UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

INDICE

DEDICATORIA2AGRADECIMIENTO3I.INTRODUCCION4II.RESUMEN5ABSTRACT5III.OBJETIVOS6OBJETIVO PRINCIPAL6OBJETIVOS SECUNDARIOS6IV.MARCO TEORICO7I.MORFOLOGA DEL EUCALIPTO7RACES7CORTEZA7HOJAS8NERVADURAS9FLOR10FRUTO10SEMILLA10II.CARACTERSTICAS DEL EUCALIPTO GLOBULUS11III.PRODUCCIN DE PLANTA13IV.PROPIEDADES MECNICAS DE LA MADERA.15COMPRESIN16V.METODO DE INVESTIGACION19VI.POBLACION Y MUSTRA19VII.19

TABLA 1:caracteristicas de la planta de eucalipto14

Ilustracin 1: diagramas de esfuerzo y deformacin para materiales dctiles y no dctiles, ensayados a compresin hasta la ruptura.17Ilustracin 2: Relacin entre la deformacin unitaria y la deformacin.19

DEDICATORIA

Este proyecto se lo dedico a nuestros padres. Los mismos que han sido el soporte y la fortaleza necesaria para cumplir con nuestros objetivos y metas propuestas en mi vida. Ellos que con sus consejos y enseanzas han logrado ser el apoyo incondicional necesarios con el cual he podido salir adelante en todas las dificultades que se han presentado a lo largo de nuestra vida.

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios, a nuestros padres, por habernos dado la posibilidad de formarnos como personas de bien, adems de brindarnos su apoyo y comprensin en todos los momentos. Adems agradecemos a la UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE, la misma que con sus docentes, han sido los generadores de conocimiento necesario para realizar los ensayos de madera (eucalipto) con xito. Agradecemos principalmente al ing. HUAMAN MENDOZA GILMER CARMEN docente del curso resistencia de materiales II, el mismo que con su conocimiento y consejos nos guiaron en el desarrollo y exitoso fin del presente trabajo.

I. INTRODUCCION

El trabajo que se presenta tiene por objeto evaluar la seccin resistente obtenida en el anlisis de diversas tipologas estructurales realizadas con de Eucalyptus globulus. Diversos ensayos, estudios y publicaciones realizados hasta la fecha muestran las excepcionales propiedades mecnicas de la madera de eucalipto, que garantiza su calidad como madera estructural, hacen que esta madera pueda ofrecer soluciones estructrale. Para poder extraer unas conclusiones fiables sobre la comparativa de la especie, se han estudiado diversas tipologas estructurales diferencindose dos grupos: fibras paralelas a la fuerza y fibras perpendiculares a las fibras. En la actualidad, la construccin de obras civiles ha tomado nuevas vas en lo referente a procesos constructivos y materiales a ser utilizados, por el alza de los costos en los materiales de construccin convencional. Una de estos caminos ha sido la construccin de estructuras con madera por su facilidad de construccin y rapidez de ejecucin. En nuestro pas se ha podido observar este fenmeno hace muchos aos, especialmente en zonas rurales, aunque ahora se extiende adems a las zonas urbanas. Es por esto y por muchas otras razones que el presente proyecto coloca al Eucalipto como una alternativa para elementos estructurales, por sus caractersticas fsicas y mecnicas que sern detalladas con profundidad

II. RESUMEN

El presente trabajo aborda el anlisis de los datos obtenidos fruto de ensayos realizadas en madera de Eucalyptus globulus especie que tiene mayores requerimientos a comparacin de otras. Este hbrido en ensayos est demostrando buenas aptitudes de adaptacin, tolerancia y crecimiento, por lo que se hace imperioso conocer las caractersticas de su madera. Que tradicionalmente se viene empleando. Para poder extraer unas conclusiones fiables sobre las propiedades mecnicas del Eucalyptus globulus, se han estudiado diversas tipologas estructurales diferencindose dos grupos: fibras pareleas a la fuerza y fibras perpendiculares a la fuerza. En cuanto a fibras paralelas se refiere, se ha planteado el estudio de probetas de rea cuadrada. Para ello se han propuesto distintas luces de 20 cm de altura mientras que para las fibras perpendiculares a la fuerza. El estudio de aquellas piezas de carcter estructural secundario lo cual pone de manifiesto las excelentes propiedades mecnicas de la madera de eucalipto en Cajamarca, arrojando unos valores de mdulo de elasticidad y mdulo de rigidez cortante similares a los obtenidos segn MVCS.

ABSTRACT This paper deals with the analysis of data obtained from testing in wood species Eucalyptus globulus have higher requirements compared to others. This hybrid assays are showing good coping skills, tolerance and growth, so it is essential to know the characteristics of the wood. Traditionally it has been using. To draw reliable conclusions about the mechanical properties of Eucalyptus globulus, they have been studied various structural typologies differentiating two groups: pareleas force and perpendicular to the strength fibers. As regards parallel fibers, it has been proposed to study specimens square area. This has been proposed various lights 20 cm while for the strength perpendicular to fibers. The study of those secondary structural parts which shows the excellent mechanical properties of eucalyptus in Cajamarca, yielding values of elastic modulus and shear modulus of rigidity similar to those obtained by MVCS.

III. OBJETIVOS

OBJETIVO PRINCIPAL

Determinar las propiedades mecnicas del eucalipto (Eucalyptus globulus) de Cajamarca OBJETIVOS SECUNDARIOS

Determinar el esfuerzo ltimo a compresin paralela a la fibra que soporta el eucalipto, adems de obtener el mdulo de elasticidad del mismo. Determinar el esfuerzo y mdulo de elasticidad a compresin perpendicular del Eucalipto.

IV. MARCO TEORICO

I. MORFOLOGA DEL EUCALIPTO

Cada eucalipto se distingue por las caractersticas generales y dimensiones; su corteza en el estado adulto; hojas en plntulas juveniles y adultas y, a veces, hojas de transicin entre estas dos ltimas fases, conocidas como hojas intermedias; ramas jvenes; inflorescencias; forma de las yemas; estambres; frutos y semillas.

RACES

Tiene una raz muy poderosa y agresiva, que cuida muy bien al rbol frente a los agentes atmosfricos. No obstante, el rbol puede resultar poco resistente frente al viento si la planta de la que procede se ha repicado deficientemente en vivero, de aqu la conveniencia de utilizar siempre en sus plantaciones la planta adecuada, y tambin la necesidad de cultivarla en los envases ms envases ms apropiados. La conservacin de su capacidad natural para rehacer el central pivotante de la raz principal resulta en este sentido fundamental.

CORTEZA

Dado que la corteza, como el comportamiento del rbol, es una caracterstica que llama rpidamente la atencin, su descripcin es particularmente necesaria para el reconocimiento de muchas especies de eucaliptos que, por lo dems, son similares. Siempre que la capa sbero-felodrmica (ver figura 1.2) sobre las ramas juveniles y sus ramitas funcione sin interrupcin, la corteza primaria es, por lo general, lisa y continua. Cuando esta capa cesa de funcionar, se forma una nueva capa profunda inferior, que es retenida durante un ao o varios aos ms. Ms tarde, otras capas ms profundas pueden aparecer a varios intervalos de tiempo. Estas capas sucesivas se distinguen unas de otras en toda la superficie, o sobre parte del tronco y las ramas. Adems, el ritidoma, que es la masa compleja externa de las sucesivas capas generadoras, puede variar de color, textura y persistencia o desprendimiento despus de la renovacin de la capa sbero-felodrmica.Hablando en general, la corteza sobre las ramas jvenes de un rbol maduro es lisa, mientras que en la parte inferior del tronco, hasta unos pocos metros del suelo, el ritidoma (ver figura 1.2) se vuelve ms o menos persistente y profundamente surcado. Por lo tanto, cuando se describe el tipo de corteza, no deben tenerse en cuenta ni la de la base del tronco ni la de las ramitas.Al envejecer la corteza, su superficie se oxida, se oscurece, se vuelve ms o menos pulverulenta, y pierde sus caracteres especficos. Estas caractersticas pueden determinarse solamente examinando la corteza madura,no a la base del tronco, sino a un tercio de la altura del rbol.

HOJAS

Las hojas, simples y persistentes, suelen presentar un heteromorfismo de gran importancia sistemtica. Las jvenes suelen ser opuestas por ms o menos pares, y sentadas. Su coloracin suele diferenciarse de la de las hojas adultas debido a distinta coloracin. Su consistencia es ms tenue.Las hojas adultas presentan gran variabilidad, aunque generalmente son alternas, de bordes enteros, sin diferenciacin entre el haz y el envs, y de encubrimiento y coloracin muy variable. NERVADURAS

Las nervaduras de las hojas son una gua til para la identificacin de los eucaliptos. Las hojas de la mayor parte de las especies tienen una nervadura central que se reconoce fcilmente, desde la cual divergen las sucesivas nervaduras laterales y cruzan la hoja hasta unirse con la nervadura intramarginal, que sigue el contorno del borde de la hoja. Las nervaduras laterales conservan un ngulo de nervadura bastante regular con respecto a la nervadura central, especialmente en la parte central de la hoja. Se reconocen los siguientes tipos de nervaduras: Nervadura pinnada. Las nervaduras laterales son bastante abundantes, paralelas, y forman un ngulo de 60 o ms con la nervadura central. El nervio intramarginal es corrientemente ms fino y est cerca del borde de la hoja. Nervadura oblicua. Las nervaduras laterales forman con la nervadura central un ngulo inferior a 60, y son menos numerosas que en el tipo penninervado, siendo frecuentemente anastomosadas y con la nervadura intramarginal algo sinuosa y relativamente distante del borde de la hoja.

Nervadura longitudinal. Las nervaduras laterales forman un ngulo de 30, o menos, con la nervadura central y son a veces casi paralelas.9

FLOR

El gnero Eucalyptus se caracteriza por la falta de diferenciacin de cliz y corola, estando sus piezas soldadas y formando un receptculo con oprculo caedizo en la floracin. La cada del oprculo permite la expansin de los estambres que, inicialmente, se encuentran doblados hacia adentro. Las flores aparecen generalmente en racimos o cimas, rara vez aisladas o en pequeos Grupos.

FRUTO

El fruto, por fin, es tambin muy variable tanto en forma y tamao de la cpsula, como en la forma de abrirse, posicin de las valvas y del disco circundante, etc.La produccin de semillas es abundante, tanto frtiles como abortadas. Las primeras suelen ser polidricas, ms gruesas y de diferente coloracin, aunque a veces adquieren formas redondeadas o aladas. Suelen ser de tamao pequeo.

SEMILLA

Las semillas de Eucalyptus varan mucho en tamao, desde menos de 1 mm en hasta ms de 2 cm; en el color, desde negras en E. tereticornis hasta amarillas en E. camaldulensis; en la forma, desde casi esfricas a cuboides; y en su relieve, desde superficialmente reticuladas a profundamente alveoladas.

II. CARACTERSTICAS DEL EUCALIPTO GLOBULUS

EUCALYPTUS GLOBULUS (Eucalipto glbulos) Esta especie es la ms utilizada en el sector de la construccin Ecuatoriano, es por esto que ser la especie de anlisis del presente proyecto, adems de una comparacin con otra especie tambin cultivada en el Ecuador, Eucalipto Grandis, la misma que se encuentra principalmente en la Costa Ecuatoriana; para finalmente obtener parmetros comparativos en esfuerzos admisibles y mdulos de elasticidad, necesarios para el clculo estructural. El Eucalyptus glbulus se encuentra principalmente en la zona de la sierra, por sus condiciones de plantacin y para su crecimiento, que sern detalladas a continuacin. Las probetas que se utilizarn en los ensayos que demuestran las propiedades fsico-mecnicas del eucalipto sern tomadas de esta especie y del Grandis, para obtener parmetros comparativos. La albura es de color marrn plido, poco diferenciada del duramen de color marrn muy plido, con matiz rosado grisceo. Olor y sabor caractersticos a eucalipto. Brillo mediano. Grano de recto a ligero entrecruzado. Textura mediana. Veteado en lneas verticales, satinado, poco pronunciado.

Condiciones de plantacin: Altitud: 1600 a mximo 2900 msnm Clima: Temperatura media de 15C, lluvia anual: 700 - 1800 mm. Es exigente en luz y susceptible a las heladas. Suelos: Preferentemente en suelos profundos, bien drenados, requiere suelos franco-arcillosos, franco-arenosos o arenosos y soporta suelos ligeramente cidos con tendencia a la neutralidad. Topografa: Plana a ligeramente ondulada Limitantes: Puede ser afectado por ataques de insectos y hongos. En vivero es atacado por la gota. Sufre ataques de defoliacin del escarabajo. Los factores ambientales limitantes son suelos pobres en drenaje, salinos y pizarrosos que afectan su crecimiento. Las sustancias qumicas de sus hojas ricas en aceite favorecen la propagacin del fuego en caso de incendios y algunas veces por efectos alelopticos impiden la germinacin de semillas de otras especies. Usos principales

Maderable: Aserro: construccin liviana y pesada. Construccin naval. Muebles. Ebanistera. Carpintera. Pisos domsticos. Durmientes. Cajas corrientes. Madera redonda: Chapas y tableros contrachapados. Pulpa de fibra corta. Postes para construccin, para transmisin y para cercas. Lea (v.c.=4950 kcal/kg) y carbn. Madera para minas. Mangos para herramientas.

Las hojas contienen 0.75-1.25% de eucaliptol, con propiedades medicinales; se emplea principalmente para tratar las afecciones de la nariz y garganta, y contra la malaria y fiebre. La corteza contiene 1% de taninos, de inters para la produccin de miel.

III. PRODUCCIN DE PLANTA

Uno de los condicionantes para obtener una planta de calidad es su origen gentico. El almacenado de la semilla es un factor importante tanto para mantener sus cualidades germinativas como para asegurar un ptimo estado fitosanitario. La semilla ha de ser almacenada en sitios frescos alejada de fuentes de luz, calor y humedad.La manipulacin de la planta a lo largo del perodo de produccin va a incidir sobre su calidad final y por tanto sobre su comportamiento en campo. Con el fin de minimizar dicha manipulacin, debe ser semilla da en contenedores con celdas individuales. El nmero de semillas por alvolo depender de su capacidad germinativa manteniendo como objetivo una planta por envase. En caso de que germine ms de una semilla hay que dejar una nica plntula, la ms vigorosa y que est centrada en el alvolo. La seleccin de la planta se realizar cuando empiecen a tener el primer par de hojas ya que de lo contrario las races se enredan y se puede provocar daos a la que permanece. La plntula eliminada nunca debe ser trasplantada a otro alvolo ya que los daos, a pesar de ser imperceptibles, repercuten en la estructura de la raz con efectos muy negativos en la reforestacin. Para la identificacin de una planta de calidad deben considerarse el sistema radicular, su estado fitosanitario y el tamao y disposicin de las hojas. Los requisitos de una buena planta de eucalipto se describen en el cuadro adjunto.

TABLA 1:caracteristicas de la planta de eucaliptoCARACTERSTICAS DE LA PLANTA IDEAL

El tamao de la planta debe oscilar entre 15-20 cm. de altura. No obstante, una planta puede ser apta si cumple los requisitos mencionados a continuacin.

Las races no deben presentar enrollamientos ni deformaciones especialmente en la base del cepelln. El sistema radicular del cepelln no debe ser excesivamente denso, ni amarillento (indicara un tiempo excesivo de permanencia en contenedor).

La disposicin de las hojas en el tallo o la distancia internudos no debe ser menor de unos 2 cm. La presencia de muchos pares de hojas rojizo/marrn y muy juntos unos de otros, es sntoma de planta muy envejecida y excesivamente dura

La planta debe presentar una sola gua principal no muy tierna ya que sera ms sensible a daos tanto fsicos (en transporte y manipulacin) como de tipo fitosanitario.

El estado fitosanitario de la planta ha de ser controlado de forma rigurosa desechndose toda planta con daos en tallo, races o inserciones de las hojas al tallo bien sea por hongos o cualquier otro tipo de agente patgeno. En cualquier caso ha de salir del vivero revisada y tratada preventivamente.

FUENTE: Libro El Eucalipto, Montoya Oliver J. MiguelEl eucalipto es una especie con perodos cortos de produccin en vivero si la comparamos con pinos o robles. La planta no debe salir demasiado dbil ni excesivamente endurecida. El periodo de produccin vara entre 3 y 5 meses dependiendo de la especie. Una vez adquirida, la planta debe de ser tratada con sumo cuidado hasta que sea puesta en el campo, siguiendo las instrucciones que reciba de su proveedor habitual. De lo contrario, una manipulacin errnea o deficiente traer como consecuencia una prdida de calidad.Recuerde que el origen de la semilla y el estado de la planta es uno de los aspectos ms importantes para obtener unos buenos crecimientos. Por ello, procure obtener la planta en viveros calificados, que le ofrezcan garanta de origen gentico y unas buenas prcticas de produccin. La produccin de planta de calidad con certificado de garanta debe dejarse en manos de verdaderos especialistas para asegurar el mejor resultado.A continuacin se citan algunos sistemas observados en otros pases, los que si bien no han sido utilizados en E. colorados es buenos conocerlos para contar con un panorama ms amplia de las alternativas Radial Colcura Para omplementar el tema a continuacin se muestran los sistemas de cortes empleados por Colcura, en Chile, para pisos de Eucalyptus globulus, segn el dimetro que se trate.

IV. PROPIEDADES MECNICAS DE LA MADERA.

Son aquellas propiedades que se manifiestan en la capacidad de la madera para soportar cargas o torceduras (flexo torsin). Bajo pequeas cargas la madera se deforma en forma proporcional a la tensin, si la carga aumenta y las deformaciones son mayores que la tensin se produce una deformacin permanente. Al seguir aumentando la carga se produce la rotura. Determinan, junto con las propiedades fsicas, durabilidad natural, caractersticas de secado, resistencia al intemperismo, etc. la aptitud tecnolgica de la madera para diferentes usos clasificados en dos grandes grupos: estructurales y revestimientos. La resistencia mecnica de la madera a nivel ultramicroscpico se debe a la resistencia de las microfibrilas formadas por molculas de celobiosa de 8.35 x 7.9 x 10.3 angstrom, unidas mediante enlaces 1,4 alfa entre unidades de glucopiranosa, dentro de las molculas tambin hay enlaces de hidrogeno entre los grupos OH disponibles y entre molculas vecinas tambin hay puentes de hidrogeno, lo que confiere una estructura reticular muy resistente. La mayor resistencia mecnica de la madera est en la regin cristalina, en la regin amorfa no hay puentes de hidrgeno. La orientacin de las microfibrillas determina la resistencia de la madera a los diferentes esfuerzos. Como la subcapa S2 ocupa el 90% de la pared secundaria y tiene un ngulo de orientacin entre 10 a 30, es decir que se orientan casi paralelas al eje principal de las clulas, ofrecen mayor resistencia a esfuerzos paralelos que perpendiculares al grano.

COMPRESIN

Es la resistencia debida a la accin de una fuerza que tiende a aplastar la madera. Este aplastamiento ser mayor en el sentido perpendicular a las fibras y menor en el sentido axial. La compresin en sentido axial es una propiedad muy importante para usos de la madera como postes, pies derechos, etc. La compresin paralela a la fibra depende de la orientacin de las micro fibrillas en el sentido longitudinal, especialmente de la subcapa S2 , Las fibras experimentan un pandeo ms que ofrecer resistencia mecnica, en general el esfuerzo de rotura vara entre 100 a 900 kg/cm2 para maderas con densidad bsica entre 0.2 a 0.8 g/cm3 . Se estima aproximadamente la mitad que la resistencia a la traccin; EFLP es 75% de E mxima, deformacin en el campo elstico 60% de la deformacin mxima. La resistencia a la compresin paralela a la fibra se calcula mediante la siguiente formula

C Pe = P1/A

P1: es la carga al lmite proporcional (kg) A: es el rea de la probeta antes del ensayo (cm-2). La mxima resistencia a la compresin paralela a la fibra se calcula la siguiente frmula matemtica: CPa. = P2/A P2: es la carga mxima (Kg)

La determinacin del mdulo de elasticidad en compresin paralela a la fibra:

MOE = (P1) L / AD

P1: es la carga al lmite proporcional, en Kg fuerza L: es la distancia sobre la cual se midi la deformacin en cm. A: es el rea de la probeta antes del ensayo en cm2 D: es la deformacin de la probeta en cm.

La determinacin del esfuerzo de la fibra al lmite proporcional en compresin perpendicular a la fibra se calcula como sigue:

MOR = P1/A

P1: es la carga al lmite proporcional (kg) A es el rea de compresin, ancho de la probeta multiplicado por el ancho de la placa metlica (cm2) (MA, DIRECCION GENERAL FORESTAL Y DE FAUNA SILVESTRE, 2008)

ESFUERZO DE COMPRESIN

La resistencia a la compresin es el mximo esfuerzo de compresin que un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresin por ruptura, la resistencia a la compresin posee un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en compresin por una fractura desmoronaste (materiales dctiles, maleables o semiviscosos), el valor obtenido para la resistencia a la compresin es un valor arbitrario que depende del grado de distorsin considerado como falla efectiva del material. Se muestran diagramas caractersticos de esfuerzo y deformacin para materiales dctiles y no dctiles en compresin:

Ilustracin 1: diagramas de esfuerzo y deformacin para materiales dctiles y no dctiles, ensayados a compresin hasta la ruptura.

ESFUERZO Y DEFORMACINEl esfuerzo se define aqu como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en trminos de fuerza por unidad de rea. Existen tres clases bsicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte transversal de una pieza antes de la aplicacin de la carga, que usualmente se llaman dimensiones originales.La deformacin se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio trmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjuncin con el esfuerzo directo, la deformacin se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. En los ensayos de torsin se acostumbra medir la deformacin cmo un ngulo de torsin (en ocasiones llamados detrusin) entre dos secciones especificadas.Cuando la deformacin se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensin lineal de un cuerpo, el cual va acompaado por un cambio de esfuerzo, se denomina deformacin unitaria debida a un esfuerzo. Es una razn o nmero no dimensional, y es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas (figura 17), su clculo se puede realizar mediante la siguiente expresin:e= e / L(14)Donde,e: es la deformacin unitariae : es la deformacinL : es la longitud del elemento

Ilustracin 2: Relacin entre la deformacin unitaria y la deformacin.

V. METODO DE INVESTIGACION

Para la determinacin de algunas de las propiedades mecnicas de la madera del eucalipto, se utiliz el mtodo de la experimentacin. VI. POBLACION Y MUSTRA

POBLACION: Planta de eucalipto de la ciudad de Cajamarca.MUESTRA: 06 probetas 03 con fibras paralelas a la fuerza.03 perpendiculares a la fuerza.VII. VIII.

CODIGO:NTP251.014:2004TITULO:MADERAS.Mtodoparadeterminarlacompresinaxialoparaleloalgrano.2a.ed. 6p.RESUMEN:Establecelosprocedimientosaseguirparalaejecucindeensayodelacompresinaxial, o paralela al grano en maderas.DESCRIPTORES:MADERA;COMPRESIONAXIAL;ENSAYOS

CODIGO:NTP251.016:2004TITULO:MADERAS.Mtodoparadeterminarlacompresinperpendicularalgrano.2a.ed.6p.RESUMEN:Establecelosprocedimientosaseguirparalaejecucindeensayosdecompresin perpendicular al grano.DESCRIPTORES:MADERA;COMPRESION;ENSAYOS

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