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El pino insignis, una madera eficaz apropiada
para elaborar productos de alto rendimiento.
Recomendaciones para su uso y mejora Dr. Juan I. Fernández-Golfín Seco
Ministerio de Ciencia e Innovación
Centro de Investigación Forestal (CIFOR-INIA)
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ESTADO DEL CONOCIMIENTO
• Es la madera más largamente estudiada en el seno de todo el Estado
– Desde 1985 cuatro proyectos distintos de caracterización
• El primero mixto Monte-Aserradero (ZTB)
• Los tres restantes en aserraderos (MIME)
– 2014 vigas (2-5 m) ensayadas mecánicamente
– Efectuados estudios tecnológicos
• Protección
• Secado
• Desenrollo
• Aptitud a la fabricación de MLE
– Tres libros, 12 artículos científicos
• Introducida en normativa europea (EN 1912)
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PRIMER TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
• 1985-1988: Convenio INIA-Centro Técnico
de la Madera del País Vasco (ZTB)
– Caracterización anatómica
– Caracterización físico-mecánica
• Probetas de pequeño tamaño
• Probetas tamaño estructural (primero del
Estado) 631 piezas (50x150x3200)
– Caracterización tecnológica
• Desenrollo
• Secado
• Poder calorífico de resíduos (biomasa)
• Comportamiento al fuego (Reacción y
Resistencia)
– Caracterización biológica
• Durabilidad natural
• Aptitud a los tratamientos
• 69 árboles completos, 23 montes, 34
municipios, tres Diputaciones
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PRIMER TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
• Logros del trabajo:
– Obtención de los datos necesarios para la
normalización del uso estructural
– Obtención de los datos demostrativos de su
aptitud para:
• Fabricación de tableros contrachapados
• Uso estructural
• Aptitud al tratamiento preventivo
– Incremento de los conocimientos científicos
de la especie y muy especialmente de las
relaciones estructura-propiedad:
• Madera juvenil
• Variaciones de la densidad entre sitios
• Variaciones de la densidad intra-anillos
• Efecto del tamaño del anillo en las
propiedades del material
• Efecto de la acebolladura, conicidad,
tableadura, excentricidad
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Bases científicas acreditativas del uso del
pino radiata como madera de sierra
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SEGUNDO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
• 1995-1996: Contrato INIA-Centro Técnico
de la Madera del País Vasco (ZTB)
– Caracterización estructural (320 piezas)
– Influencia del tipo de aserrado en calidad
– Cuantificación de la madera de P. Radiata
aserrada en Soria/Burgos
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Aparición de la primera versión de la norma UNE 56544 y comienzo de los
trabajos de CEN TC 124 para la redacción de la norma EN 1912
– Principales resultados:
• Inclusión del P. radiata en normas
– UNE 56.544 (Nacional), ME-1, ME-2
– EN 1912 (Europea), inclusión ME1 y ME2
• Caracterización del material aserrado
en Soria/Burgos y recomendaciones
para la mejora de la calidad
• Publicación del “Manual de usuario del
pino insignis del País Vasco”
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TERCER TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
• Principales resultados:
– Confirmación de la ME-1 en C24
– Primeros valores para asignación MEG (C16)
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Necesidad detectada: incorporar la madera de gruesa
escuadría en la normativa nacional (UNE 56544) y europea
(EN 1912). Confirmar ME-1 en C24. Avanzar en el
desarrollo de métodos sencillos de clasificación
• 2003-2004: Contrato INIA-Mesa Intersectorial de la
Madera de Euskadi – Desarrollo de un sistema automatizado de clasificación
(ultrasonidos)
– Caracterización de madera de diversas escuadrías (923
piezas, incluyendo gruesa escuadría)
Problema detectado: la muestra recibida de MEG
es anómala y lleva a asignación de C16
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CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
• 2009-2011: Contrato INIA-Mesa Intersectorial de
la Madera de Euskadi (CON 09-070)
– Puesta a punto de técnicas NDT para la evaluación
resistente de vigas de gruesa escuadría (valores de
paso)
– Caracterización de madera de gruesa escuadría (140
piezas 150x250x4300, 200x250x5000)
– Analizar las razones de la baja asignación anterior
y, si fuera posible, mejora de dicha asignación
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Necesidad detectada: Obtener una asignación adecuada para la madera de gruesa
escuadría en la normativa nacional (UNE 56544) y en la europea (EN 1912).
Desarrollo de métodos sencillos de clasificación de dicha madera
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1. Toma y preparación de las muestras de ensayo (UNE-EN 384) 1. Monte
2. En aserradero
PASOS PARA LA CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL
2. Inspección y posterior clasificación de las piezas en lotes homogéneos
1. Inspección
2. Clasificación visual (UNE, DIN)
3. Aplicación y clasificación por métodos NDT 1. Máquinas mecánicas (no aplicable a gruesa escuadría)
2. Transmisión
3. Ecos
4. Vibraciones inducidas ..//…
3. Ensayo mecánico de acuerdo con UNE-EN 408
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Clasificación visual: factores incidentes
Nudosidad Gemas
Fendas
Deformaciones
Acebolladuras Madera juvenil Desviaciones generales de fibra
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Resultados: Rendimiento en madera estructural clasificada: 67% (UNE&DIN) Ambas normas producen resultados similares
RESULTADOS CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
Clasificación visual por normas UNE y DIN
Lote Sección (mm) Nº piezas MEG/% R/%
A 250 x 150 70 53/76 17/24
B 250 x 200 70 41/59 29/41
TOTAL 140 94/67 46/33
Lote Sección (mm) Nº piezas S13/% S10/% S7/% R/%
A 250 x 150 70 2/2 18/26 30/43 20/29
B 250 x 200 70 0/0 17/24 27/39 26/37
TOTAL 140 2/1 35/25 57/41 46/33
APTAS PARA USO ESTRUCTURAL 94/67 46/33
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Resultados: La principal causa del rechazo es la presencia de alabeos y gemas CKDR elevado: 0,29 (típico de especie verticilada)
RESULTADOS CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
Clasificación visual: criterios de rechazo según norma UNE
SINGULARIDADES Nº piezas
Lote A Lote B TOTAL
NUDOS 2 6 8
GEMAS 4 10 14
ALABEO 8 9 17
CURVATURAS 0 1 1
RESINA O ENTRECASCO 1 3 4
DESVIACIÓN DE FIBRA 2 0 2
ACEBOLLADURAS 0 0 0
TOTAL 17 29 46/140 Resu
men
de las c
au
sas d
e r
ech
azo
seg
ún
la c
lasif
icació
n U
NE
56544
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RESULTADOS CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
Clasificación con equipos NDT: Estiman módulo de elasticidad dinámico
- Ultrasonidos (Sylvatest)
- Técnicas acústicas (Microsecond Timer Fakopp)
-Técnicas vibratorias (Portable Lumber Grader, PLG)
Utilidad de los métodos: Clasificación del material en aserradero (PLG) Evaluación de estructuras en servicio (Sylvatest y FAKOPP)
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RESULTADOS CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
Evaluación NDT de la calidad mecánica (Sylvatest, FAKOPP, PLG)
Equipo Expresión R2 Observaciones
Sylvatest
Eglo = 3,92*SVelTT +24,17*Denglo – 21600,7 69% VelTT: Velocidad Testa-Testa
Eglo = 3,63*SVel18I + 22,90*Denglo -19036,4 70% Vel18I : Velocidad cara-cara
FAKOPP
Eglo = 3,59*FVelTT +20,60*Denglo – 113,99*H – 156943,8 62%
Eglo = 2,79*FVel18I + 19,45*Denglo –126,66*H – 11792,1 59%
PLG Eglo = 0,810043*EPLG +1812,27 68%
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RESULTADOS CUARTO TRABAJO DE CARACTERIZACIÓN
Observaciones: Elevada aparición de acebolladuras de tipo traumático Alta presencia de alabeo (Madera juvenil) Gran número de roturas por cortante Asignación resistente superior a estudios anteriores (C22)
Ensayos destructivos efectuados según UNE-EN 408: Enseñanzas
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Resultados: Rendimiento en madera estructural clasificada: 65% (UNE&DIN) Asignación (EN 1912) de C20
RESULTADOS GLOBALES TRABAJOS DE CARACTERIZACIÓN
ASIGNACIONES RESISTENTES
Sample Cross section
(mm)
nº of
specimens
Average length (m) Source
A
B
C
D
80x120
150x250
150x250
200x250
148
75
70
70
2,40
5,60
4,30
5,00
Cataluña
País Vasco 1)
País Vasco 2)
País Vasco 2)
Total 363
1.- Maderas Ipiñarri, Bergara, Guipuzcoa
2.- Maderas Larrañaga, Beasain, Guipuzcoa
Species VG b h n H* fmean f SD f05
f05
Adj
Adjusted
MOR fk Emean E SD E0,mean ρ05 ρk Origen Muestra
Pinus
radiata MEG
80 120 78 10,5 48,8 12,7 28,8 1,046 27,53 9921 2083,4 10207 448 CAT
150 250 63 14,4 30,4 8,9 16,7 0,903 18,49 9825 1499,1 10083 447 CPV 3
150 250 53 10,5 40,8 9,4 21,6 0,903 23,68 10933 1383,8 11523 455 CPV 4
200 250 41 10,8 39,2 10,6 22,2 0,903 24,58 11046 1757,6 11670 453 CPV 4
ALL 235 23,72 10726 450
22,19 (1) 21,1
PRESENTADO NUEVO PROYECTO!!!
OTROSTRABAJOS EN MARCHA
DURABILIDAD PARAMÉTRICA (PROY. BIA 2013-42434R)
Evolución del contenido de humedad de la madera a lo largo del año: efecto de localización y especie de madera en la durabilidad de la madera al exterior Siete estaciones climáticas (Llanes, Vitoria, Palencia, Valencia, Madrid, Córdoba, Huelva) Siete maderas en cada sitio (EU, PL, PC, PS, PR, CS, PRMMT, PSMGE)
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OTROSTRABAJOS EN MARCHA
DURABILIDAD PARAMÉTRICA (PROY. BIA 2013-42434R)
Parametrización de la determinación de las clases de uso, por efecto de: • Localización geográfica (Is0) • Factores de agravamiento climático (Ks1)
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OTROSTRABAJOS EN MARCHA
DURABILIDAD PARAMÉTRICA (PROY. BIA 2013-42434R)
Parametrización de la determinación de las clases de uso, por efecto de: • Factores de diseño estructural (aleros, sobreelevación, drenaje, dimensiones, etc.) [Ksi]
Asignación clases de uso
Isk Clase de uso
(UNE-EN335-2011)
0-1,4 1
1,5-2,4 2
2,5-3,4 3,1
3,5-4,4 3,2
>4,5 4
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ELENCO DE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (“Madera de pino radiata: conclusiones tras 25 años de trabajos”. AITIM nº 252(2008):30-36
Propiedades dendrológicas y sus efectos tecnológicos y cualitativos: Madera de fibra más larga (3,5mm)=> Aptitud celulósica y aplicaciones de la fibra (tableros) Baja duraminización (10-15% a los 30-40 años)=> árbol de albura
Baja durabilidad natural=> Ojo en usos exteriores Susceptibilidad al azulado=> Implicaciones logísticas (monte e industria) Elevada permeabilidad
Homogeneidad de la densidad dentro del anillo (Dmv/Dmp=1,57)=>> SELVICULTURA INTENSIVA Ojo hay límites en el crecimiento =>> Necesidad de analizarlo (8 mm??) Ojo a la entrada en luz de la masa=>> Puede generar excentricidad y elipticidad
Ojo acebolladura y madera de compresión Fustes con baja excentricidad y elipticidad=>> Homogeneidad interna Fustes habitualmente rectos, con baja conicidad =>> Aserrado fácil, fibra recta Acusada verticilación Acusada presencia de zona central de madera juvenil DEFORMACIONES Bajo contenido en resina (<2%)=>> Encolado Porcentaje medio de corteza
Troza baja: 25% Resto y delgada: 15%
Buen rendimiento de aserrado y de clasificación por resistencia d la madera aserrada
Necesidad de tratamiento preventivo pero GRAN FACILIDAD para su práctica
Necesidad de CLASIFICAR LA MADERA EN ROLLO ( )
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Propiedades dendrológicas y efectos tecnológicos y cualitativos: CONCLUSIONES
Destinar primeras y segundas trozas a resistencia, resto a decoración y embalajes (delgada y puntas)
Evaluar la homogeneidad del crecimiento anual en rollos Evaluar presencia de acebolladuras en rollos Evaluar la presencia de fibra espiralada (helicoidal) en rollos Aserrado paralelo a la cara externa en madera estructural
ELENCO DE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (“Madera de pino radiata: conclusiones tras 25 años de trabajos”. AITIM nº 252(2008):30-36
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ELENCO DE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (“Madera de pino radiata: conclusiones tras 25 años de trabajos”. AITIM nº 252(2008):30-36
Propiedades físicas y sus efectos tecnológicos y cualitativos: Elevada permeabilidad
Fácil secado Posibilidad de emplear temperaturas altas (80-90ºC) Posibilidad emplear la alta temperatura (>100ºC) Posibilidad de emplear radiofrecuencia
Fácil encolado (¡¡¡¡¡PERO DISTINTO!!!!) Aptitud a los acabados y al tratamiento
Tratamientos antiazulado Tratamientos preventivos frente a hongos e insectos (CU 3, 4 y 5)
MAXIMAS PENETRACIONES MÁXIMAS RETENCIONES
Tratamientos de acabado eficaces (lasures por pincelación, geles)
Ligereza (densidad media al 12%: 504 kg/m3) Comprobación de aplastamiento en uniones Acabados especiales para suelos
Anisotropía elevada (coeficiente 1,8; anisotropía 3,3)Tendencia al atejado/alabeo (ojo madera juvenil)
Junto con homogeneidad estructural señala facilidad para la laminación (SWT, CLT, TC, LVL, MLE)
Fomento de los usos exteriores (siempre tratada) frente a picea/abeto
Necesidad de comercializar la madera seca y con fibra recta
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Propiedades físicas y efectos tecnológicos y cualitativos: CONCLUSIONES
Destinar los rollos con fibra recta a usos resistentes y/o piezas de gran longitud En las piezas de gran longitud (vigas, madera estructural, decking) prestar mucha
atención a las desviaciones generales de fibra en las cuatro caras Las piezas de baja masividad y aserrado tangencial son propensas al atejado. En pisos y
frisos limitar su anchura En madera estructural evitar la presencia de madera juvenil en caras o cantos (Aserrado) Comercializar siempre la madera seca a una humedad próxima a la de uso
ELENCO DE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (“Madera de pino radiata: conclusiones tras 25 años de trabajos”. AITIM nº 252(2008):30-36
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ELENCO DE CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (“Madera de pino radiata: conclusiones tras 25 años de trabajos”. AITIM nº 252(2008):30-36
Propiedades mecánicas y sus efectos tecnológicos y cualitativos: Cuatro veces caracterizada mecánicamente (2014 vigas ensayadas) Normalizada a nivel nacional desde 1990 (UNE 56544) Normalizada a nivel europeo (ME-1/ME-2) desde 2002 (UNE-EN 1912) Calidad MEG (Viga):
Normalizada a nivel nacional con asignación de C20 Próximamente a nivel europeo (EN 1912)=> Elaborada propuesta
Madera multipropósito apta para la mayoría de las aplicaciones estructurales
Madera con mala imagen dentro del propio sector del aserrío del País Vasco
NECESIDAD DE DIVULGACIÓN Y FORMACIÓN: Entre usuarios Entre prescriptores Entre industriales de la madera
Madera que debería tener un aserrado específico (no de producción) para usos resistentes
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FUTURAS LÍNEAS DE I+D+i
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Los estudios efectuados hasta el momento ponen de manifiesto las siguientes
necesidades de I+D+i para el pino insignis:
1. Diagnóstico de las razones por las cuales hasta la fecha no
se ha extendido el uso del Pinus radiata en usos
estructurales.
2. Propuesta de aplicaciones innovadoras para la madera de
Pinus radiata
Incorporación de tratamientos nanotecnológicos
Acetilación y furfurilación
Mejora de los procesos de encolado
3. Ensayos de durabilidad de la madera tratada para CU 3.1.,
3.2 y 4 de Pinus radiata tratada vs Picea, abeto y vs abeto
douglas
4. Acebolladuras y madera juvenil Identificación de causas
Puesta a punto de sistemas y protocolos de detección
en pie
Propuesta de medidas para su reducción
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FUTURAS LÍNEAS DE I+D+i
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Los estudios efectuados hasta el momento ponen de manifiesto las siguientes
necesidades de I+D+i para el pino insignis:
5. Sanidad forestal: puesta a punto de sistemas de
tratamiento térmico de la madera aserrada y en rollo por
ultrasonidos y radiofrecuencia (NIMF-15, Fusarium) y
análisis de la eficacia de tratamientos químicos.
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FUTURAS LÍNEAS DE I+D+i
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Los estudios efectuados hasta el momento ponen de manifiesto las siguientes
necesidades de I+D+i para el pino insignis:
7. Genética vs. Calidad
8. Efecto de las podas y el espaciamiento
En madera juvenil
En acebolladura
En el crecimiento
6. Puesta a punto de sistemas de clasificación en pie
9. Modelos de crecimiento y producción con evaluación de retorno económico
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MUCHAS GRACIAS