Propiedades físicas y las medidas de las maderas
Densidad ρ=M/V
Hemos utilizado dos métodos para calcular la densidad ρ=M/V
Método de volumen desplazado
Utilizamos una cubeta grande con un grifo adaptado, y otra cubeta menor para recibir el agua desplazada.
Llenamos la cubeta con agua y esperamos hasta que caiga la última gota que rebosa.
Pesamos la cuña de madera en seco.
Hundimos la cuña en la cubeta con ayuda de una fina pieza de metal y la mantenemos hundida también hasta que la última gota haya caído.
Pesamos el agua desplazada y también la cuña húmeda.
El volumen de nuestra cuña ha de ser la suma del agua desplazada más la diferencia de pesos entre la cuña mojada y seca (el agua absorbida por la cuña hay que considerarla)
Método geométrico para calcular la densidad
Cepillam
os la cuña hasta que la geometría es exactamente iguales a la de la figura. Los planos han de ser lo más perfectos y regulares posibles.
Pesamos la cuña.
Medimos la cuña en diferentes lugares para obtener una media de cada medida y aplicamos la fórmula para calcular el volumen.
La fórmula nos dará la densidad junto con el peso o masa de la cuña ρ=M/V
Condiciones ambientales
Si la humedad relativa del aire es muy alta o muy baja las medidas de densidad serán variables.
Esta humedad relativa del aire podemos medirla mediante un psicrómetro (temperatura del bulbo en seco menos temperatura del bulbo húmedo) y su correspondiente carta psicrométrica.
Se pueden definir ciertas condiciones de temperatura y humedad ambientales para que el cálculo de la densidad sea comparable.
Sabemos que el Contenido de Humedad en Equilibrio de todas las maderas se estabiliza en un valor concreto en relación a las condiciones ambientales. Este valor puede llegar al 18% en una semana muy húmeda y al 5% en una época muy seca, pasando por valores normales del 11%. Tendremos valores para la densidad muy diferentes en la misma madera:
Peso de la cuña al 11% 375.2gr con un volumen de 0.972xE-3 m3
CHE peso densidad
18% 399 gr 410 kg/m3
11% 375 gr 386 kg/m3
5% 355 gr 365 kg/m3
El armario de temperatura y humedad ambiente controlado utilizado en la escuela nos da una temperatura de 33º C y 44% de humedad relativa medida mediante el psicrómetro.
Estas condiciones ambientales se consiguen mediante bombillas incandescentes y lámparas de rayos UV-A.
La madera llega a un equilibrio de humedad interna del 8%. Podemos considerar este valor como un valor estándar para calcular la densidad ya que conviene construir los instrumentos con un valor de humedad interna de la madera relativamente bajo.
Densidad del arce (kg/m3)
Referencia Despl. De agua Geométrico
12317-A 555 558
12318-B 566 579
12319-C 559 574
12322-D 550 557
12571-E 579 562
12575-F 577 575
Densidad del abeto (kg/m3)
Referencia Despl. De agua Geométrico
20/1-A 380 383,1
20/2-B 390 386,0
20/6-C 370 371,9
20/7-D 370 377,3
20/ 8-E 360 363,4
20/ 9-F 370 364,7
Velocidad de propagación del sonido C en la madera
Hemos utilizado también dos métodos para medir la velocidad de propagación.
LucchiMeter
Con el equipo de medida LucchiMeter que es muy sensible al lugar donde se aplican los sensores.
Este valor de C que da la máquina también varía en función de la fuerza aplicada a estos sensores.
Se midieron todas las tapas y fondos mecanizados con CNC, con los sensores en el mismo punto y con una fuerza aplicada semejante, dada por el peso de una pieza de hierro de 2,9 kg, posicionada encima del sensor receptor.
Método de ondas longitudinales
Sabemos que las frecuencias de las ondas longitudinales en una columna de aire son armónicas, así como en las columnas de madera (la longitud de la columna ha de ser al menos 10 veces el diámetro de la misma).
Se trabajaron las cuñas para que tuvieran la misma sección en toda la longitud L(no exactamente una columna…)
Golpeando con un martillo en una de las caras se miden mediante un micrófono en la cara opuesta las frecuencias de las ondas estacionarias. Mediante un programa que realice la FFT obtenemos la frecuencia f de este primer modo longitudinal:
Calculamos la velocidad C=2*L*f
Encontrar maderas semejantes no es una tarea fácil.
La búsqueda de maderas no fue tarea fácil ya que además de ser similares entre ellas, los parámetros físicos de densidad tenían que ajustarse a los elegidos para el proyecto amén de ser estéticamente similares al modelo elegido.
Velocidad de propagación C (m/s) Arce
Referencia O. long. LuchiM cuña LuchiM fondo mecanizado
12317-A 4468 4801 4447
12318-B 4623 5130 4474
12319-C 4431 4784 4373
12322-D 4391 4826 4363
12571-E 4355 4702 4272
12575-F 4511 5000 4534
Velocidad de propagación C (m/s) Abeto
Referencia O. long. LuchiM cuña LuchiM tapa mecanizada
20/1-A 5326 5514 4622
20/2-B 5508 5786 4803
20/6-C 5598 5797 4448
20/7-D 5530 5788 4916
20/ 8-E 5468 5656 4856
20/ 9-F 5490 5660 4876
Podemos destacar el valor inferior de C en las medidas tomadas en las tapas mecanizadas en las que la onda viaja en la bóveda atravesando las fibras con cierto ángulo. No así en la cuña recta en las que la onda viaja paralela a las fibras. El valor de la velocidad de propagación disminuye en el abeto con el ángulo.
