Propiedades físicas y las medidas de las maderas

Propiedades físicas y las medidas de las maderas_Asig

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

CepillamPropiedades físicas y las medidas de las maderas_3os 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.

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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.