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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