  VOLUMEN 8E. DISERTACIONES DE LOS ESTUDIANTESEfectos de la rugosidad de superficie en las especies Pinus nigra y Pinus brutia cortadas en sección tangencial y radialMuammer Aysel1, Kerem Dogu El presente estudio tiene por objetivo el analizar la rugosidad de superficie del pino de Austria y del pino de Calabria después de lijadas las muestras, aserradas en sección tangencial y radial, con cintas de esmeril de gruesos 40, 50, 60, 80 y 120. Para el presente estudio, se lijaron 60 muestras con cada grueso de esmeril, en una muela de desbarbar integrada a una sierra de cinta y a una regruesadora mecánica, con una velocidad de avance de 6 m/min. Se utilizaron hojas de esmeril nuevas. Las muestras así preparadas se sometieron a 900 pruebas en total, para las cuales se utilizó un aparato de medida basado en la detección por aguja. La dirección de la aguja es perpendicular a la del plano de desbarbado. La aguja mide 5 µm de radio y se mantiene a una distancia de detección de 12,5 mm (mando numérico). Las pruebas han revelado que la media aritmética ponderada general del valor de rugosidad Ra es, para las secciones tangenciales y radiales, 13,65 µm para el pino de Austria y 13,18 µm para el pino de Calabria. Los resultados estadísticos llevan a la conclusión de que el tipo de aserrado, por una parte, y el grueso de los cristales de las hojas de esmeril, por otra parte, tienen una incidencia sobre la rugosidad de la superficie. Asimismo, consta que el número de grueso del esmeril (inverso a la finura del esmeril) es proporcional a la rugosidad que se consigue después de lijar las piezas. PRESENTACIÓN El factor fundamental que se debe tomar en cuenta para analizar la relación entre costo y beneficio en la industria maderera es el del aumento del precio de la materia prima. Es imprescindible aplicar un tratamiento óptimo a los productos o semi-productos madereros. Además, las operaciones ulteriores practicadas en la superficie de la madera constituyen un elemento decisivo para la comercialización de los productos acabados. Se trata, pues, de reducir cuanto más la rugosidad de superficie mediante operaciones previas de desbaste y lijado. La producción sufre pérdidas notables al desgastarse las superficies, lo cual no ocurriría de controlar la rugosidad de superficie con aparatos y métodos apropiados y de emplear barnices y pinturas de mejor calidad. Para reducir la cantidad de piezas defectuosas, habría que analizar la rugosidad de superficie con máquinas de control de calidad específicas. Para el presente estudio, se han aserrado, en sección tangencial y radial, y lijado, con hojas de esmeril de varios gruesos, piezas de pino de Austria (Pinus nigra Arnold) y de pino de Calabria (Pinus brutia ten). El valor derugosidad de superficie se ha medido mediante aparatos de medida de la rugosidad por detección por aguja. Las pruebas realizadas apuntaban a definir los índices de rugosidad de superficie del pino de Austria y del pino de Calabria y a ayudar a los investigadores en este campo. La rugosidad de superficie conseguida después de estas operaciones es fundamental para la calidad de la superficie superior de la madera y para las operaciones de unte de barniz. MATERIAL Y MÉTODOS Madera utilizada para el estudio El pino de Austria (Pinus nigra Arnold) El pino de Austria, que es uno de los árboles más altos de los bosques primarios, presenta grietas profundas cubiertas de placas gruesas. Las yemas de esta conífera evocan cilindros con una extremidad puntiaguda. Las agujas son duras, de color verde oscuro y miden 8 a 15 cm. Crecen en la punta de los brotes, en dirección de las yemas, lo cual les confiere el aspecto de un cáliz. Esta peculiaridad permite distinguir enseguida este árbol del pino silvestre. Las flores machos del pino de Austria tienen un color amarillento y son cilíndricas. Le eflorescencia ocurre en abril o mayo, según la región, la latitud, la altitud y la exposición. Los conos hembras presentan un color amarillo o amarillento, o hasta pardo, y tardan dos años en crecer. A diferencia del pino silvestre, los conos son simétricos y presentan pedúnculos muy cortos. Los mugrones resaltan y el tronco es oscuro. Las escamas situadas en la extremidad del cono contienen una espina. Los pinos de Austria crecen en varios sitios. En nuestro país existen diversas variedades del pino de Austria a las cuales corresponden denominaciones distintas, entre otras: Pinus nigra, Coromonica y Pyramidalis. (Aslan, 1994) El pino de Austria es endémico en Asia, en Tracia, en Chipre y en Crimea. Se encuentra sobre todo en Turquía, con 2 204 381 hectáreas, en vegetaciones mixtas que también incluyen el enebro, la haya y el roble. También crece en las pendientes de las tierras altas del norte de Anatolia, en Anatolia occidental en la región de Dursunbey y en la cordillera del Taurus. (Aslan, 1994) Las características físicas y mecánicas del pino de Austria El ancho de los anillos del pino de Austria es 1,57 mm. La densidad seca es 0,520 g/cm3, la densidad seca al aire es 0,560 g/cm3, la densidad de volumen es 0,456 g/cm3, el coeficiente de contracción paralela a la fibra es 0,23%, el coeficiente de contracción radial es 5,58%, el coeficiente de contracción tangencial es 8,19%, el coeficiente de contracción en volumen es 13,9%, la resistencia paralela a la fibra es 479 kg/cm2, la resistencia inclinada es 1096 kg/cm2, el módulo de elasticidad inclinada es 100 000 kg/cm2, la resistencia inclinada dinámica es 0,56 kg.m/cm2, la resistencia al estiramiento por tracción paralela a la fibra es 1113 kg/cm2, la resistencia a la tracción perpendicular a la fibra es 23,4 kg/cm2, la resistencia al estiramiento cruzado paralelo a la fibra en dirección radial es 67,1 kg/cm2, y 62 kg/cm2 en dirección tangencial, la resistencia al estiramiento por difusión en dirección radial es 8,2 kg/cm2, y 9,1 kg/cm2 en dirección tangencial. El pino de Calabria (Pinus brutia Ten) El pino de Calabria es uno de los principales árboles forestales de nuestros bosques. Puede alcanzar 25 m de altura y un diámetro de 120 cm. Tiene ramas gruesas y un tronco de forma irregular. Semeja al pino carrasco. No obstante, ciertas variedades, de crecimiento rápido, tienen el tronco liso. Los brotes jóvenes son gruesos, sin hojas y de un color rojo que se vuelve luego marrón verdoso y, a veces, hasta gris oscuro. Las agujas miden 15-16 cm. Son lisas y duras. Tienen puntas ligeramente hendidas y de color verde claro. Sus conos tienen un pedúnculo muy corto, miden unos 7,2 cm (el largo va de 2,0 a 12,5 cm), con un diámetro de 4,1 cm (1,9 a 5,6 cm) y pesan 40,7 g (2,5 a 107,9 g). Las semillas propiamente dichas constituyen 4-5% del cono. Miden 7,02 mm de largo (6,09 a 7,92 mm) y 4,33 mm (4,05 a 4,94 mm) de ancho, mientras que el embrión tiene un largo medio de 5,51 mm (4,84 a 6,38 mm). En general, los conos están apelmazados por dos o tres y forman un conjunto rígido. La capa exterior presentan defectos, el cuerpo está comprimido y es de color pardo. Las semillas tienen forma ovoide y miden 15-20 cm de largo. Están provistas de escamas colgantes. Por sus conos suspendidos a la extremidad de unas ramas cortas, desmedradas y con crestas, se distingue este árbol del pino carrasco. El pino de Calabria crece en regiones templadas en invierno y cálidas y secas en verano. (Aslan, 1994) Los montes de las regiones litorales del Mediterráneo y del mar Egeo, y también de la región de Marmara, albergan extensos bosques homogéneos de pinos de Calabria. En el litoral occidental que da al Mar Negro, los pinos de Calabria crecen diseminados en pequeños bosques naturales, allí donde un microclima parecido al del Mediterráneo les es favorable. El pino de Calabria es el árbol más difundido en nuestro país, donde cubre 3 096 064 ha. Las características físicas y mecánicas del pino de Calabria De las variedades de pinos que se encuentran en nuestro país, el pino de Calabria es el que tiene la madera más pesada. La densidad anhidra es 0,53 g/cm3, la densidad seca al aire es 0,57 g/cm3, la densidad de volumen es 0,478 g/cm3. El coeficiente de contracción en dirección longitudinal es 0,5%, en dirección radial 4,9%, en dirección tangencial 6,8%, la contracción en volumen es 12,2%. La resistencia paralela a la fibra es 447 kg/cm2, la resistencia inclinada es 821,5 kg/cm2, la resistencia al estiramiento por tracción perpendicular a la fibra es 19,6 kg/cm2, la resistencia tangencial a la fractura es 5,7 kg/cm2, la resistencia radial a la fractura es 5,1 kg/cm2, el valor calórico del tronco es 4781 cal/g, 4752 cal/g en las ramas, 4771 cal/g en la corteza del tronco y 4216 cal/g en la corteza de las ramas. DEFINICIÓN E IMPORTANCIA DE LA RUGOSIDAD DE SUPERFICIE Definición : la expresión rugosidad de superficie evoca las imperfecciones que aparecen en la superficie de la madera a intervalos cortos y que se explican por ciertos procesos de fabricación o por otros factores. Existen otros tipos de defectos. (T.S.6956) No se puede remediar la rugosidad de superficie que se deba a un proceso de elaboración (cepillado con o sin virutas). La rugosidad se debe a la sobreposición de capas visibles o palpables. Puede ser tan ínfima que se ha de medir con aparatos electrónicos muy sensibles. En la industria maderera, la rugosidad de superficie depende en gran medida de varios factores, entre los cuales: las estructuras anatómicas, el coeficiente de humedad, los defectos de la madera de ciertos árboles, el desbarbado con telas de esmeril o con herramientas que combinen el esmeril, la forma geométrica de las piezas, la velocidad de aserrado y el afilado de los dientes o de las cuchillas. MODO DE CALCULAR LA RUGOSIDAD DE SUPERFICIE Existen varias técnicas para calcular la rugosidad de superficie. El método escogido para el presente estudio es el de la detección por aguja. Una aguja de sondeo, conectada con un aparato de medida, entra en los intersticios de la madera. El movimiento de la aguja permite conseguir una representación gráfica de la superficie analizada. Este método permite calcular la rugosidad de superficie de la madera hasta cierto punto. El parámetro más corriente en materia de rugosidad de superficie es el de la media aritmética (Ra) de rugosidad ya que ésta es un valor simple que revelará la calidad de la pieza y de la que dependerá su suerte. El parámetro de rugosidad Ra es la longitud aritmética ponderada media, para un largo de madera considerado (L), a partir de una rugosidad media. El parámetro de rugosidad Ra se calcula con la siguiente ecuación : Ra=1/Loƒt|y(x)|dx L=largo RESULTADOS Y CONCLUSIONES Los recuadros 1 y 2 presentan la rugosidad de superficie media Ra calculada durante pruebas de desbarbado en muestras de pino de Austria, cortadas en secciones radiales y tangenciales, con hojas de esmeril de grueso número 40, 50, 60, 80 y 120, con una velocidad de avance de 6 m/min. Cuadro 1 : Valores de rugosidad de superficie Ra del pino de Austria
Cuadro 2 : Valores de rugosidad de superficie Ra del pino de Calabria
Los recuadros 3, 4, 5 y 6 presentan los resultados del test de Duncan y el análisis de variancia para los valores estudiados. Cuadro 3. Análisis de variancia del pino de Austria
Cuadro 4. Test de Duncan para el pino de Austria
Cuadro 5. Análisis de variancia del pino de Calabria
Cuadro 6. Test de Duncan para el pino de Calabria
· Resalta de estos cuadros que el valor de rugosidad de superficie del pino de Austria y del pino de Calabria es mayor si se sierran en sección tangencial al valor obtenido para el aserrado en sección radial. · El valor de rugosidad de superficie mínimo en sección radial corresponde al esmeril de número 120 para ambos árboles. Los resultados conseguidos para el pino de Austria y para el pino de Calabria se han evaluado estadísticamente. Al exceder el coeficiente de variancia (40,3759) el resultado del cuadro (1,88-2,41), se llega a una diferencia de 99% entre los grupos. Por ese motivo se ha realizado un test de Duncan, con objeto de coincidir con la media. Los resultados del test de Duncan se han evaluado analizando las direcciones de corte y los tipos de hojas de esmeril, Los árboles se reparten en 10 grupos distintos. Con el pino de Austria, se observan pequeñas diferencias de rugosidad con el aserrado radial entre los números de esmeril 120 y 80, con el aserrado tangencial entre los números 120 y 80, entre los aserrados radiales y tangenciales con un número 60, entre los aserrados radial y tangencial con un número 50, en aserrado tangencial con un número 40, en aserrado tangencial con un número 50 y en aserrado radial con un número 40. Con el pino de Calabria, la diferencia de valor de rugosidad de superficie no es muy elevada entre los aserrados tangenciales y radiales con un número 120, los aserrados radiales y tangenciales con un número 80 y los aserrados radiales y tangenciales con un número 50. La rugosidad de superficie mínima del pino de Austria se consigue con las piezas aserradas en sección radial con un número 120, y con un aserrado tangencial y un número 120 para el pino de Calabria. La mayor rugosidad se consigue después de un aserrado tangencial con un número 40 para elpino de Austria. Los resultados permiten concluir que la rugosidad de superficie es proporcional a la fineza del esmeril. Se han observado diferencias entre aserrado radial y aserrado tangencial, para determinados números de esmeril. Sin embargo, la diferencia es insignificante con los números 50, 80 y 120. La desviación entre la rugosidad mínima (obtenida con los números 80 y 120) y la máxima (números 40, 50 y 60) es más elevada para el pino de Austria que para el pino de Calabria. La media aritmética de rugosidad Ra del pino de Austria es menor a la del pino de Calabria. La del pino de Austria es 13,18 µm mientras que tan sólo alcanza 13,65 µm en el caso del pino de Calabria. Se han medido los rastros de esmeril después de la operación de lijado para cada número de esmeril. PROPUESTAS · Optar preferentemente por superficies aserradas en sección radial, en condiciones idénticas. · Establecer la rugosidad de superficie ideal para las operaciones de encolado para diversos tipos de árboles. · Escoger el número de esmeril adecuado, sabiendo que un esmeril más fino supondrá la rugosidad de superficie mínima. · De lijar las piezas en modo apropiado, se economizarán pintura y barniz. Se han, pues, de preparar y desbarbar las piezas impecablemente. · La supresión de la rugosidad de superficie mejora la calidad del encolado, por lo cual se debe preparar convenientemente la superficie de las piezas. · El equipo de hojas de esmeril se debe renovar con frecuencia. · Se debería estudiar el efecto de la humedad sobre la rugosidad de superficie. · Estudiar la evolución de la rugosidad de superficie para distintos tipos y edades de árboles. · Optar preferentemente por árboles cuya madera no tenga defectos, al ser las imperfecciones de superficie un factor negativo para la rugosidad de superficie. · Estar atento a proteger las piezas lijadas con esmeriles. · Limpiar las máquinas empleadas. · Definir las partes del árbol propias a ser transformadas en piezas de menor rugosidad de superficie. BIBLIOGRAFÍA Afyonlu, S.A., 1980, Agaçisleri Takim ve Makine Bilgisi, Milli Egitim Yayinlari, Yayin No: 571, 600 Albin R., und Dusil F., und Feigl R., und Froelich H., und Fonke H.S., Grundloger Des Nobel und Innen Ausbus. Anonym, 1987, Kizilçam, Orm. Ars. Enst. Yayinlari, Muhtelif Yayinlar Serisi No:52, El Kitaplari No:2, 288 p., Ankara. Aslan S., 1994 Agaç Dendrolojisi Odun Anatomisi, 152 p., Ankara. Baykan I., 1996, Rendelenmis ve Zimparalanmis Masif Mobilya Yüzeylerinde Yüzey Pürüzlülüklerine Iliskin Arastirmalar, Karadeniz Technical University Doctoral Thesis, 102 p., Trabzon. Berkel A., 1957, Kizilçamda Teknolojik Arastirmalar, Istanbul University, Orm. Fak. Dergisi, Seri A, Cilt 7, Sayi.1, Istanbul. Bozkurt Y., 1992, Odun Anatomisi, 298 p., Istanbul. Burdurlu E., 1994, Ahsap Kökenli Kaplama ve Lavha Üretim-Kullanim Teknolojisi, Bizim Büro Basimevi, 134-135, Ankara. Burdurlu E., 1995, Kereste Endüstrisi ve Kurutma, Bizim Büro Basimevi, 145-146, Ankara. Dereli Ü., Kizilçam (Pinus Brutio Ten) ve Orta Yogunluklu Lif Levhalarda (MDF) Yüzey Pürüzlülügünün Tayini Üzerine Arastirmalar, Hacettepe University, M.S. Thesis, No.97Y006, 81 p. Göker Y., 1977, Dursunbey ve Elekdag Karaçamlarinin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri ve Kullanis Yerleri Hakkinda Arastirmalar, Orman Genel Müdürlügü Yayini, 621-22, 263 p. Güray A., Baykan I., Ildes N., 1995, Agaçisleri Mobilya Endüstrisinde Seri Üretim Hatalari ve Dograma Üretim Teknigi, Bizim Büro Basimevi, 302 p., Ankara. Neyisçi T., 1987, Kizilçamin Dogal Yayilisi, Orm. Ars. Ens. Yayinlari, El Kitabi Dizisi:2, 15 p. Sieminski R., Skarzynska A., 1989, Surface roughness of Different Species of Wood After Sanding, Forest Products Journal, 1-7. Stumbo D.A., February 1960, Surface Texture Measurement, For Quality and Production Control, Forest Productions Journal, 122-124. TS 971, Aralik 1988, Yüzey Pürüzlülügü - Parametreler ve pürüzlülük Tespiti Kurallari, 1st Edition, TSE, Ankara. TS 6212, Aralik 1988, Yüzey Pürüzlülügü - Yüzeylerin Profil Yüksekliginin (Pt) Ölçülmesi, 1st Edition, TSE, Ankara. TS 6956, Nisan 1989, Yüzey Pürüzlülügü - Terimler - Yüzey ve Yüzey Parametreleri Için, 1st Edition, TSE, Ankara. TS 6959, Nisan 1989, Yüzey Pürüzlülügü - Terimler - Yüzey Pürüzlülügü Parametrelerinin Ölçülmesi Için, 1st Edition, TSE, Ankara. Yalçinkaya Ö., 1997, Sapsiz Mese (Quecus Petroeo) ve Karaçamin (Pinus Nigra Arnold) Yüzey Pürüzlülük Degerlerinin Arastirilmasi, Hacettepe University M.S. Thesis, 74 p. 1 Universidad de Hacettepe, Instituto profesional, Ingeniera de Industria Maderera
Sección siguiente | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Commentarios a: World-Forestry-Congress-XI@FAO.ORG