Fundamentos del diseño y la construcción con madera. Pablo Guindos
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El fundamento de los métodos adoptados por las normas se encuentra en la existencia de una correlación conocida entre los parámetros adoptados y las propiedades mecánicas. Cuanto más estrecha es esta relación, más eficiente es el método, pues permite dividir con mayor precisión la población inicial en sub-poblaciones constituidas por los distintos grados de calidad elegidos. Para cada uno de ellos es posible entonces determinar los valores característicos de resistencia, rigidez y densidad, los que adquieren niveles más elevados en las clases con límites más exigentes para los parámetros, o sea, con aptitud superior. No obstante, la complejidad del proceso y la cantidad de grados de calidad deben ser evaluadas convenientemente para posibilitar una aplicación real y eficiente de los métodos en los procesos productivos, en la comercialización y en la utilización del material. Carece de sentido entonces, establecer un número elevado de clases si no se cuenta con un método que:
1 Se base en parámetros altamente eficientes.
2 Sea aplicable en forma simple.
3 Produzca un elevado rendimiento económico del material, es decir que la producción quede equilibradamente incluida en las distintas clases.
4 En el caso de la clasificación visual, se cuente con personal especializado que sea capaz de aplicar el método con precisión, rapidez y rigurosidad.
Pese a lo anterior, la realidad actual es que las normas de clasificación son relativamente rudimentarias y están basadas en conceptos muy antiguos. Esto no es de extrañar, pues siempre es complicado implementar innovaciones tecnológicas en industrias tan tradicionales como la de la construcción, y la clasificación de la madera es sin duda un buen ejemplo de ello. Los coeficientes de correlación de las resistencias a flexión y tracción respecto de la presencia de nudos, el módulo elástico y la densidad típicamente muestran correlaciones en el rango de R2 = 0,4 a R2 = 0,65, por lo que existe gran dispersión de los valores mecánicos. Existe potencial para mejorar esta eficiencia y se siguen generando internacionalmente múltiples investigaciones al respecto. Una posibilidad de mejora consistiría en aplicar nuevas tecnologías tales como la medición de fibra integral5.3, esto es determinar la desviación de la fibra en toda la pieza. De hecho, este tipo de tecnologías se aplica actualmente en clasificadoras industriales de productos de gran valor tales como LVL o terciado. Pero la aplicación de tales tecnologías para la clasificación estándar de madera maciza y MLE, requiere por un lado una inversión considerable, y por el otro la creación de normas más sofisticadas, así que por el momento el método más empleado es método tradicional de clasificación visual, mediante el cual un inspector experto emplea alrededor de 2 a 4 segundos en clasificar una pieza. Por otro lado, debe también notarse que la tendencia internacional es la de emplear cada vez menos madera maciza y más productos laminados y derivados de la madera, lo que reduce considerablemente la heterogeneidad del material, y por ende la dispersión de datos, y la necesidad de desarrollar normas de clasificación más sofisticadas.
5.1.1 Clasificación visual
La clasificación visual por resistencia se ha basado en la tradición y la experiencia hasta finales del siglo diecinueve, aprovechando los conocimientos regionales de las especies y sus anormalidades más importantes. Las primeras reglas detalladas se elaboraron en la década de 1920 en Estados Unidos de Norteamérica, y en la de 1930 en varios países europeos. La evolución posterior ha ido acompañada de la redacción de rigurosas normas por parte de los países que más utilizan este recurso, tanto para especies frondosas como para coníferas.
La eficiencia y rapidez de estos métodos están influidas decisivamente por la pericia de la persona que realiza la tarea. En unos pocos segundos, el clasificador debe observar las cuatro superficies de una pieza aserrada y decidir el grado de calidad al que la asignará, conforme a los límites que para los parámetros visuales se establecen en el método adoptado. Los parámetros normalmente considerados se relacionan a las singularidades ya descriptas anteriormente; en resumen, todo aquello que altera la estructura idealizada (ver sección 3.3):
1 Características ligadas al crecimiento del árbol o a los procesos de producción, tales como nudos, desviación de las fibras, espesor de los anillos de crecimiento, médula o material juvenil adyacente a la misma, madera de reacción y fisuras, entre otros.
2 Deterioros causados por ataques biológicos, como hongos e insectos.
3 Defectos especiales, tales como reducciones de la sección transversal producidas durante el aserrado.
4 Desviaciones de la geometría prevista.
Parámetros visuales
La nudosidad es un parámetro de gran importancia en este tipo de procesos, y expresa la relación entre el tamaño del nudo mayor (o del mayor agrupamiento) y las dimensiones de la sección transversal de la pieza. Como se describió anteriormente, los nudos desplazan y desvían las fibras de la pieza estructural. Existen diversos criterios para expresar la nudosidad, pero todos persiguen el propósito de dimensionar con la mayor sencillez y precisión posibles, la pérdida de capacidad mecánica que origina esa anomalía. Los criterios más usuales son los siguientes:
1 Tamaño del nudo en relación a la dimensión de la superficie en la cual se manifiesta.
2 Relación entre la proyección del nudo sobre la sección transversal y el área de ésta (comúnmente denominada Knot Area Ratio: KAR).
3 En algunas normas, consideran específicamente además de lo anterior, cuál es la relación de la proyección de los nudos y la sección transversal de la madera, pero únicamente en las zonas próximas a los bordes (habitualmente h/4 inferior y superior). Esta diferenciación se hace porque la caracterización de la madera se basa a menudo en la resistencia a flexión, y los bordes traccionados y comprimidos son las partes más tensionadas; por ende, las partes donde la aparición de un nudo es más crítica. La proporción de nudos en las zonas de borde se denomina habitualmente como Margin KAR, ver una ilustración en la Figura 5.1.1. figura 5.1.1 Evaluación de la nudosidad. Habitualmente se considera un fragmento de la pieza de madera (aprox. 10-20 cm), y se proyecta el área de los nudos en la sección transversal. La relación de la proyección total de los nudos respecto del área transversal se denomina KAR y la proyección en las zonas de margen (habitualmente ±h/4) se denomina Margin KAR.
Es de destacar que la influencia negativa de la nudosidad sobre las propiedades mecánicas, es usualmente más importante en las coníferas que en las frondosas, en piezas de menor escuadría, y también varía con las especies. A su vez, existen particularidades que surgen de los análisis de correlación que soportan el método adoptado. Dentro de éstas se pueden citar distintas formas de considerar la nudosidad que se manifiesta en una arista, la acumulación de este parámetro en una determinada longitud de la pieza estructural, entre otros. No obstante, en todos los casos se especifica el límite superior correspondiente a cada clase resistente.
La desviación de las fibras, es un parámetro que puede apreciarse visualmente observando las fisuras de contracción o el desarrollo longitudinal de los anillos anuales sobre la superficie. También puede determinarse por medio de un trazador, que es un instrumento consistente en una manivela con una manija articulada en un extremo, y una aguja en el otro. La inclinación respecto del eje longitudinal de la pieza se considera solamente en forma general, descartándose las desviaciones locales alrededor de los nudos, pues su influencia sobre las propiedades mecánicas es considerada a través de la nudosidad. La desviación se expresa y limita para cada clase relacionando el valor de la inclinación respecto del eje longitudinal de la pieza con la longitud en la cual se produce. Generalmente su correlación negativa con la resistencia es menor a la que presenta la nudosidad.
El espesor de los anillos