PROPIEDADES MECÁNICAS

Las propiedades mecánicas de la madera pueden ofrecernos, igual que las propiedades físicas, informaciones muy valiosas para su utilización e industrialización.

Las propiedades mecánicas de la madera son la expresión de su comportamiento bajo la aplicación de fuerzas o cargas. Este comportamiento puede sufrir variadas modificaciones, dependiendo del tipo de fuerza aplicada y de las diferencias básicas en la organización estructural de la madera. Una fuerza expresada por unidad de área o volumen es un esfuerzo.

Existen tres tipos de esfuerzos primarios que pueden actuar sobre un cuerpo. La fuerza puede actuar en compresión, si reduce una dimensión o el volumen del cuerpo (esfuerzo compresivo). Si la fuerza tiende a aumentar la dimensión o el volumen, la misma será una fuerza de tensión y entonces se desarrollará un esfuerzo de tracción. Cuando las fuerzas tienden a desplazar una porción del cuerpo sobre la otra en dirección paralela al plano de contacto, se desarrollan esfuerzos de cizallamiento o esfuerzos cortantes. Los esfuerzos de flexión resultan de la combinación de los tres esfuerzos primarios y el efecto que producen es el de la curvatura, flexión o pandeo.

La relación del cuerpo al esfuerzo aplicado se conoce con el nombre de resistencia del material y como ya se sabe que existen diferentes esfuerzos, también existen diferentes resistencias, entre ellas, resistencias a la compresión, a la tensión y al cizallamiento, no a la flexión.

Las propiedades mecánicas se refieren a la resistencia que ofrece la madera a los diferentes esfuerzos a que es sometida cuando está en uso. Son valores numéricos promedios de resistencia, expresados en kilogramos por centímetro cuadrado, que tienen importancia en la determinación de los usos y, sobre todo, pa­ra calcular los valores de diseño que se emplean en el cálculo estructural.

 Ensayo de Flexión Estática

La flexión estática es la resistencia que ofrece la madera a una carga que actúa sobre una viga.  La resistencia de la madera a la flexión depende  de  varios factores, tales como los defectos de crecimiento [nudos y desviaciones  de las fibras, entre otras), densidad, contenido de humedad, temperatura  y  duración de la carga.

Los valores numéricos promedios de flexión estática sirven de base para obtener los valores de diseño, que se emplean en los cálculos de las vigas. La flexión estática se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado en los siguientes esfuerzos:

-  Esfuerzo de las Fibras en el Límite Proporcional (EFLP).- La carga aplicada al comienzo es proporcional a la deformación producida. El momento en el cual no se cumple esta proporcionalidad se conoce como el Esfuerzo de las Fi­bras en el Límite Proporcional. A partir de este momento en cualquier instante se produce la falla. Este valor se utiliza en los cálculos de los valores de diseño.

ELP = 3P'L/2ae² (kg/cm²)

- Módulo de Ruptura (MOR).- Es el esfuerzo en el cual se produce la falla de la viga. Es el mayor esfuerzo aplicado a las fibras externas de la madera cuando la probeta de ensayo se rompe bajo la influencia de una carga. Este criterio sirve para clasificar la madera según su resistencia a esfuerzos de ruptura. La fuerza es aplicada en el centro de las probetas.

MOR = 3 PL/2ae² (kg/cm²) 

- Módulo de Elasticidad (MOE).- Es un índice de la facilidad o dificultad que tienen las maderas para su deformación. Cuanto mayor es el M0E_, menor es su deformación. Es la relación lineal entre un esfuerzo y la tensión producidos en el rango de elasticidad de un material (esfuerzos sin producir deformación), como indicador de su rigidez. Este criterio permite clasificar a la madera por su resistencia a la aplicación de esfuerzos sin causar deformaciones.

MOE = P’L³/4ae³ (kg/cm²)

Donde:

 P' = Carga al límite proporcional (kg).

P = Carga máxima (Kg).

L = Luz de la probeta (70 - 35 cm).

a = Ancho de la probeta (cm).

e = Espesor de la probeta (cm).

Y = Deflexión en el centro de la luz al límite proporcional.

ENSAYO DE FLEXIÓN ESTÁTICA EN LA PRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEÑALADAS.

Importancia del Ensayo de Flexión Estática: Este ensayo en maderas, es importante porque nos ofrece la resistencia que ofrece la madera a una carga que actúa sobre una viga. Los valores numéricos promedios sirven de base para obtener los valores de diseño, que se emplean en los cálculos de las vigas de madera en las construcciones forestales.

Ensayo de Compresión Paralela al Grano

La resistencia a la compresión paralela al grano o a los elementos xilemáticos, es la resistencia que ofrece la madera a una fuerza que actúa en dirección paralela a las fibras. tambien se puede decir que es la capacidad de sustentar las fuerzas que tienen a acortr un cuerpo. La compresión paralela al grano se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado en los siguientes esfuerzos:

-  Esfuerzo de las Fibras en el Límite Proporcional (EFLP).- La carga aplicada al comienzo es proporcional a la deformación producida. el punto en el cual no se cumple esta proporcionalidad se conoce con el nombre de Esfuerzo de las Fibras en el Límite Proporcional.

ELP = P'/A (kg/cm²)

- Módulo de Ruptura (MOR).- Tambien llamado resistencia maxima. A partir del EFLP, si se continúa aplicando la carga, en cualquier momento se produce la falla. La carga que produce la falla se conoce como Resistencia Máxima a la Compresión Paralela al Grano.

MOR = P/A (kg/cm²)

- Módulo de Elasticidad (MOE)

MOE = P´D/Ay (kg/cm²)

Donde:

P'  =  Carga al límite proporcional (Kg)

P   =  Carga máxima soportada por la probeta (Kg)

D   = Distancia entre las abrazaderas del soporte del compresómetro (15 cm)

A   = Superficie de la sección transversal de la probeta (cm²).

y   = Deformación al límite proporcional.

ENSAYO DE COMPRESIÓN PARALELA AL GRANO EN LA PRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEÑALADAS.

Importancia del Ensayo de Compresión Paralela al Grano: Este ensayo tiene importancia en la construcción, cuando la madera se usa en puntales, postes, pilares, columnas, etc.

Ensayo de Tenacidad

Es la capacidad de la madera para resistir cargas (golpe o choque) repentino o absorber energía. Generalmente las maderas de alta tenacidad, presentan grano entrecruzado por que las fibras de la madera estan entrelazadas, lo cual hace que la madera sea dificil de hendir o rajar o sla separación de las fibras. Estas maderas se doblan o tencionan mucho más, sin romperse o fracturarse. La tenacidad es una propiedad mecánica y como tal está afectada por las caracteristicas propias del material, es decir presenta una variabilidad depentiendo del tipo de madera que se ensaya, su contenido de humedad, la orientación de los anillos de crecimiento y la dirección de las fifras, entre otros. Los resultados indican la capacidad de la madera para absorber energía hasta el punto de ruptura y se expresa en Kg - m.

Basicamente existen tres equipos especializados para realizar el ensayo de tenacidad que son: Pendulo Americano, creado por la Un iversidad de Madison EEUU, el Pendulo Aleman y la Maquina AMSLER.

ENSAYO DE TENACIDAD, EN EL PERNDULO AMERICANO.

Importancia del Ensayo de Tenacidad:Este ensayo tiene importancia para determinar si la madera ensayada tiene la capacidad de ser usada en artículos que requieren ser capaces de adsorber cargas de impacto aplicadas repentinamente, así determinar si se puede utilizar como mangos de herramientas (martillos, hachas, escabadoras, etc), artículos deportivos (bates de béisbol, cachas de pistola, etc).

Ensayo de Clivaje

El ensayo de clivaje también llamado ensayo de rajadura, es un ensayo mecánico, que muestra cual es la resistencia que ofrece la madera al rajado; dependiendo de la ubicación de los anillos de crecimiento, con respecto a plano de falla, el clivaje puede ser tangencial: cuando el plano de falla es tangencial a los anillos de crecimiento y radial: cuando el plano de falla es perpendicular a los anillos de crecimiento.

Se aplica la siguiente formula:

 Cl = P/A (kg/cm)

Donde:

P = Carga maxima (kg).

A = Ancho de la probeta (cm).

ENSAYO DE CLIVAJE EN LA PRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEÑALADAS.

La importancia del ensayo mecánico de Clivaje, es sobre todo cuando se va a unir la madera con conectores metálicos (clavos y tornillos), como la elaboración de cajas de empaque clavadas, porque si no se tiene resistencia adecuada cuando se hace penetrar el clavo o tornillo este ejercerá un efecto de cuña propagando la grieta haciendo una unión débil.