Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 7 (3): e348. Julio-Septiembre, 2024. https://doi.org/10.37636/recit.v7n3e348
1 ISSN: 2594-1925
Artículo de investigación
Determinación de las propiedades de higroexpansión de
tableros compuestos a base de madera
Determination of the hygroexpansion properties of wood-based
composite panels
Javier Ramón Sotomayor Castellanos , Isarael Macedo Alquicira
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Ciudad Universitaria, 58190, Morelia, Michoacán,
México
Autor de correspondencia: Javier Ramón Sotomayor Castellanos, Universidad Michoacana de San
Nicolás de Hidalgo, Ciudad Universitaria, 58190, Morelia, Michoacán, javier.sotomayor@umich.mx.
https://orcid.org/0000-0002-1527-880.
Recibido: 17 de Marzo del 2024 Aceptado: 20 de Junio del 2024 Publicado: 1 de Julio del 2024
Resumen. - Los tableros de madera se expanden cuando están expuestos a la humedad en condiciones
de servicio. En consecuencia, su funcionamiento como material de ingeniería empobrece y ocasiona
costos de reparación y/o remplazo. El objetivo de la investigación fue determinar las densidades y las
higroexpansiones de tableros contrachapados, enlistonados, de densidad media y de astillas orientadas
de madera. Se evaluaron los mismos parámetros en un grupo de control de madera sólida de Pinus
pseudostrobus. De cada material se prepararon 35 probetas seleccionadas al azar. Se realizaron pruebas
de higroscopía con un protocolo de humidificación y secado del material experimental. Las
higroexpansiónes de los tableros contrachapados, enlistonados, de densidad media y de astillas
orientadas son diferentes en comparación con la higroexpansión de la madera sólida de P. pseudostrobus.
La madera y los tableros de madera presentan un carácter higroscópico, el cual resulta en una variación
dimensional si su contenido de humedad se modifica. Las magnitudes de las higroexpansiones de los
cuatro tableros estudiados son mayores a la correspondiente a la madera sólida de P. pseudostrobus.
Palabras clave: Pinus pseudostrobus; Tableros contrachapados; Tableros enlistonados; Tableros de
densidad media; Tableros de astillas orientadas.
Abstract. - Wood panels expand when exposed to moisture in service conditions. Consequently, their
performance as an engineering material is impoverished and results in repair and/or replacement costs.
The objective of the research was to determine the densities and hygroexpansions of plywood,
strandboard, medium density and oriented strandboard. The same parameters were evaluated on a control
group of Pinus pseudostrobus solid wood. Thirty-five randomly selected specimens were prepared from
each material. Hygroscopy tests were performed with a protocol of humidification and drying of the
experimental material. The hygroexpansions of plywood, strandboard, medium density and oriented
strandboard are different compared to the hygroexpansion of P. pseudostrobus solid wood. Wood and
wood-based panels exhibit hygroscopic character, which results in dimensional variation if their moisture
content is changed. The magnitudes of the hygroexpansions of the four boards studied are greater than
that of solid wood of P. pseudostrobus.
Keywords: Pinus pseudostrobus; Plywood; Stripboard; Medium density board; Oriented strand board.
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1. Introducción
Una de las industrias de productos forestales de
mayor crecimiento es la de fabricación de
tableros de madera. Con la finalidad de
aprovechar integralmente las materias primas
provenientes del bosque, esta rama industrial
tiene como estrategia desarrollar productos
reconstituidos de madera con un menor costo
energético e impacto ecológico. La fabricación y
el empleo de madera reconstituida en forma de
tableros es la tendencia contemporánea en
ingeniería de la madera. Los tableros de madera
son utilizados en dimensiones cada vez más
grandes, en combinación con otros materiales y
con recubrimientos plásticos. Por este motivo la
caracterización de sus propiedades higroscópicas
es un tema importante de investigación.
Las tecnologías de fabricación de tableros de
madera solucionan tres problemas: 1.
Aprovechan material considerado como
desperdicio de la industria de transformación de
la madera; 2. Transforman las dimensiones
limitadas de la madera sólida (aserrada) en placas
con amplias superficies; 3. Disminuyen la
anisotropía y la heterogeneidad de la madera
sólida. Como resultado, los tableros de madera
son materiales de ingeniería con características
técnicas definidas y uniformes. Igualmente
tienen una amplia diversidad en aplicaciones y
escenarios para el diseño de productos y calculo
estructural [1].
El concepto de estabilidad dimensional de una
pieza de madera se refiere a la magnitud de su
expansión geométrica en respuesta al aumento en
su contenido de humedad [2-4]. Este fenómeno
de higroexpansión se da en el dominio
higroscópico y presenta una marcada anisotropía
[5-7]. El comportamiento higroscópico de la
madera está reportada a una escala de
observación macro anatómica por [6] y a nivel
micro anatómico por [8].
La caracterización de la estabilidad dimensional
de la madera es de interés práctico en el diseño
de edificios y estructuras sustentables que están
expuestos a condiciones ambientales inciertas
[3], [9-10], así como en la elaboración de
muebles [11], pisos, instrumentos musicales y
una diversidad de artículos de madera. En la
industria de la construcción, los tableros de
madera son utilizados en techos, en pisos, así
como para refuerzo en columnas y en fachadas
[12].
Los resultados experimentales de las
higroexpansiones de tableros de madera son
útiles en el diseño de materiales higromórficos a
base de madera [13] y se pueden aplicar en el
desarrollo de materiales funcionales a base de
madera, en el diseño computacional, así como en
el modelado y en la fabricación robotizada que
integra el comportamiento elástico e
higroscópico de compuestos de madera [14].
El fenómeno de higroscopicidad de la madera se
observa cuando su contenido de humedad
aumenta en el dominio higroscópico. Como
consecuencia, sus dimensiones se incrementan.
Esta propiedad se define como higroexpansión.
Este proceso se desarrolla en dos niveles
estructurales: a nivel meso anatómico como
efecto de las propiedades de absorción de agua
por capilaridad del tejido leñoso y a nivel
microscópico como el resultado de las
propiedades combinadas de adsorción y
absorción de la pared celular. La higroexpansión
de la madera es reversible, anisotrópica y sus
magnitudes varían según la especie [6].
Estos argumentos se pueden transferir a los
materiales compuestos con fibras, astillas o
placas de madera cuando varían las condiciones
ambientales, la humedad relativa y la
temperatura del aire, de tal forma que varía el
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contenido de humedad en la madera, en las placas
y/o componentes de que están constituidos los
tableros. De tal suerte, que los tableros de madera
mantienen la inestabilidad dimensional y la
tendencia al biodeterioro, peculiaridades
naturales del material original. Ambos procesos
están relacionados con las propiedades
higroscópicas de la madera y ocasionan la
disminución de las propiedades técnicas y
estéticas originales de los tableros [15].
La magnitud de la higroexpansión en estos
materiales varía según el tamaño, forma y/o
acomodo de sus componentes ligno-celulósicos y
de conformidad con el tipo de adhesivo empleado
en su fabricación [16]. En el mismo sentido, la
literatura reporta que la higroexpansión de la
madera sólida es proporcional a su densidad [17].
La caracterización tecnológica de tableros de
madera presenta, entre otras dificultades, la
variación en los valores de los parámetros
empleados en diseño e ingeniería de la madera.
Esta incertidumbre es ocasionada, por una parte,
por la variabilidad en las características
tecnológicas particulares a las especies de
madera que conforman los tableros. Por otra, es
ocasionada por las diferencias en los procesos de
manufactura, propias a cada empresa. En
consecuencia, para tableros de madera, con
calidad y clasificación comercial similares, se
encuentran características técnicas diferentes.
El objetivo de la investigación fue determinar las
densidades y las higroexpansiones de tableros
comerciales contrachapados, enlistonados, de
densidad media y de astillas orientadas de
madera. Para contrastar los resultados se
evaluaron los mismos parámetros en un grupo de
control de madera sólida de Pinus pseudostrobus.
Estas características se determinaron antes y
después de someter a los cinco materiales a un
procedimiento experimental de hidratado y
secado.
2. Metodología
Se adquirieron piezas de madera aserrada de P.
pseudostrobus (Pino) y tableros contrachapados
(TC), enlistonados (TE), de densidad media
(TDM) y de astillas orientadas (TAO) en la
ciudad de Morelia, Michoacán, México. De
acuerdo con la información proporcionada por el
establecimiento comercial, los tableros de
densidad media y de astillas orientadas son
catalogados como estructurales y compuestos por
mezclas de madera de varias especies del género
Pinus. Los tableros contrachapados son
catalogados como tableros estructurales de siete
capas de madera del género Pinus. Los tableros
enlistonados están armados por listones de
madera del género Pinus, de sección cuadrada de
15 mm de arista y recubiertos en sus dos caras
con chapas de madera de cedro rojo (Cedrela
spp). Los tableros son pegados y/o aglomerados
con adhesivos a base de resinas de urea
formaldehido. Los diagramas del espesor y de la
estructura interna de los tableros estudiados se
presentan en la Figura 1. De cada material se
prepararon 35 probetas seleccionadas al azar con
dimensiones de 50 mm de largo, 50 mm de ancho
y con los siguientes espesores: 20 mm para el
pino (correspondiente a su dirección radial), 18
mm para los tableros contrachapados,
enlistonados y de densidad media, y 17 mm para
los tableros de astillas orientadas.
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Figura 1. Esquemas de la estructura de los tableros.
Las pruebas de higroscopía [18-19] consistieron
en tres momentos. La Figura 2 presenta la
secuencia de la preparación del material
experimental y de las pruebas de higroscopía.
Inicialmente, las probetas se acondicionaron en
una cámara con temperatura de 20 °C y humedad
relativa del aire de 65% hasta que alcanzaron un
peso constante. Se registro su peso y se midieron
sus dimensiones. Estas mediciones y sus
parámetros derivados se especifican para el
estado inicial.
Figura 2. Secuencia de la preparación del material experimental y de las pruebas de higroscopía.
En seguida, las probetas se hidrataron durante 72
h por inmersión en agua a temperatura de 23 °C.
Este lapso representa el tiempo de inmersión
suficiente para asegurar que el contenido de
humedad de la madera sólida de pino sea superior
al punto de saturación de la fibra y poder medir
la máxima higroexpansión. Asimismo, este
intervalo de tiempo permitió alcanzar contenidos
Tableros de densidad media (TDM) Fibras de madera
Tableros contrachapados (TC) Chapas (placas) de madera
Tableros enlistonados (TE) Listones de madera solida
Tableros de astillas orientadas (TAO) Astillas de madera
Preparación del material
experimental
Adquisición de
tableros y
madera de P.
pseudostrobus
Recorte y
estabilización
de probetas
Pruebas de higroscopía
Determinación
de la densidad
aparente y del
contenido de
humedad
Hidratado de
la madera
Determinación
de la densidad
aparente y del
contenido de
humedad
Secado de la
madera
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de humedad en los tableros superiores al punto
de saturación de la fibra de la madera. Una vez
hidratadas las probetas, se registró su peso y se
midieron sus dimensiones. Estas medidas y sus
parámetros derivados se definieron como
correspondientes al estado saturado.
Posteriormente, las probetas se secaron a 103 °C
durante 48 h y se registró su peso y se midieron
sus dimensiones, considerando esta condición
del material como el estado anhidro.
Para el estado inicial se calcularon las densidades
aparentes y los contenidos de humedad
correspondientes. En lo subsecuente y cuando el
contexto lo permita, los términos contenidos de
humedad y densidad se referirán al estado inicial
del material. Se calcularon las higroexpansiones
en la dirección radial de la madera de pino y en
las direcciones correspondientes a los espesores
de los cuatro tableros con las proporciones entre
las medidas de los espesores de los estados inicial
y saturado.
El contenido de humedad se calculó con la Eq.
(1) [20]:
(1)
Donde:
CH = Contenido de humedad (%)
Pinicial = Peso inicial (kg)
Panhidro = Peso anhidro (kg)
La densidad aparente se calculó con la Eq. (2)
[21]:
(2)
Donde:
ρCH = Densidad aparente (kg m-3)
Pinicial = Peso inicial (kg)
Vinicial = Volumen inicial (m3)
La higroexpansión se calculó con la Eq. (3) [22]:
(3)
Donde:
α = Higroexpansión (%)
esaturado = Espesor saturado (m)
einicial = Espesor inicial (m)
2.1 Diseño experimental
Las variables de respuesta fueron las densidades
(ρCH) consideradas como independientes y las
higroexpansiones (α) como dependientes. El
contenido de humedad (CH) se consideró un
parámetro de referencia. Los resultados se
agruparon en muestras de 35 réplicas (probetas):
P. pseudostrobus (Pino), tableros
contrachapados (TC), enlistonados (TE), de
densidad media (TDM) y de astillas orientadas
(TAO). El tipo de tablero se consideró el factor
de variación y se contrastó con el grupo de
control de madera de pino, lo que dio un total de
cinco niveles (tipos de material).
Se calcularon las medias (μ), las desviaciones
estándar (σ) y los coeficientes de variación (CV
= σ/μ). También, se realizaron pruebas de
normalidad en las distribuciones de las muestras.
El criterio de demarcación para aceptar
distribuciones uniformemente distribuidas fue
los valores del sesgo estandarizado (SE) y del
apuntamiento estandarizado (AE) al interior del
intervalo [-2, +2].
Se realizaron análisis de varianza y se verificó la
hipótesis nula H0: μ1 = μ2 = μ3 = μ4 = μ5 donde μ
es la media de cada muestra y los subíndices se
asocian a cada una de las muestras por contrastar.
Para verificar esta hipótesis, el criterio de
demarcación para aceptar diferencias
estadísticamente significativas con un nivel del
95% de confianza fueron valores de P (α = 0,05) <
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0,05. Igualmente, se realizaron pruebas de rangos
múltiples y se aceptó que existen diferencias
estadísticamente significativas entre aquellos
niveles que compartan una misma columna de X.
Finalmente, se calcularon correlaciones lineales
(y = ax + b) y sus coeficientes de determinación
(R2) entre las variables dependientes (α) y las
independientes (ρCH).
3. Resultados y discusiones
Por el efecto del hidratado de las probetas, su
espesor inicial se incrementó en el estado
saturado evidenciando así el fenómeno de
higroexpansión. La Figura 3 presenta la variación
del contenido de humedad en función del tiempo
en las pruebas de higroscopía.
En el mismo sentido, las probetas no mostraron
delaminación y/o desmoronamiento ocasionado
por el hidratado y secado (Figura 4).
Figura 3. Contenidos de humedad (CH) en función del tiempo (t) en las pruebas de higroscopía.
Figura 4. Geometrías en los estados inicial y saturado. a) Tableros de densidad media (TDM) y b) Tableros de astillas
orientadas (TAO).
Las cinco muestras analizadas mostraron que los
datos recopilados experimentalmente provienen
de distribuciones normales (Tabla 1). El análisis
de varianza para las densidades indicó
diferencias significativas entre las cinco
muestras. En este mismo sentido, la prueba de
grupos homogéneos confirmó las diferencias
entre todas ellas. Estos resultados indican que se
0
20
40
60
80
024 48 72 96 120
CH (%)
t (h)
Estado inicial
Estado saturado
Estado anhidro
Hidratado Secado
Higroexpansión
Inicial
Saturado
Inicial
Saturado
b)
a)
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estudió un grupo experimental uniforme y
homogéneo representando un intervalo de
densidades de 390 kg m-3 el cual que va desde un
mínimo de 319 kg m-3 de tableros enlistonados
hasta un máximo de 709 kg m-3 para tableros de
astillas orientadas. La densidad de la madera
sólida de pino se posiciona en medio de este
intervalo (ρCH = 598 kg m-3).
Tabla 1. Resultados pruebas estadísticas
Material
SE
AE
ANOVA
Grupos Homogéneos (#)
[-2 < SE, AE < +2]
P (α = 0,05)
Densidades
Pinus pseudostrobus
-0,165
-1,183
< 0,001*
X
Tableros enlistonados
1,140
-0,275
X
Tableros contrachapados
0,217
-0,714
X
Tableros de densidad media
-0,592
-0,480
X
Tableros de astillas orientadas
-0,695
-0,442
X
Higroexpansiones
Pinus pseudostrobus
0,392
-0,434
< 0,001*
X
Tableros enlistonados
-0,281
0,131
X
Tableros contrachapados
-0,023
-1,021
X
Tableros de densidad media
-0,166
-0,785
X
Tableros de astillas orientadas
0,613
0,041
X
SE = Sesgo estandarizado; AE = Apuntamiento estandarizado; ANOVA = Análisis de varianza; * P (α = 0,05) < 0,05: existe una
diferencia estadísticamente significativa para un nivel del 95% de confianza; #: no existen diferencias estadísticamente
significativas entre muestras que comparten una misma columna de X.
El análisis de varianza correspondiente a las
higroexpansiones exhibió igualmente diferencias
significativas. Sin embargo, los grupos
homogéneos identificaron que no existen
diferencias entre los tableros contrachapados y
enlistonados. Este resultado señala una
asociación de estos dos materiales en cuanto a sus
higroexpansiones, pero se diferencia la madera
de pino (P. pseudostrobus) de las
higroexpansiones de los cuatro tipos de tablero.
Los contenidos de humedad se situaron al interior
del intervalo 10% a 12% con coeficientes de
variación de 4% a 8% (Tabla 2). Este resultado
implica que la madera de pino y los tableros se
consideran en estado seco y que su contenido de
humedad inicial no intervino en los resultados.
8 ISSN: 2594-1925
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Tabla 2. Contenidos de humedad, densidades e higroexpansiones.
CH
ρCH
α
(%)
(kg m-3)
(%)
Pinus pseudostrobus (Pino)
μ
11
598
2,4
σ
1
45
0,9
CV
(6)
(8)
(36)
Tableros contrachapados (TC)
μ
11
505
4,5
σ
1
15
1,0
CV
(5)
(3)
(22)
Tableros enlistonados (TE)
μ
12
319
4,2
σ
1
37
1,2
CV
(7)
(12)
(29)
Tableros de densidad media (TDM)
μ
10
634
24,5
σ
0,4
6
1,2
CV
(4)
(1)
(5)
Tableros de astillas orientadas (TAO)
μ
10
696
31,1
σ
1
38
3,6
CV
(8)
(5)
(12)
CH = Contenido de humedad; ρCH = Densidad; α = Higroexpansión; μ = Media; σ = Desviación estándar; CV = Coeficiente
de variación en porciento y entre paréntesis.
La higroexpansión promedio de los cuatro tipos
de tableros es 13% y su coeficiente de variación
promedio es 6%. Las magnitudes de las
higroexpansiones correspondientes a los tableros
contrachapados y enlistonados los agrupa y son
similares a las de la madera de pino (Figura 5).
En el mismo sentido, las higroexpansiones de los
tableros de densidad media y de astillas
orientadas se asocian y también se distinguen por
sus valores mayores. En la misma Figura 5
aparece la correlación y su coeficiente de
determinación entre las higroexpansiones de los
cuatro tipos de tableros y sus densidades. Los
datos para los tableros de pino se muestran para
su contrastación. Este modelo explica, con un
77% de precisión (R2 = 0,77), que la
higroexpansión en la dirección perpendicular al
plano principal de los tableros contrachapados,
enlistonados, de densidad media y de astillas
orientadas se incrementa proporcionalmente a su
densidad.
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Figura 5. Correlación de las higroexpansiones (α) de los cuatro tipos de tableros en función de sus densidades (ρCH). Los datos
de pino (P. pseudostrobus) se muestran para contrastación.
La variación dimensional de un volumen dado de
materia leñosa, es decir, de madera sólida, puede
explicarse por el hecho de que la adición de masa
de agua o de otro líquido polar a la pared celular
provoca que la red microfibrilar se expanda
proporcionalmente a la cantidad de fluido que se
adiciona. Este proceso continúa hasta que se
alcanza el punto de saturación de la fibra de la
madera. A partir de este estado saturado, el
incremento de agua en la madera no produce
ningún cambio en el volumen de la substancia de
la pared celular, dado que el agua adicional, por
arriba de este nivel, se concentra en el lumen
celular. Bajos índices de higroexpansión
mantienen estable la estructura interna de
materiales compuestos y/o reconstituidos de
madera [23].
La variación dimensional de los tableros depende
de las propiedades higroscópicas de la especie de
madera, de la composición estructural del tablero
y de la estructura anatómica de las láminas que lo
conforman [24]. De tal forma, las características
higroscópicas de cada tipo de tablero es resultado
de las especies y pegamentos utilizados, así como
del tamaño, forma y acomodo de las chapas,
listones, fibras y astillas que conforman su
espesor.
La higroexpansión de los tableros de madera
tiene dos componentes: la expansión geométrica
debida a la absorción de agua por las partículas
higroscópicas de madera y la liberación del
esfuerzo de compresión ocasionado durante el
prensado del tablero. El segundo componente se
revierte si el tablero es deshidratado, efecto que
se conoce como efecto de recuperación [25]. Los
factores que más afectan la adsorción de agua y
la consecuente higroexpansión en los tableros de
madera son su perfil de densidad, la presencia de
agentes hidrofóbicos, así como la temperatura y
secuela aplicados durante su fabricación [12].
3.1. Densidades
La densidad promedio de los tableros de madera
es 538 kg m-3. La densidad de los tableros
contrachapados es 15% menor que en la de
madera de pino y en los tableros enlistonados es
también 47% menor. En cambio, la densidad de
los tableros de densidad media es 6% mayor que
la de pino. Igualmente, la densidad de los tableros
de astillas orientadas es 16% mayor (Tabla 2).
Correlación para todos los tableros
α = 0,072 ρCH -23
R² = 0,77
0
10
20
30
40
50
200 300 400 500 600 700 800
α(%)
ρCH (kg m-3)
Tableros enlistonados
Tableros contrachapados
Pino
Tableros de
densidad media
Tableros de
astillas orientadas
10 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
El coeficiente de variación promedio de la
densidad de los tableros es 6%. La variabilidad
de la densidad de los tableros contrachapados,
explicada por el coeficiente de variación, es 6%
menor respecto a la de madera de pino. En el
mismo sentido, la variabilidad de la densidad de
tableros de densidad media es menor 88% y la de
los tableros de astillas orientadas es 38%. En
cambio, el coeficiente de variación de los
tableros enlistonados es 50% mayor que la
correspondiente a la madera de pino.
Los valores promedio de densidad y sus
correspondientes coeficientes de variación son
calculados a partir de 35 probetas de pequeñas
dimensiones recortadas al azar en cinco tableros
y en la madera sólida de pino. De tal forma, que
estos resultados son representativos de la
uniformidad de la estructura y a nivel local de 35
mediciones repartidas en el plano de los cuatro
tipos de tableros. En consecuencia, a menor
coeficiente y/o variabilidad de la densidad, se
infiere una mejor calidad en lo que respecta a la
estructura interna del material.
3.2. Tableros contrachapados
La higroexpansión de los tableros
contrachapados es mayor 88% en relación con la
de la madera de pino y 7% con la de los tableros
enlistonados. En cambio, es menor 444% que la
de los tableros de densidad media y 591% de
astillas orientadas (Tabla 2). La media de los
tableros contrachapados se posiciona al interior
de la nube de datos de la bibliografía (Tabla 3,
Figura 6). La madera de pino se sitúa fuera de la
nube y por debajo de los valores de la bibliografía
cuya media es 7%. Estos datos indican una
correlación media de las higroexpansiones en
relación con la densidad (R2 = 0,49). La
higroexpansión de los tableros contrachapados se
sitúa cerca de la tendencia, pero la de la madera
de pino se posiciona por debajo de la correlación.
Los valores de las medias de los resultados de
esta investigación se incluyen en las figuras 6, 7
y 8 con el objeto de posicionarlos respecto a las
medias calculadas con los datos de la bibliografía
enlistados en la Tabla 3.
Figura 6. Comparativo de las higroexpansiones (α) y densidades (ρCH) de los tableros contrachapados respecto a los datos de
la bibliografía (Tabla 3). Los datos de los tableros enlistonados y de pino (P. pseudostrobus) se presentan como referencias.
α= 0,020 ρCH - 4,6
R² = 0,49
0
5
10
15
20
300 500 700 900
α(%)
ρCH (kg m-3)
Tableros contrachapados
Media de la
bibliografía
Pino
Tableros enlistonados Bibliografía
11 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
Tabla 3. Densidades e higroexpansiones de la bibliografía.
Referencia
ρCH (kg m-3)
α (%)
Tableros contrachapados
[29] Galikhanov et al. (2018)
700
7,5
[29] Galikhanov et al. (2018)
650
10,0
[29] Galikhanov et al. (2018)
610
11,0
[30] Lunguleasa et al. (2018)
749
14,0
[31] Muñoz y Moya (2018)
525
4,6
[31] Muñoz y Moya (2018)
399
4,1
[31] Muñoz y Moya (2018)
414
2,9
[32] Reis et al. (2019)
727
5,6
[32] Reis et al. (2019)
513
5,7
[32] Reis et al. (2019)
627
6,3
[32] Reis et al. (2019)
590
6,1
Tableros de densidad media (TDM)
[33] Wibowo et al. (2021)
700
26,0
[34] Ozyhar et al. (2020)
550
19,0
[34] Ozyhar et al. (2020)
700
24,0
[34] Ozyhar et al. (2020)
850
25,0
[35] Gürgen et al. (2019)
750
17,0
[35] Gürgen et al. (2019)
750
11,0
[36] Gul et al. (2020)
703
35,0
[37] Alabduljabbar et al. (2020)
708
10,0
[38] Hong et al. (2017)
650
28,0
[38] Hong et al. (2017)
700
18,0
[38] Hong et al. (2017)
750
17,0
[38] Hong et al. (2017)
800
16,0
Tableros de astillas orientadas (TAO)
[39] Zeleniuc et al. (2020)
550
24,0
[39] Zeleniuc et al. (2020)
570
23,0
[39] Zeleniuc et al. (2020)
550
17,0
[40] Zhuang et al. (2022)
601
16,0
[40] Zhuang et al. (2022)
614
7,4
[40] Zhuang et al. (2022)
642
8,1
[40] Zhuang et al. (2022)
619
11,4
[40] Zhuang et al. (2022)
616
12,5
[40] Zhuang et al. (2022)
623
13,5
ρCH = Densidad; α = Higroexpansión.
12 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
La higroexpansión de los tableros
contrachapados es 13% menor en comparación
con la reportada por [4]. Si bien se contrastan
resultados de tableros contrachapados
comerciales y determinados con metodologías
experimentales similares, las diferencias pueden
ser explicadas por las distintas especies, procesos
y adhesivos empleados para su fabricación [1],
[26-27]. Por ejemplo, [12] reportan
higroexpansiones de 7%, es decir, 38% mayor
respecto a la presente investigación, para tableros
contrachapados (ρCH = 585 kg m-3) elaborados
con madera de Picea spp y Fagus spp y adhesivo
de formaldehído y melamina.
La variabilidad de la higroexpansión de los
tableros contrachapados, explicada por el
coeficiente de variación, es 39% menor que la de
la madera sólida de P. pseudostrobus.
Igualmente es menor en un 24% respecto a la de
los tableros enlistonados. Así, la reconstitución
de la madera en tableros a partir de pequeños
segmentos en forma de chapas reduce la
variabilidad natural de la higroexpansión de la
madera.
3.3. Tableros enlistonados
La higroexpansión de los tableros enlistonados es
75% mayor que la del pino, 7% menor que la de
los tableros contrachapados, 83% menor que la
de los tableros de densidad media y 86% menor
que la de los tableros de astillas orientadas (Tabla
2). Sus valores se agrupan alrededor de los
valores mínimos correspondientes al pino
(Figura 5). Asimismo, se sitúan por debajo de la
media de la bibliografía de los tableros
contrachapados (Figura 6). Comparativamente
con la higroexpansión de tableros enlistonados
comerciales reportada por [4], los resultados de
la presente investigación son 26% menores. El
coeficiente de variación de la higroexpansión es
menor que el de pino, pero mayor a los tableros
contrachapados, de densidad media y de astillas
orientadas (Tabla 2).
La variación dimensional de los tableros
enlistonados fabricados con madera sólida
depende de los coeficientes de higroexpansión
volumétrica, radial y tangencial de cada especie
de madera que compone el tablero, tomando en
cuenta que en las piezas de madera encolada los
coeficientes antes mencionados son inferiores al
de la madera sólida. Así, por su higroexpansión
y su baja densidad, los tableros enlistonados se
distinguen de los tableros contrachapados y de la
madera sólida de pino (Figura 6).
3.4. Tableros de densidad media
El valor promedio de la densidad de los tableros
de densidad media los califica como de densidad
media (500 kg m-3 < ρCH < 700 kg m-3) de acuerdo
con la Asociación Americana de Pruebas y
Normalización [28]. La higroexpansión de los
tableros de densidad media es 920% mayor que
la de pino y 42% mayor que la de los tableros
enlistonados. En cambio, la higroexpansión de
los tableros de densidad media es 21% menor
respecto a la de los tableros de astillas orientadas
(Tabla 2). Su valor promedio se sitúa al interior
de la nube de valores reportados en la bibliografía
(Tabla 3) y se posiciona por encima de la media
(α = 21%, Figura 7). El coeficiente de
determinación de la correlación entre la
higroexpansión de la bibliografía y su densidad
es nulo (R2 = 0,02). De manera similar a la de los
tableros contrachapados la higrocontracción de la
madera de pino es menor respecto a la de los
tableros de densidad media.
13 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
Figura 7. Comparativo de las higroexpansiones (α) y densidades (ρCH) de los tableros de densidad media respecto a los datos
de la bibliografía (Tabla 3). Los datos del pino se presentan como referencia.
El coeficiente de variabilidad de la
higroexpansión de los tableros de densidad
media disminuye 620% en proporción al de la
madera de pino, 480% respecto a los tableros
enlistonados, 340% respecto a los tableros
contrachapados y con relación a los tableros de
astillas orientadas el coeficiente de variación de
la higroexpansión disminuye 140%. El
comportamiento higroscópico de los tableros de
densidad media depende entre otros factores, del
tipo y cantidad de adhesivo empleado en su
fabricación, así como de la forma y tamaño de las
partículas de madera que conforman el tablero
[12]. Estos autores reportan para tableros de
partículas elaborados con madera de Picea spp y
Fagus spp (ρCH = 717 kg m-3) una higroexpansión
de 19%, es decir, 13% menor a la de la presente
investigación.
3.5. Tableros de astillas orientadas
La higroexpansión de los tableros de astillas
orientadas es en promedio 560% mayor que la de
la madera de pino, los tableros enlistonados y
contrachapados. En cambio, es 21% menor que
la correspondiente a los tableros de astillas
orientadas (Tabla 2). Respecto a la media de la
bibliografía de 15%, la higroexpansión de los
tableros de astillas orientadas de la presente
investigación es 63% mayor (Figura 8). La
correlación entre los datos de la bibliografía
indica un coeficiente de determinación alto (R2 =
0,71). Además, la higroexpansión de la madera
de pino se posiciona por debajo de la nube y de
la madia de la bibliografía. Los tableros de
astillas orientadas de la presente investigación
mostraron una higroexpansión transversal 40%
menor comparativamente a la de los tableros de
astillas orientadas (α = 20%, ρCH = 610 kg m-3)
elaborados con madera de Picea spp y Fagus spp
reportado por [12].
α= -0,013 ρCH + 29,7
R² = 0,02
0
10
20
30
40
50
300 500 700 900
α(%)
ρCH (kg m-3)
Tableros de densidad media
Media de la
bibliografía
Pino
Bibliografía
14 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
Figura 8. Comparativo de las higroexpansiones (α) y densidades (ρCH) de los tableros de astillas orientadas respecto a los datos
de la bibliografía (Tabla 3). Los datos del pino se presentan como referencia.
La variabilidad de la higroexpansión de los
tableros de astillas orientadas es menor 200%
respecto a la madera de pino, 142% respecto a los
tableros enlistonados y 83% con relación a los
tableros contrachapados. En sentido contrario, el
coeficiente de variación de los tableros de astillas
orientadas es 241% mayor respecto al de los
tableros de densidad media (Tabla 2).
4. Conclusiones
Se determinaron en condiciones de laboratorio
las densidades y las higroexpansiones de tableros
comerciales de madera contrachapados,
enlistonados, de densidad media y de astillas
orientas y se contrastaron con las
higroexpansiones de madera sólida de P.
pseudostrobus.
Los tableros de madera presentan un carácter
higroscópico, el cual resulta en una variación
dimensional si su contenido de humedad se
modifica. La magnitud de los indicadores de la
higroexpansión es diferente según el tipo de
tablero en el que se midan. Las magnitudes de las
higroexpansiones de los cuatro tableros
estudiados son mayores a la correspondiente a la
madera sólida de P. pseudostrobus.
El desarrollo de pruebas de laboratorio y el
estudio de las propiedades higroscópicas de
tableros de madera producen datos que pueden
ser transferidos a condiciones reales de servicio.
De esta manera, los resultados son útiles para el
establecimiento de normas y estándares de
calidad que contribuyan a su comercialización y
correcta utilización como material de ingeniería.
5. Agradecimientos
La investigación fue patrocinada por la
Coordinación de la Investigación Científica de la
Universidad Michoacana de San Nicolás de
Hidalgo, México y por el Consejo Nacional de
Humanidades, Ciencias y Tecnologías de
México.
6. Reconocimiento de autoría
Javier Ramón Sotomayor Castellanos:
Conceptualización; Metodología; Análisis
formal; Investigación; Escritura y revisión del
manuscrito.
α= -0,148 ρCH + 103,5
R² = 0,71
0
10
20
30
40
300 500 700 900
α(%)
ρCH (kg m-3)
Tableros de astillas orientadas
Pino
Media de la
bibliografía
Bibliografía
15 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (3): e348.
Isarael Macedo Alquicira: Conceptualización;
Metodología; Análisis formal; Investigación;
Escritura y revisión del manuscrito.
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Derechos de Autor (c) 2024 Javier Ramón Sotomayor Castellanos, Israel Macedo Alquicira
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