBERTEST para determinar el Módulo de elasticidad global de canto a flexión (MOEGTO) y el módulo de resistencia a la flexión estática (MOR). Tras ensayar cada una de las vigas, se extrajo una probeta de cada una, de dimensiones reducidas para la obtención de la densidad y la humedad de la pieza. Los valores del MOEGTO, densidad y velocidades de propagación se corrigieron al 12 % de humedad, y el valor del MOR se corrigió en función del canto. Una vez obtenidos los datos, se agruparon en estadillos y tablas en formato hoja de Microsoft Office Excel. Posteriormente se llevo a cabo un análisis estadístico de toda la información con el programa informático STATGRAPHICS Centurión XV versión 15.2.06.  Clasificación visual de la madera El análisis visual de la madera que se ha llevado a cabo se ha realizado según lo establecido en tres normas de clasificación visual de la madera estructural: • Norma UNE EN 56544:2007, “Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Madera de coníferas” (norma española). • Norma NF B52-001:2007, “Reglas de utilización de la madera en la construcción: clasificación visual para su empleo en estructuras para las principales especies de coníferas y frondosas” (norma francesa). • Norma DIN 4074. Parte I: 2003, “Clasificación de la madera aserrada para su uso estructural” (norma alemana). Estas normas establecen un criterio de clasificación visual para madera aserrada de uso estructural con sección rectangular de las principales especies de uso estructural. Para Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA llevar a cabo estas clasificaciones se realizó un estudio detallado de las singularidades que aparecían en las diferentes vigas, tanto en las caras como en los cantos, tomando nota del tipo de singularidad, las dimensiones y el lugar que ocupa cada singularidad en la pieza. Estas mediciones se llevaron a cabo teniendo como referencia las indicaciones que aparecen en la norma UNE EN 56544:2007. Cabe destacar aquí que estas indicaciones son muy similares y válidas para con las otras dos normas con las que se han comparado resultados en este estudio. Cada viga fue numerada en la que se determinó como cara 1. Para determinar los cantos y la otra cara se siguió el esquema de la Figura 3, de forma que se giraba la viga en sentido antihorario para nombrar el canto 1, la cara 2 y finalmente el canto 2. Para determinar la posición de las singularidades se tomó un sistema de coordenadas de referencia cuyo origen se situó en el extremo inferior izquierdo de la cara o canto que se analizaba. Figura 9: Esquema de la medición de las vigas. L: longitud; a: altura; e: anchura. • Principios de la clasificación de la madera aserrada Según establece la norma UNE EN 56544:2007, la clasificación de la madera aserrada para su uso estructural se basa en la evaluación de las siguientes características y singularidades: Características generales 2. Contenido en humedad 3. Densidad Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 4. Dimensiones 5. Singularidades ligadas a la anatomía de la madera 6. Nudos 7. Entrecasco 8. Fendas 9. Desviación de la fibra 10. Madera de reacción y juvenil 11. Anillos de crecimiento Singularidades ligadas al aserrado de las piezas − Gemas − Médula Criterios ligados a las alteraciones de tipo biológico que pueda presentar la madera − Alteraciones por hongos (azulado, pasmo, pudriciones, etc.) − Alteraciones por plantas parásitas − Alteraciones por insectos xilófagos Singularidades ligadas a las deformaciones de las piezas − Curvatura de la cara − Curvatura de canto − Abarquillado − Alabeo • Criterios de medición de las características y singularidades de la madera. A efectos de la norma, se entendió como altura de la sección o cara, h, a la mayor dimensión perpendicular al eje longitudinal de una pieza de madera y como espesor, b, a la distancia entre las caras de una pieza de madera aserrada (figura 10). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Evaluación en la sección transversal:      −−− =b bb b bb h hh máxg 211 ,, Donde: b y h: espesor y anchura de la pieza en mm. h-h1, b-b 1 , b-b 2 : espesor o anchura reducida por la gema, en mm. Evaluación en longitud: L LL 1 − Donde: L: anchura total en milímetros. L 1 : Longitud de la gema, en milímetros. Médula De acuerdo con la norma UNE-EN 844-7, mencionada en la norma UNE 56544:2007, la médula es una zona situada en el interior del primer anillo de crecimiento, constituida fundamentalmente de tejido blando. Su estructura anatómica es diferente a la del resto de la madera, y el problema de su presencia no radica en su influencia en la resistencia global de la pieza, sino en que la madera de su proximidad puede ser madera juvenil. Las normas de clasificación indican solamente si existe o no, incluyendo a piezas de madera con médula en clases menos resistentes o inferiores. Alteraciones Biológicas Bajo este concepto se recogen todos aquellos términos que son provocados por la acción de agentes bióticos y que tienen como consecuencia una progresiva disminución de la resistencia de la madera. Entre los más importantes que deben ser considerados Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA cuando se hace una clasificación visual de madera estructural se encuentran los siguientes: − Muérdago. Planta parásita denominada Viscum álbum y sus sucesivas subespecies, que afectan a maderas de coníferas y frondosas de árboles en pie. − Azulado. Alteración del color natural de la madera. Es producido por un ataque de hongos cromógenos, generalmente ascomicetos, los cuales se alimentan del contenido interno de la célula (sustancias de almacenamiento), si bien no afecta a la pared celular, razón por la cual no afecta a la resistencia de la madera. − Pudriciones pardas y rojizas o bandas pardas y rojizas. Producidas por ataques de hongos, generalmente basidiomicetos, los cuales se alimentan de las sustancias de almacenamiento y de la celulosa de la pared celular. Debido a esto último, provocan pérdida de la resistencia de la madera. − Pudriciones blancas. Representan un estado avanzado de pudrición y deterioro de la madera, producida por hongos que se alimentan de la lignina de la pared celular, dando así a la madera un tono blanquecino característico. Afectan negativamente a la resistencia de la madera. − Galerías de insectos xilófagos. La madera puede ser atacada por diferentes tipos de insectos, en función de la especie, contenido de humedad, estado del árbol, etc. En caso de ataques muy intensos en la madera, se puede provocar una disminución de la resistencia de ésta. Su presencia se detecta a través de las galerías que provocan en la madera y que presentarán una forma de punteadura sobre la superficie de ésta. La limitación como criterio de calidad se establecerá a partir del diámetro de estas galerías. La norma admite la presencia de azulado en la madera pero no permite ni la presencia de muérdago, ni ataques activos (galerías de insectos xilófagos); en el caso de ataques inactivos, se admiten orificios aislados de hasta 2 mm de diámetro. Tampoco se admite la pudrición. Deformaciones de las piezas Las deformaciones que nos podemos encontrar sobre madera aserrada son las siguientes: − Curvado de cara: según la norma la deformación no debe superar 20 mm para la clase ME-2 y 10 mm para la ME-1 (ambas medidas respecto a una longitud de 2 m). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA − Curvado de canto: la deformación no debe superar 12 mm para ME-2 y 8 mm para ME-1 (ambas medidas respecto a una longitud de 2 m). − Alabeo: la deformación que se permite en este caso no debe superar 2 mm por cada 25 mm de anchura de cara para la clase ME-2, y 1 mm por cada 25 mm de anchura en ME-1. − Abarquillado o atejado: la deformación no debe superar 1/25 de la anchura de la pieza. Figura 18: Evaluación de los diferentes tipos de deformaciones que puede presentar la madera. (Fuente: UNE EN 56544:2007). Madera de reacción En la actualidad no existen medios visuales objetivos y fiables para detectar su presencia, salvo la propia experiencia del clasificador. Su principal inconveniente radica en su anormal contracción longitudinal, que puede causar fuertes deformaciones en las piezas. La forma de evaluar dicho defecto, según la norma UNE-EN 1310, consiste en medir la longitud y anchura del rectángulo en el que se inscribe; expresando el resultado como fracción de la sección transversal o de la superficie considerada (cara o canto). Madera juvenil Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA La madera juvenil es reconocible en la sección transversal por la presencia de anillos de crecimiento anormalmente anchos, asociados a una fuerte concavidad de éstos. Debido a que actualmente no existen métodos prácticos y objetivos para seguir la evaluación de su presencia, la norma UNE 56544:2007 introduce limitaciones sobre el tamaño máximo del anillo de crecimiento. Anchura del anillo de crecimiento La norma UNE 56544:2007 sólo contempla necesaria esta medición del anillo máximo cuando se clasifica la madera húmeda, ya que durante su secado pueden producirse elevadas deformaciones debido a la presencia de la médula o de la madera juvenil. Según la norma, la anchura máxima del anillo se determinará en el segmento recto más largo que se pueda trazar perpendicularmente a los anillos de crecimiento y que atraviese a la pieza transversalmente. La medida comenzará en el extremo más cercano a la médula, determinándose el valor medio de la anchura de los primeros cinco anillos de crecimiento. Si la médula no estuviese presente, se medirán los cinco primeros anillos de crecimiento del lado más cercano a la médula, tal y como se indica en la figura 19. Figura 19: Medición de la anchura máxima del anillo de crecimiento. (Fuente: UNE EN 56544:2007). • Clasificación mediante la norma UNE EN 56544:2007 Esta norma se basa en la penalización de la madera en función de las imperfecciones o anomalías de la misma, siendo su resultado la aparición de dos calidades resistentes: Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA • Clase ME-1 (Madera Estructural 1): se caracteriza por piezas con pocos nudos, elevada rectitud de las fibras, sin presencia de gemas y médula. Son piezas en general con buena conformación y presencia. • Clase ME-2 (Madera Estructural 2): pertenecen a esta clase aquéllas piezas con mayor cantidad de nudos, con cierta inclinación de la fibra. Pudiendo tener además gemas o médula. • Clase MEG: pertenecen a esta clase vigas de sección rectangular igual o superior a los 70 mm. Sus limitaciones son similares a las de las piezas de la clase anterior, si bien permiten singularidades con dimensiones ligeramente más grandes como nudos, fendas de secado, etc. • Clase “Rechazo” o “no estructural”: formada por aquéllas vigas que no se encuentren en ninguna de las clases anteriores. Es preciso señalar que en la actualidad esta norma, sólo es aplicable a las siguientes especies: Pinus pinaster, Pinus sylvestris, Pinus nigra, Pinus radiata y Pinus halepensis. Aunque el chopo (Populus sp.), no está presente en esta clasificación, si estaba en la versión de la misma, norma UNE 56544:2007, por lo que para la realización de este estudio, se han utilizado las equivalencias entre clase estructural y resistente que propone para el caso del chopo, C18 para el caso de clase estructural ME-1 y C14 para el caso de la clase estructural ME-2. Las especificaciones sobre los valores máximos admisibles para cada singularidad se resumen en la tabla 6. Tabla 6: Valores máximos admisibles para la clasificación visual de la madera según la norma UNE 56544:2007. (Fuente: UNE EN 56544:2007). CRITERIOS DE CALIDAD ME-1 ME-2 Diámetro de los nudos sobre la cara (h) φ ≤ 1/5 de “h” φ ≤ 1/2 de “h” Diámetro de los nudos sobre el canto (b) φ ≤ 2/3 de “b” y φ ≤ 30 mm φ ≤ 2/3 de “e” Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Anchura máxima del anillo de crecimiento (cuando se clasifica en verde) Pino silvestre ≤ 4 mm Sin limitación Tabla 6 (cont.): Valores máximos admisibles para la clasificación visual de la madera, para piezas de sección rectangular con anchura b ≤ 70 mm, según la norma UNE 56544:2007. (Fuente: UNE EN 56544:2007). CRITERIOS DE CALIDAD ME-1 ME-2 Anchura máxima del anillo de crecimiento (cuando se clasifica en verde) Pino laricio Pino gallego y pinaster Pino insigne (radiata) ≤ 5 mm ≤ 8 mm ≤ 10 mm Sin limitación Sin limitación Sin limitación Fendas (de cara, canto, testa y secado) De secado (2)(3) f ≤ 2/5 f ≤ 3/5 Las fendas de secado solo se consideran si su longitud es mayor que alguna de las dimensiones siguientes: ¼ de la longitud de la pieza y/o 1 m. - Rayo - Heladura - Abatimiento No permitidas No permitidas No permitidas No permitidas No permitidas No permitidas Acebolladuras No permitidas Bolsas de resina y entrecasco Se admiten si su longitud es menor o igual a 1,5*h Madera de compresión Admisible en 1/5 de la sección o de la superficie externa de la pieza Admisible en 2/5 de la sección o de la superficie externa de la pieza Desviación de la fibra 1:10 (10%) 1:6 (16,7%) Gemas: - Longitud - Anchura ≤ ¼ de “L” G ≤ 1/4 ≤ 1/3 de “L” G ≤ 1/3 Médula (1) Admitida Admisible Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA No admitida si se clasifica en húmedo Deformaciones máximas (2)(3)(4) : - Curvatura de cara - Curvatura de canto - Alabeo - Atejado o abarquillado 10 mm para una long. de 2 m 8 mm para una long. de 2m 1 mm por cada 25 mm de “h” 1/25 de “h” 20 mm para una long. de 2 m 12 mm para una long.de 2m 2 mm por cada 25 mm de “h” 1/25 de “h” Alteraciones biológicas - Muérdago (V. album) - Azulado - Pudrición - Galerías de insectos xilófagos No se admite Se admite No se admite No se admite (1) Estos criterios sólo se considerarán cuando se comercialice en húmedo. (2) Estos criterios no se considerarán cuando la clasificación se efectúa en húmedo. (3) Referidas a un 20 % de contenido de humedad. (4) Pueden aceptarse deformaciones mayores siempre que no afecten a la estabilidad de la construcción (porque puedan corregirse durante la fase del montaje) y exista acuerdo expreso al respecto entre el suministrador y el cliente. Tabla 7: Valores máximos admisibles para la clasificación visual de la madera, con sección rectangular con anchura b>70 mm, según la norma UNE 56544:2007. (Fuente: UNE EN 56544:2007). CRITERIOS DE CALIDAD MEG Diámetro de los nudos sobre la cara (h) φ ≤ 2/3 de “h” Diámetro de los nudos sobre el canto (b) φ ≤ 2/3 de “b” Anchura máxima del anillo de crecimiento (cuando se clasifica en verde) Sin limitación CRITERIOS DE CALIDAD MEG Anchura máxima del Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA anillo de crecimiento (cuando se clasifica en verde) Pino laricio Pino gallego y pinaster Pino insigne (radiata) Sin limitación Sin limitación Sin limitación Sin limitación Fend as (de cara, canto, testa y secado) De secado (2)(3) f ≤ 3/5 Las fendas de secado solo se consideran si su longitud es mayor que alguna de las dimensiones siguientes: ¼ de la longitud de la pieza y/o 1 m. - Rayo - Heladura - Abatimiento No permitidas No permitidas No permitidas Acebolladuras No permitidas Bolsas de resina y entrecasco Se admiten si su longitud es menor o igual a 1,5*h Madera de compresión Admisible en 2/5 de la sección o de la superficie externa de la pieza Desviación de la fibra 1:6 (16,7 %) Gemas: - Longitud - Anchura ≤ 1/3 de “L” G ≤ 1/3 Médula(1) Admitida Deformaciones máximas(2)(3)(4): - Curvatura de cara - Curvatura de canto - Alabeo - Atejado o abarquillado 20 mm para una longitud de 2 m 12 mm para una longitud de 2 m 2 mm por cada 25 mm de “h” 1/25 de “h” Alteraciones biológicas - Muérdago (V. album) - Azulado - Pudrición No se admite Se admite No se admite No se admite Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA - Galerías de insectos xilófagos (1) Estos criterios sólo se considerarán cuando se comercialice en húmedo. (2) Estos criterios no se considerarán cuando la clasificación se efectúa en húmedo. (3) Referidas a un 20 % de contenido de humedad. (4) Pueden aceptarse deformaciones mayores siempre que no afecten a la estabilidad de la construcción (porque puedan corregirse durante la fase del montaje) y exista acuerdo expreso al respecto entre el suministrador y el cliente. • Clasificación mediante la norma NF B52-001:2007. Chopos con sección ≤ 20.000 mm 2 . Al igual que la norma anterior, esta clasificación se realiza en base a los defectos y anomalías que presentan las diferentes vigas de madera, apareciendo de este modo dos clases resistentes (tabla 8): • Clase ST-II: clase resistente de mejor calidad para la norma francesa, en lo referente a vigas de chopo. Las vigas de esta especie que pertenecen a este grupo son las de mejor calidad. • Clase ST-III: clase resistente intermedia. Las vigas pertenecientes a este grupo se caracterizan por tener mayor cantidad de nudos, gemas de mayores longitudes, etc. • Clase “Rechazo” o “no estructural”: formada por aquéllas vigas que no se encuentren en ninguna de las clases anteriores. Tabla 8: Valores máximos admisibles para la clasificación visual de la madera según la norma NF B52001:2007. (Fuente: NF B52-001:2007). CRITERIOS DE CALIDAD ST-II ST-III Anillos de crecimiento (mm) ≤ 14 ≤ 16 N UDOS En la cara φ ≤ 50 mm φ ≤ 100 mm Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA φ ≤ 1/3 L φ ≤ 3/4 L En el canto φ ≤ 40 mm φ ≤ 2/3 e φ ≤ 40 mm φ ≤ 2/3 e Desviación de la fibra: - Local - General 1:4 1:6 F ENDAS Transve rsales Longitud ≤ ½ veces la longitud de la pieza Longitud ≤ 600 mm No transversales Longitud ≤ ½ veces la longitud de la pieza No limitada Entrecasco No admisible Gemas - Longitud - Anchura < 1/3 de la longitud de la pieza y < 100 cm < 1/3 del espesor del canto Curvatura (mm/2 m) - Flecha de cara - Flecha de canto - Alabeo -Tuilage < 10 < 8 1 mm/ 25 mm Sin restricción < 20 < 12 2 mm/25 mm Sin restricción Tabla 8 (cont.): Valores máximos admisibles para la clasificación visual de la madera según la norma NF B52-001:2007. (Fuente: NF B52-001:2007). CRITERIOS DE CALIDAD ST-II ST-III Alteraciones biológicas: - Azulado - Piqûres negras - Echauffure Admitido Admitido si se encuentra en una sola cara No admitida • Clasificación mediante la norma DIN 4074–5:2003. Madera escuadrada. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de  Determinación de las propiedades físicas. • Obtención de las probetas Una vez realizados todos los ensayos cm de longitud mediante la sierra de banda. Ésta probeta debe pertenecer a la zona próxima a la rotura (figura 23 bolsas de resina, ni ninguna singularidad más. Figura 23 : Esquema sobre la zona de obtención de las probetas de ensayo en cada viga tras el ensayo de Antes de calcular los valores de humedad y densidad, cada probeta fue identificada con el número de la viga de la que provenían Figura 24 : Detalle de alguna de las probetas obtenidas de las vigas del estudio. • Medi ción de la densidad. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana Determinación de las propiedades físicas. Obtención de las probetas . Una vez realizados todos los ensayos de rotura , se ha extraído una probeta de unos 10 cm de longitud mediante la sierra de banda. Ésta probeta debe pertenecer a la zona 23 ), ser de sección completa y no debe de presentar nudos bolsas de resina, ni ninguna singularidad más. : Esquema sobre la zona de obtención de las probetas de ensayo en cada viga tras el ensayo de rotura. Antes de calcular los valores de humedad y densidad, cada probeta fue identificada con el número de la viga de la que provenían (figura 24). : Detalle de alguna de las probetas obtenidas de las vigas del estudio. ción de la densidad. Populus x euramericana MEMORIA , se ha extraído una probeta de unos 10 cm de longitud mediante la sierra de banda. Ésta probeta debe pertenecer a la zona ), ser de sección completa y no debe de presentar nudos , : Esquema sobre la zona de obtención de las probetas de ensayo en cada viga tras el ensayo de Antes de calcular los valores de humedad y densidad, cada probeta fue identificada con : Detalle de alguna de las probetas obtenidas de las vigas del estudio. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA La densidad fue determinada mediante las probetas obtenidas de cada viga y según lo dispuesto en la norma UNE-EN 408:2004, “Estructuras de madera. Madera aserrada y madera laminada encolada para uso estructural. Determinación de algunas propiedades físicas y mecánicas”. La densidad o peso específico se calcula mediante la siguiente expresión: v m = ρ Sabiendo que: : ρ Densidad (kg/m 3 ). : m Peso de la probeta determinado mediante una balanza. : v Volumen de la probeta determinado por el método de Arquímedes. El método empleado fue el principio de Arquímedes (figura 25), el cual consiste en sumergir la probeta en una cubeta con agua y se determina con una balanza el peso del volumen desalojado, lo que se considera igual al volumen de la probeta de madera. Figura 25: Medición del volumen de las probetas por el principio de Arquímedes. Para que este proceso se desarrolle adecuadamente hay que evitar que la madera absorba agua por capilaridad durante el proceso, puesto que se trata de un material poroso e higroscópico, por lo que es necesario que la probeta esté en contacto con el agua el menor tiempo posible. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Las probetas fueron introducidas en el agua mediante un pincho y un pie de rey, para asegurar que la probeta no toca el fondo del recipiente y que queda totalmente sumergida en el agua. • Medición de la humedad. Para realizar la determinación del contenido en humedad se siguió la metodología que aparecen en la norma UNE EN 13183-1/AC:2004: “Contenido de humedad de una pieza de madera aserrada. Parte 1: Determinación por el método de secado en estufa”. Inicialmente se realizó una pesada de las probetas en una balanza electrónica de precisión 0,1 g. Una vez pesadas las probetas, se introdujeron en la estufa (figura 26) del laboratorio a 300 ºC ± 2 ºC, hasta que las probetas alcanzaron un peso constante. Para saber en qué momento las probetas alcanzan un peso estable, lo que se hace es sacar las probetas de la estufa y se pesan. Cuando el peso de dos pesadas consecutivas difiera menos de 1/200 de la primera de ellas, se considera que se ha llegado a ese peso constante. Este peso constante se conoce como peso anhidro. Las probetas antes de ser pesadas se introdujeron en un desecador para que se enfriaran (figura 26). Figura 26: Probetas introducidas en el desecador (dcha.); Probetas introducidas en la estufa para calcular su peso anhidro. El contenido en humedad, medido como porcentaje de humedad se obtiene mediante la siguiente ecuación: Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 100· 0 0        − =P PP H h Sabiendo que: H: Contenido en humedad de la probeta (%). P h : Peso húmedo de la probeta (g). P o : Peso anhidro de la probeta (g). Como se comentó anteriormente, durante el proceso de clasificación visual de las vigas también se midió la humedad de las piezas con el xilohigrómetro. Con este aparato obtuvimos una buena aproximación, no obstante, el método de la desecación el más fiable para la determinación del contenido de humedad de la madera. o Determinación de los valores característicos El cálculo de los valores característicos se ha realizado mediante la UNE EN 338:2003, “Madera estructural. Clases resistentes”. Este sistema de clases reagrupa las especies y calidades de niveles de resistencia similares, haciéndolas intercambiables, esto permite prescribir una determinada clase resistente y utilizarla para el cálculo de los valores característicos. Esto es debido a la multiplicidad de especies y calidades de las propiedades mecánicas diferentes lo que complica el cálculo y la especificación de las estructuras de madera. La ventaja fundamental que ofrece este sistema de clasificación estructural es que no es necesario que en el momento en el que se efectúan los cálculos, se conozca el coste y la disponibilidad de las distintas especies y calidades existentes; siendo suficiente calcular los valores característicos de una clase resistente y escoger la combinación especie-calidad más económica para la oferta.  Cálculo de los valores característicos Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA El criterio para asignar una clase resistente a una población de madera, viene dado por los valores característicos de la resistencia a flexión (f m ), el peso específico (ρ) y el módulo de elasticidad (MOEGTO) paralelo a la fibra. Se entiende por población de madera, el material sobre el que se aplican los valores característicos. La población se define mediante parámetros tales como la especie o grupo de especies, la procedencia y tipo de proceso de fabricación. El valor característico de una propiedad de la madera, corresponde con el valor de un fractil de la distribución estadística. Para las propiedades resistentes, módulo de elasticidad y densidad, el fractil es el 5º percentil (valor para el cual la probabilidad de obtener valores inferiores es del 5 %). Para el módulo de elasticidad el valor medio también es considerado un valor característico. • Valor característico de la resistencia a flexión El valor característico del módulo de elasticidad se puede calcular como el valor del 5º percentil. La norma UNE EN 384:2004, “Madera estructural de los valores característicos de las propiedades mecánicas y la densidad”, establece que el 5º percentil se obtiene ordenando todos los datos de la muestra de menor a mayor, correspondiendo el valor buscado como aquel dato de la muestra por debajo del cual se encuentran el 5 % de los datos. Si este valor no se corresponde con ningún valor real, debe interpolarse entre los dos valores adyacentes. Se establece que los valores de la muestra de resistencia a la flexión no deben ser corregidos en función del contenido en humedad de las muestras en el momento de realizarse el ensayo. Cabe señalar que los valores deben ser ajustados a un espesor o altura de canto de 150 mm; para lo que los valores de resistencia obtenidos en los ensayos deben dividirse entre el factor de la altura. La ecuación que debe utilizarse es la siguiente: 2,0 150 :      h K h Sabiendo que: K h : Factor de la altura. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA h: Espesor o la altura de canto de la viga (mm). • Valor característico de la densidad Para determinar el valor característico de la densidad, previamente debe calcularse su 5º percentil. La norma UNE-EN 384:2004 establece que el 5º percentil de la densidad se debe calcular a partir de la siguiente ecuación: s×−= 65,1 05 ρρ Donde: 05 ρ : el 5º percentil buscado (kg/m 3 ). ρ : Media de las densidades de las muestras (kg/m 3 ). s: Desviación típica de las densidades (kg/m 3 ). Además, la norma establece que los ensayos deben realizarse con una humedad ambiente del 65 % y una temperatura de 20 ºC, lo que para las coníferas supone una humedad aproximada del 12 %. Por tanto, cuando las condiciones no son las indicadas, la norma exige la corrección de la densidad para un 12 % de humedad. Es decir, se indica que cuando el contenido en humedad de la muestra es superior al 12 %, la densidad debe minorarse en un 0,5 % por cada grado de diferencia; mientras que cuando es inferior, debe incrementarse en un 0,5 % por cada grado de diferencia. Así, la ecuación que permite pasar de la densidad de la muestra a la densidad corregida al 12% es la siguiente: ))12(005,01( 12 − ⋅ − ⋅ = H H ρ ρ Sabiendo que: 12 ρ : Densidad corregida al 12 % de humedad. H ρ : Densidad correspondiente a la humedad de la madera cuando se hizo el ensayo. H: Humedad de la madera cuando se hizo el ensayo. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA • Valor característico del Módulo de Elasticidad (MOE) El valor característico del Módulo de Elasticidad se puede calcular como el valor del 5º percentil o bien como el valor medio del módulo. En este estudio, se considera como valor característico, la media de los módulos obtenidos en cada muestra. Por otro lado, existen distintos ensayos para calcular el Módulo de Elasticidad, pero los más importantes son los que determinan el Módulo de Elasticidad local (MOE) y el módulo de elasticidad global de canto a flexión (MOEGCTO). La diferencia entre ambos valores radica en que para calcular el MOEGCTO se tiene en cuenta el efecto de los esfuerzos cortantes, mientras que no ocurre así para calcular el MOE. Actualmente se considera más correcto el ensayo que determina el MOEGCTO, que es el recogido en la norma UNE-EN 384:2004. Por este motivo, el Módulo de Elasticidad que se ha calculado en este estudio ha sido precisamente el Módulo de Elasticidad global de canto a flexión. A partir de él, se ha determinado el Módulo de Elasticidad local (MOE) para una óptima comparación entre métodos de ensayo utilizados. En cuanto al cálculo del valor característico, éste viene determinado por la media de los Módulos de Elasticidad globales de canto obtenidos en cada una de las piezas, de modo que la ecuación que debe emplearse es la siguiente: n E E n i i ∑ = = 1 Donde: E : Valor característico del Módulo de Elasticidad buscado (N/mm 2 ). E i : MOEGTO obtenido en cada viga (N/mm 2 ). n: Número de piezas que componen la muestra. La norma establece que los ensayos deben realizarse con una humedad ambiente del 65 % y una temperatura de 20 ºC, lo que supone una humedad aproximada del 12 %. Por tanto, cuando las condiciones no son las indicadas, la norma exige la corrección del Módulo de Elasticidad para un 12 % de humedad. En este sentido, establece que Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA cuando el contenido en humedad de la muestra es superior al 12 %, el Módulo de Elasticidad debe incrementarse en un 2 % por cada grado de diferencia; mientras que cuando es inferior, debe minorarse en un 2 % por cada grado de diferencia. Así, la ecuación que permite pasar del Módulo de Elasticidad global en canto de la muestra al Módulo de Elasticidad global en canto corregido al 12 % es la siguiente: ))12(02,01( 12 − ⋅ + ⋅ = HEE H Donde: E 12 : Módulo de Elasticidad corregido al 12 % de humedad. E H : Módulo de Elasticidad correspondiente a la humedad de la madera a la que se hizo el ensayo. H: Humedad de la madera cuando se hizo el ensayo. Para obtener los datos en función del Módulo de Elasticidad global corregido al 12 % de humedad (MOE 12 ), es necesaria la aplicación de la siguiente ecuación: 26903,1 1212 − ⋅ = EMOE Considerando que: MOE 12 : Módulo de Elasticidad global corregido al 12 % de humedad. E 12 : Módulo de Elasticidad corregido al 12 % de humedad. o Función de defectos Como se ha comentado con anterioridad, la forma de asignación de una calidad determinada a una pieza de madera se realiza en la actualidad atendiendo a los defectos que ésta presenta, existiendo diferentes normas, según los países, pero todas ellas basadas en criterios análogos. Centrándonos en la norma UNE EN 56544:2007 “Clasificación de la madera aserrada de uso estructural”, se encuentra que no existe una diferenciación de la situación de los nudos, ni del resto de defectos, dentro de la pieza que sirva para la asignación de la calidad de esa pieza. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Como sabemos, al someter a una viga a un ensayo de flexión, figura 27, se generarán tensiones de compresión y de tracción paralelas a la fibra, que tendrán valores máximos en las fibras de las zonas externas de la pieza y nulos en la fibra neutra, produciéndose la rotura en vigas de madera de tamaño real, normalmente, por la zona sometida a tracción. (Acuña Rello, L. et al., 2000). Figura 27: Esquema de fuerzas de tracción y de compresión que se producen en una pieza de madera biapoyada cuando es sometida a una carga central La resistencia a la flexión que presenta este elemento viene afectada no solo por los defectos que presente, sino también, como en el caso de los nudos, por su tamaño y por su frecuencia, de forma que nudos grandes repetidos, aunque pocos, pueden influir más que nudos pequeños muy abundantes. Igualmente, se comprueba que también es importante la posición relativa de estos defectos en la sección de la pieza (en zona comprimida o traccionada, en cara o en canto), su distribución y agrupamiento en la dirección longitudinal de la pieza, junto a otros factores tales como la inclinación general de las fibras, las gemas, las fendas, son factores primordiales para la clasificación visual de la madera estructural (FernándezGolfín, J.I. 2001. En: Acuña Rello, L. et al., 2000). En el ensayo a flexión para la determinación del módulo de rotura (MOR), se observa que no tiene el mismo efecto un nudo situado en el extremo que otro situado en el tercio central. Este hecho está justificado si atendemos al diagrama de momentos, figura 28, de una viga biapoyada, como es el caso del ensayo a flexión normalizado para la madera de uso estructural. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 1: Diagrama de momentos que se generan en una viga biapoyada cuando se realiza sobre ella un ensayo a flexión según norma UNE EN 408. Así, cuando se realiza el ensayo de flexión de una viga de madera, podremos distinguir en ella tres zonas perfectamente diferenciadas atendiendo a su diagrama de momentos. La primera de ellas es el tercio central, en el que para cualquier sección el diagrama de cargas presenta un valor constante. La segunda zona comprende aquellas secciones situadas entre los apoyos y los puntos de aplicación de la carga, siendo los valores del momento existente variables entre cero y el valor máximo P∗L. Por último se tendrían las zonas de los voladizos en que el valor del momento es cero y, en principio, cualquier nudo situado en esta zona no tendría ninguna influencia directa sobre el valor final resistente de la pieza. Respecto al uso del diagrama de cortantes, dado que en el ensayo normalizado a flexión se trabaja con piezas macizas, el valor del cortante en los extremos tendrá un valor lo suficientemente pequeño para considerarlo despreciable. De este modo, al estudiar la influencia de los nudos en el módulo de rotura (MOR), se pondrá ponderar la importancia relativa de cada uno de ellos para la pieza por su situación, además de por su tamaño. A todo ello se podrá añadir su localización en la sección, bien esté situado en la zona de compresión o en la de tracción. Como es bien conocido, la existencia de nudos, es uno de los factores más importantes para la posible disminución de las propiedades resistentes de una madera. El nudo, como tal, supone una discontinuidad en el material, apareciendo una desviación general de las fibras en la proximidad del nudo, pudiendo asemejar su existencia a una disminución de la sección resistente del material. Además todo ello, y aún en el caso de nudos vivos, siempre se tendrá un comportamiento anómalo de estas zonas ocasionado Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA V (%) MOEGTO EN 408 (N/mm 2 ) E 0, mean 8338,35 E 0,05 6784,50 C V (%) 22,42 Densidad normal (kg/m 3 ) ρ mean 388,46 C V (%) 8,60 Humedad (%) H mean 9,05 C V (%) 11,56 Figura 33: Histograma de frecuencia para el conjunto de la muestra: anchura máxima del anillo de crecimiento. N 91 Promedio 5,46 Desviación Estándar 1,23 Coeficiente de Variación (%) 22,56 Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 34: Histograma de frecuencia para el conjunto de la muestra: anchura media del anillo de crecimiento. N 92 Promedio 1,07 Desviación Estándar 0,23 Coeficiente de Variación (%) 21,19 Figura 35: Histograma de frecuencia para el conjunto de la muestra: Módulo de Elasticidad Global de canto a flexión (MOEGTO). Figura 36: Histograma de frecuencia para el conjunto de la muestra: Módulo de Rotura (MOR). Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Sobre cada una de las piezas se midió la nudosidad según los criterios que establecen las normas consideradas en el estudio. Otros criterios como deformaciones excesivas, desviación de la fibra acusada, gemas, fendas, etc. fueron también considerados, influyendo en la clasificación de las piezas. En la tabla 13 se puede observar la proporción de rechazos que propiciaron cada una de las singularidades analizadas en las piezas. Cabe destacar que para las tres normas empleadas, la singularidad que más afectó a la hora de establecer “Rechazos” fue la de la nudosidad, tanto en las caras como en los cantos. La segunda singularidad que más afectó fue la de las gemas, y en tercer lugar la desviación de la fibra. Tabla 12: Proporciones de rechazo para cada singularidad detectada en la clasificación visual de las piezas, según cada una de las normas utilizadas. RECHAZO POR SIGULARIDAD (sobre total muestra) UNE EN 56544 D IN 4074 NF B52-001 Nudos en cara 29,03 % 2 5,81 % 29,0 3 % Nudos en canto 32,26 % 3 0,11 % 32,2 6 % Fendas 2,15 % 1, 08 % 0,00 % Gemas 25,81 % 1 7,20 % 26,8 9 % Desviación de la fibra 4,30 % 6, 45 % 4,30 % No rechazo 6,45 % 1 9,35 % 7,53 % Total 100,00 % 1 00,00 % 100, 00 % o Resultados de la clasificación visual. La clasificación visual de la muestra según las tres normas utilizadas presentó los resultados que se pueden ver en las tablas 14 a 16 (como valores absolutos) y como las Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA figuras 37 a 42 (en forma de valores en porcentaje) donde también se exponen los resultados para cada una de las secciones o escuadrías evaluadas. Tabla 14: Número de piezas de cada sección y del total de la muestra, clasificadas según UNE EN 56544:2007. SECCIÓN EN mm 2 UNE EN 56544 R echazo E-2 E-1 EG 150 x 50 5 1 120 x 80 3 6 Total 8 7 Tabla 15: Número de piezas de cada sección y del total de la muestra clasificadas según DIN 4074:2003. SECCIÓN EN mm 2 DIN 4074 R echazo S7 S10 S13 150 x 50 4 8 120 x 80 2 7 Total 7 5 0 Tabla 16: Número de piezas de cada sección y del total de la muestra clasificadas según NF B52-001:2007. SECC IÓN EN mm 2 NF B52 - 001:2007 R echazo T-I T-II T-III 150 x 5 Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA 50 1 120 x 80 3 7 Total 8 8 Figura 37: Rendimientos de la clasificación visual según la norma española UNE EN 56544:2007. 93,55 0,00 2,15 4,30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Rechazo ME - 1 ME - 2 MEG Porcentaje Clases visuales de la norma española Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 38: Rendimientos de la clasificación visual según la norma alemana DIN 4074:2003. Figura 39: Rendimientos de la clasificación visual según la norma francesa NF B52-001:2007. 80,65 4,30 4,30 10,75 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Rechazo LS7 LS10 LS13 Porcentaje Clases visuales de la norma alemana 94,62 0,00 2,15 3,23 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Rechazo ST - I ST - II ST - III Porcentaje Clases visuales de la norma francesa Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 40: Rendimientos de la clasificación visual según la norma española UNE EN 56544:2007 en función de las secciones (N=93). Figura 41: Rendimientos de la clasificación visual según la norma alemana DIN 4074:2003 en función de las secciones (N=93). 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 15 x 5 12 x 8 Porcentajes MEG ME - 2 ME-1 Rechazo 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 15 x 5 12 x 8 Porcentajes LS13 LS10 LS7 Rechazo Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 42: Rendimientos de la clasificación visual según la norma francesa NF B52-001:2007 en función de las secciones (N=93). En primer lugar llama la atención el elevado porcentaje de rechazos que se producen en cada una de las tres normas. La norma francesa es la que más piezas clasifica como “rechazo” (N=88), alcanzando un 94,62% de la muestra. La siguiente es la norma española con un 93,55 % (N=87). Por último, la norma alemana, es la que menos “rechazos” asigna a las piezas de la muestra resultando afectar a un 80,65 % (N=75). Según la norma española, ninguna de las piezas de la muestra recibió la clasificación de ME-1 (N=0), mientras que de la ME-2 fueron clasificadas un 2,15 % de las piezas (N=2), y la clase MEG correspondió al 4,30 % restante (N=4). Por secciones, la sección de 15 x 5 cm 2 es la que obtiene mayores valoraciones como “rechazo” según las tres normas. En el caso de la norma española, más de la mitad de las piezas clasificadas como rechazo (N=51), provienen de esta sección o escuadría. Y en el resto de las normas los resultados en este sentido son muy similares, (N=48) según la norma alemana y (N=51) según la norma francesa. En las tablas 17 a 19 se representan los valores de los resultados de las clasificaciones de las tres normas, comparados dos a dos. Tabla 17: Tabla de contingencia con los resultados de la clasificación visual según las normas UNE EN 56544:2007 y DIN 4074:2003. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 15 x 5 12 x 8 Porcentajes ST - III ST - II ST - I Rechazo Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA UNE EN 56544:2007 RE CHAZO M E - 1 M E - 2 EG T OTAL DIN 4074:2003 RE CHAZO 75 0 0 7 5 (n 1 ) (10 0 %) ( 0 %) ( 0 %) 0 %) LS 7 2 0 0 4 (n 1 ) (50 %) ( 0 %) ( 0 %) 50 %) LS 10 1 0 2 4 (n 1 ) (25 %) ( 0 %) ( 0 %) 25 %) LS 13 9 0 0 1 0 (n 1 ) (90 %) ( 0 %) ( 0 %) 10 %) TO TAL 87 0 2 9 3 Tabla 18: Tabla de contingencia con los resultados de la clasificación visual según las normas UNE EN 56544:2007 y NF B52-001:2007. UNE EN 56544:2007 RE CHAZO M E - 1 M E - 2 EG T OTAL NF B52-001:2007 RE CHAZO 87 0 0 8 8 (n 1 ) (99 %) ( 0 %) ( 0 %) 1 %) ST – I 0 0 0 0 (n 1 ) (0 %) ( 0 %) ( 0 %) 0 %) ST - II 0 0 0 2 (n 1 ) (0 %) ( 0 %) ( 0 %) 100 %) ST 0 0 2 3 Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA - III (n 1 ) (0 %) ( 0 %) ( 67 %) 23 %) TO TAL 87 0 2 9 3 (n 1 ): valores redondeados. Tabla 19: Tabla de contingencia con los resultados de la clasificación visual según las normas DIN 4074:2003 y NF B52-001:2007. DIN 4074:2003 RE CHAZO S7 S10 S13 T OTAL NF B52-001:2007 RE CHAZO 75 0 8 8 (n 1 ) (85 %) 2 %) 1 %) 12 %) ST – I 0 0 (n 1 ) (0 %) 0 %) 0 %) 0 %) ST - II 0 2 (n 1 ) (0 %) 100 %) 0 %) 0 %) ST - III 0 3 (n 1 ) (0 %) 0 %) 100 %) 0 %) TO TAL 75 0 9 3 (n 1 ): valores redondeados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 44: Regresión simple entre el Módulo de Elasticidad local (MOE) y el diámetro relativo del nudo con respecto al espesor de las vigas de la muestra (% d/b). Habiéndose obtenido un p-valor no significativo en el análisis ANOVA del modelo y la ecuación de regresión: MOE = 8583,75 - 6,46847*Diámetro relativo (% d/b) con un valor de R 2 ajustado del 0,024 %. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 45: Regresión simple entre el Módulo de Rotura (MOR) y el diámetro relativo del nudo con respecto a la anchura de las vigas de la muestra (% d/h). Habiéndose obtenido un p-valor no significativo en el análisis ANOVA del modelo y la ecuación de regresión: MOR = 42,9114 - 0,0228078*Diámetro relativo (% d/h) con un valor de R 2 ajustado del -0,12 %. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 46: Regresión simple entre el Módulo de Elasticidad local (MOE) y el diámetro relativo del nudo con respecto a la anchura de las vigas de la muestra (% d/h). Habiéndose obtenido un p-valor no significativo en el análisis ANOVA del modelo y la ecuación de regresión: MOE = 8238,3 + 3,45101*Diámetro relativo (% d/h) con un valor de R 2 ajustado del -0,14 %. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Tabla 27: Resumen de los p-valor calculados en los análisis de varianza asociados a cada modelo de regresión simple ajustado. Análisis de varianza Modelo Regresión simple p - valor MOR - % d/b 0,0004 MOE - % d/b 0,3015 MOR - % d/h 0,5578 MOE - % d/h 0,6174 A la vista de los resultados, se puede concluir que existe una relación estadísticamente significativa (con un nivel de confianza del 95 %) entre el diámetro relativo de nudos con Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA respecto al espesor de los cantos de las vigas (% d/b) y el Módulo de Rotura (MOR), ya que en su análisis de la varianza el p - valor es menor que 0,05. También podemos observar que el estadístico R 2 de este modelo indica que explica un 4,21% la variabilidad del MOR, siendo un valor muy bajo para afirmar que el diámetro relativo de nudos con respecto al espesor de los cantos (% d/b) explique de forma significativa el comportamiento del Módulo de Rotura de las vigas. Para el resto de los análisis realizados se puede afirmar que los diámetros relativos no explican estadísticamente de manera significativa el comportamiento ni del Módulo de Elasticidad local (MOE) ni del Módulo de Rotura (MOR). Como se ha comentado anteriormente, se realizó un segundo análisis utilizando a la nudosidad y otros valores medidos en las vigas (anchura del anillo de crecimiento, densidad, etc.). Se calcularon seis funciones de defectos, tres para ponderar el efecto de los nudos en las zonas de compresión y otras tres para ponderar el efecto de los nudos en las zonas de tracción. Estas funciones normalizan para cada viga la posición relativa de cada nudo (zona de compresión o zona de tracción), así como su frecuencia (nº de nudos en cada viga) y tamaño. A continuación se muestran los resultados de los modelos de ajuste MOR y MOE frente a las demás variables que se suponen influyentes. Cada modelo se ajustó para el MOR y el MOE. Como hay 6 funciones de defectos (3 para tracción y 3 para compresión) se han realizado 6 modelos: MODELO 1a: • Variable dependiente: MOR • Variables independientes: − F compr total − F trac total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOR = -30,046 - 0,00111079*F compr total - 0,000312481*F trac total + 0,162811*Densidad + 13,5328*Anchura anillos + 0,402922*Anchura 5 anillos Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA El ANOVA del modelo presenta un p-valor <0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 26,6063%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Figura 47: Gráfico de ajuste del modelo 1a (valores observados frente a valores predichos por el modelo). MODELO 1b: • Variable dependiente: MOE • Variables independientes: − F compr total − F trac total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOE = 2542,85 - 0,0501272*F compr total + 0,0226163*F trac total + 15,4795*Densidad + 711,281*Anchura anillos - 224,483*Anchura 5 anillos El ANOVA del modelo presenta un p-valor < 0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 17,7512%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 48: Gráfico de ajuste del modelo 1b (valores observados frente a valores predichos por el modelo). MODELO 2a: • Variable dependiente: MOR • Variables independientes: − F comp Ca total − F tracc Ca total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOR = -35,3919 - 0,000233262*F comp Ca total - 0,000140879*F tracc Ca total + 0,176474*Densidad + 13,2104*Anchura anillos + 0,249577*Anchura 5 anillos El ANOVA del modelo presenta un p-valor < 0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 28,7613%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 49: Gráfico de ajuste del modelo 2a (valores observados frente a valores predichos por el modelo). MODELO 2b: • Variable dependiente: MOE • Variables independientes: − F comp Ca total − F tracc Ca total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOE = 2678,34 - 0,0155999*F comp Ca total + 0,00723062*F tracc Ca total + 14,9527*Densidad + 770,328*Anchura anillos - 227,679*Anchura 5 anillos El ANOVA del modelo presenta un p-valor < 0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 19,4204%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 50: Gráfico de ajuste del modelo 2b (valores observados frente a valores predichos por el modelo). MODELO 3a: • Variable dependiente: MOR • Variables independientes: − F comp Cad total − F tracc Cad total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOR = -21,0659 - 0,0000307503*F comp Cad total - 0,0000128186*F tracc Cad total + 0,129945*Densidad + 5,92778*Anchura anillos + 1,73869*Anchura 5 anillos El ANOVA del modelo presenta un p-valor < 0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 17,2023%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 51: Gráfico de ajuste del modelo 3a (valores observados frente a valores predichos por el modelo). MODELO 3b: • Variable dependiente: MOE • Variables independientes: − F comp Cad total − F tracc Cad total − Densidad − Anchura anillos − Anchura 5 anillos MOE = 1986,88 - 0,00182371*F comp Cad total + 0,000796419*F tracc Cad total + 17,0105*Densidad + 700,697*Anchura anillos - 238,403*Anchura 5 anillos El ANOVA del modelo presenta un p-valor < 0,05 por lo que resulta significativo; con un R 2 del 24,6955%. En el apartado 8.5 de los anejos (página 120) se pueden consultar con más detalle los cálculos estadísticos realizados. Estudio de la efectividad de las normas de clasificación visual con madera estructural de Populus x euramericana MEMORIA Figura 52: Gráfico de ajuste del modelo 3b (valores observados frente a valores predichos por el modelo). Como se puede observar en los resultados de los ajustes, todos son significativos para un nivel de confianza del 95 %, ya que en sus respectivos análisis de varianza el p – valor es inferior a 0,05. Para el presente estudio, los ajustes que más nos interesan son aquellos en los que la variable dependiente es el MOE, ya que hemos querido analizar y comprobar si alguna de las variables independientes estudiadas, explican de forma significativa su comportamiento en la muestra. Pues bien, si observamos los resultados de los ajustes referentes al MOE (1b, 2b y 3b), se tiene que:  La densidad influye de manera significativa en el comportamiento del MOE para todos los casos, además con un p – valor = 0.  Las funciones de defectos definidas para los modelos 1b y 2b (F compr total y F comp Ca total ), influyen también de manera significativa en el comportamiento del MOE.  Las variables longitud media del anillo de crecimiento y longitud máxima del anillo de crecimiento, no influyen en ninguno de los seis casos de manera significativa a la hora de explicar el comportamiento de la variable MOE. Por lo que estas variables podrían suprimirse de los modelos para su simplificación. En cuanto a lo que a los seis ajustes se refiere, el que obtiene un R 2 mayor es el modelo 2a, alcanzando un 28,76 %, es decir, dicho ajuste explica de manera significativa un 28,76 % del comportamiento de la variable dependiente MOR, para un nivel de confianza del 95 %.