Productos y procesos industriales
CONTROL EN PLANTA DE LA CALIDAD DE FABRICACIÓN DE VIGAS LAMINADAS DE Eucalyptus grandis CON PERFIL DOBLE T, MEDIANTE
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Esteban Morales(1,2), Antonio Pedro(3) emorales@inti.gob.ar
(1)Departamento de Industria de La Madera y El Mueble - INTI, (2)Grupo Maderas, Depto. Ingeniería Civil, UTN-FRGP, Gral. Pacheco, Buenos Aires, Argentina (3)Departamento de Industria de La Madera y El Mueble – INTI
Palabras Clave: Eucalipto, vigas laminadas, ensayos no destructivos, control de calidad.
INTRODUCCIÓN
En la fabricación de elementos de madera laminada encolada intervienen factores que deben ser manejadas adecuadamente para lograr un producto aceptable. La madera debe ser manejada en sus mejores condiciones para ser encolada y alcanzar su máxima expresión en cuanto a su resistencia mecánica. El adhesivo, debe ser de la formulación adecuada. El funcionamiento del equipamiento de corte y frezado de la madera, dosificación y esparcido del adhesivo, y de prensado de uniones y láminas, deben trabajar correctamente. Se debnen controlar la duración de los procesos que intervienen en el encolado, las condiciones ambientales en las cuales se realizan estas tareas y durante el almacenaje para curado final. [1]. Se muestran en este trabajo los resultados logrados en la implementación práctica de un método confiable para determinar, a través de la obtención del módulo de elasticidad, el nivel de calidad de fabricación de vigas laminadas encoladas de perfil doble T, adoptando métodos no destructivos de bajo costo y rápida implementación, como ultra sonidos y vibraciones. Estos a su vez fueron comparados con ensayos de flexión estática convencionales. Estos métodos han dado resultados satisfactorios en cuanto a su confiabilidad en diferentes especies de coníferas y latifoliadas.[2].
OBJETIVOS
Es objetivo de este trabajo exponer los resultados de un método no destructivo, de aplicación sencilla y de bajo costo para la implementación en planta del control de calidad en la fabricación de vigas laminadas .
Para ello se determinaron el módulo de elasticidad dinámico por medio de los métodos de vibraciones y por ultrasonidos (US). Tambien el módulo de elasticidad estática por el método de ensayos a flexion.
DESARROLLO
Materiales. En este estudio se emplearon como cuerpos de prueba 30 vigas laminadas encoladas con perfil doble T. Sus dimensiones nominales son de 67x200x4000 mm. Métodos. Se realizaron la determinación de densidad por método grabimetrico, el contenido de humedad (CH) con xilohigrómetro. Los módulos de elasticidad se determinaron mediante los métodos no destructivos con el equipo Sylvatest de ultrasonidos [3], y con Da Tuner y FFT Analizer para vibraciones [4]. Por último, los ensayos de flexión estática, aplicando la metodología de la norma IRAN 9663:2011 con equipo Shimadzu [5]. Los resultados de estas técnicas fueron corregidas a un contenido de humedad del 12%, con el método de la Norma IRAM 9664:2011, [6], [7]. Se determinó el tipo de distribución, el grado de asociación y correlación estadística y fue comprobado por un test de hipotesis [8].
RESULTADOS
Estadística descriptiva de los resultados de cada método de evaluación.
Ens.Flex. DaTuner FFT Anal. Sylvatest D.
Mediciones 30
20
30
30
Promedio 10554,9 15124,4 15031,8 17314,6
Desv.Est. 523,07 777,698 786,675 912,507
Coef.Var. 4,95% 5,14% 5,23% 5,27%
Mínimo
9788,21 14060,5 13738,4 15803,1
Máximo 11821,6 16548,5 16723,3 19332,8
Rango
2033,38 2487,98 2984,88 3529,72
Sesgo Est. 1,663 0,641 0,417
0,269
Curtos.Est. -0,0491 -0,8929 -0,6851 -0,7857
Tabla 1: resultados de las mediciones
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Productos y procesos industriales
Los coeficientes de variación indican en cada caso que las mediciones tienen baja variabilidad. Los valores de Sesgo y curtosis indican que sus distribuciones son estadísticamente normales. El grado de asociación entre los ensayos no destructivos (END) y el ensayo de flexión dieron los modelos ajustados de la tabla 2.
Coef. de
Técnicas asociadas
Modelo ajustado
determinación (r2)
E.Flex/DaTuner
DaTuner = 4388,07 + 1,02489 * Ens.Flexión
0,38
E.Flex/FFT.Analyzer
FFT Analyzer = 6039,22 + 0,851982 * Ens.Flexión
0,32
E.Flex/Sylvat.Duo
SylvatestDuo = 12062,7 + 0,497584 * Ens.Flexión
0,80
DaTuner/FFT.Analyzer
FFT Analyzer = -796,895 + 1,03971 * DaTuner
0,92
Tabla 2. Análisis de regresión entregado por Statghraphics.
La tabla 3 muestra las correlaciones, entre cada par de variables. a fuerza de la relación lineal entre las variables.
DaTuner FFTAn Sylvatest alyzer Duo
Ens. Flexión
Coef.Correlación(r) Tamaño de Muestra
Valor-P
0,62 (20) 0,004
0,57 (30) 0,001
0,29 (30) 0,127
Coef.Correlación(r)
-
0,96 0,58
DaTuner Tamaño de Muestra -
(20) (20)
Valor-P
- 0,0000 0,008
Coef.Correlación(r)
-
FFT Analyzer
Tamaño de Muestra Valor-P
-
-
0,54
-
(30)
-
0,002
Tabla 3. Coeficientes de correlación y valores P
El test de hipótesis de los coef. de correlación de la tabla 3 son estadisticamente significativos.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Las mediciones de módulo de elasticidad obtenidas con las cuatro técnicas de medición tienen una distribución estadísticamente normal. De los análisis de regresión y correlación se encontró que el mayor grado de asociación fue el de la relación entre la técnica de vibraciones del DaTuner y en segundo lugar del FFT Analizer, con el ensayo de flexión respectivamente. En el caso del estudio de la asociación entre los dos métodos que emplean la técnica de las vibraciones se encontró que entre FFT Analizer y DaTuner dieron un coef. de regresión (r2) de 0,92 y un coef. de correlación (r) de 0,96. El nivel de calidad de las vigas producidas puede determinarse empleando estas técnicas como una herramienta de valiosa utilidad para su uso en planta, la cual, es de simple implementación y de bajo costo.
La técnica que dio el mejor ajuste en este estudio fue la que utiliza las vibraciones, empleando los software FFT Analizer, soportado por un ordenador portátil con un micrófono acoplado; y el DaTuner, soportado por un teléfono inteligente de uso corriente. El estudio adicional por el cual se relacionaron los resultados del FFT Analizer con DaTuner permitiría el intercambio de ambas técnicas para poner en práctica este control de calidad. Estas técnicas deberían ser probadas en el futuro no solo al final de la última etapa de la producción de las vigas doble T, sino que también en el control de las etapas intermedias, como la de encolado de Finger-Joint y en la etapa de armado completo de cada lámina de la viga.
BIBLIOGRAFÍA
[1]. RITIM, FMPA, GTZ. Proyecto vigas laminadas, curso de capacitación.(2003). [2]. Sandos J.L, Benoit Y; AUS Timbergrading: Industrial aplication. The 15th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood, 19-21 August 2oo2, University of California, Berkeley Campus, california, USA. [3]. Oliveira F.G.R, de Campos J.A.O, Pletz E, Sales A; Nondestructive evaluatión of Wood using ultrasonic technique. Maderas. Ciencia y tecnología. 4(2):133-139, 2002. [4]. Iñiguez González G, Arriaga Martitegui F, Herrero M.E; Los métodos de vibración como herramienta no destructiva para La estimación de las propiedades resistentes de La madera aserrada estructural. Informes de La construcción, vol. 59,506,97-105, abril-junio 2007. ISSN:0020-0883. [5].Instituto Argentino de Racionalización de Materiales. Norma IRAM 9663:2011, Estructuras de Madera, Madera aserrada y madera laminada encolada para uso estructural, Determinación de las propiedades físicas y mecánicas. Buenos Aires, 2011. [6]. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales. Norma IRAM 9664:2011, Madera Estructural. Determinación de los valores característicos de las propiedades mecánicas y la densidad. Buenos Aires, 2011. [7]. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales. Norma IRAM 9660-2:2006, Madera laminada encolada estructural, Parte 2: métodos de ensayo. IRAM, Buenos Aires, 2006. [8]. Berenson Mark L. y Levine David M. (1996). Estadística básica en administración. Concepto y aplicaciones. Prentice Hall Hispano Americana S.A., p 950, México.
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