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1. 1 Panor mica general Los impactos ambientales econ micos y socioculturales de la deforestaci n han motivado la toma de importantes decisiones no son pocos pa ses que se ven afectados por el d ficit de madera aserrada y materiales maderables lo que ha obligado a realizar esfuerzos significativos en la reforestaci n y en la forestaci n con bamb este ltimo como materia prima alternativa que por sus cualidades puede ser convertido en tableros de diferentes tipos con un uso potencial en la fabricaci n de muebles construcciones de viviendas y en otros tipos de construcciones adem s de otros usos m ltiples que se le pueden aplicar Existen pol ticas y leyes que favorecen la reforestaci n lo que ha permitido que a o por a o crezca la superficie boscosa a nivel mundial Martirena 2006 No obstante la dimensi n del problema creado y la escasez de recursos en pa ses del llamado tercer mundo limitan el impacto de los programas actuales obligando a pensar en acciones a corto o mediano plazo 1 Autor de correspondencia Corresponding author Facultad de Construcci n Depto de Ingenier a Civil Santa Clara Villa Clara 2005 Tel fono 28 1052 E mail lenafQuclv edu cu Existen experiencias internacionalmente que prueban que a partir del bamb es posible generar un sinn mero de actividades productivas de car cter local ya que su cultivo y uso no conlleva el empleo de equipos sofisticados ni costosos El bamb2. n de prensado 2MPa 75 70 65 60 55 70 90 110 130 150 Esfuerzo de tracci n m ximo MPa Temperatura Presi n de prensado 2MPa o oa z Q Fa a E 5 2 D 3 v 3 2 5 3 Temperatura Presi n de prensado Presi n de prensado S 4MPa S 4MPa o E 75 E 1100 E 3 1000 E 70 E 5 5 900 S 65 D z 800 v o 700 3 3 g 55 g 6o00 70 90 110 130 150 70 90 110 130 150 Lu Temperatura Temperatura z iA Presi n de prensado Presi n de prensado 6MPa s 6MPa o 75 5 1100 5 3 1000 E 70 E 5 5 900 g os a 3 s800 paa w 5 3 60 2 700 3 g 55 5 g 600 3 70 90 110 130 150 70 90 110 130 150 un uy Temperatura Temperatura Figura 10 Influencia de la variaci n de temperatura en el esfuerzo de tracci n y el m dulo de deformaci n de los tableros cuando la presi n permanece constante Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric Tablero de bamb prensado De igual modo en la Figura 11 se muestra de modo ilustrativo la influencia particular que tiene la variaci n de la presi n de prensado en los par metros mec nicos analizados para valores de temperatura constante Temperatura de Temperatura de Presi n
3. En este trabajo se hace la descripci n tecnol gica general de una propuesta y posible uso del bamb en forma de tableros logrados mediante tejidos prensados permitiendo su uso en elementos necesarios para la construcci n y sustituyendo la tradicional madera y se hace el estudio para la caracterizaci n de los tableros de bamb prensados de esta especie Para la utilizaci n a largo plazo del bamb es necesaria su preservaci n para esto los culmos despu s de cortados y sin quitarles las ramas deben estar durante cinco d as en posici n vertical dentro del plant n apoyados sobre piedras para que no est n en contacto con el suelo permitiendo la descomposici n de az cares almidones y la disminuci n del contenido de humedad de los mismos Luego de este per odo se realiza el traslado hacia el taller donde se cura y seca para este estudio se utiliza el curado por inmersi n en agua hirviente con tabaquina con muy buenos resultados para este tipo de curado se utilizan los desperdicios del proceso de elaboraci n del tabaco que resulta un producto de bajo coste y de f cil adquisici n en nuestro pa s Catas s 2007 2 Elaboraci n de tableros de bamb prensado Para la elaboraci n de los tableros de bamb prensado TBP se hacen imprescindibles las cintas o tiras de bamb Para su obtenci n se utiliza peque a tecnolog a que hace eficiente y muy productiva esta labor tales como sierras el ctricas m quina estrella de
4. adem s de su enorme importancia econ mica social y cultural juega un papel determinante desde el punto de vista medio ambiental por la cobertura que brinda al medio en donde crece y la sujeci n del suelo que realiza mediante las ra ces y rizomas Evita la erosi n y elimina las c rcavas que se forman en los cauces de los r os a causa del mal uso de los suelos y la deforestaci n Adem s contribuye a embellecer el paisaje y descontamina la atm sfera ya que la rapidez con que crece le obliga a consumir y fijar grandes cantidades de di xido de carbono Catas s 2000 El bamb figura entre las especies no forestales que sustituye la mayor cantidad de aplicaciones de la madera con un ciclo comprendido entre 5 a 7 a os lo que contrasta con los turnos de tala de 30 a 40 a os de Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric 180 Lena Mora Rodr guez Jorge F Hern ndez Gonz lez Jos F Martirena Hern ndez Sandy Ariel Jim nez las especies madereras En la literatura internacional se refiere que una hect rea de bamb puede representar entre 70 a 80m3 de madera elaborada De la gran variedad de especies de bamb existentes la Bambusa Vulgaris Schrab se conoce como la m s adaptada y abundante en el territorio de Cuba Esta es una especie muy eficaz en la protecci n de las aguas cuando se utiliza como faja forestal hidro reguladora y en forma de plantones M esa 1999
5. una capa 8 Bajo las condiciones de este estudio y con los resultados anteriores se valida el uso del TBP y se recomienda el empleo de los criterios tecnol gicos tratados 7 Referencias lvarez M y Betancourt M 2007 Taller Proyecto Bamb Biomasa Fase l 26 29 Junio Holgu n Cuba Barreto W 2003 La guadua en el laminado pegado estructural Tesis de Grado Arquitecto Universidad Nacional de Colombia Bogot Catas s L 2008 Dr en Ciencias Biol gicas Investigador Titular Licenciado en Ciencias Biol gicas U niversidad de La Habana Grupo de Desarrollo ACTAF Granma Entrevista personal Mini Congreso Bamb Biomasa Bayamo Granma Marzo 2008 Cuba Catas s L 2008 Grupo de desarrollo ACTAF Mini Congreso Bamb Biomasa Bayamo Granma Marzo Cuba Catas s L 2000 Gu a para colecta y determinaci n de bamb es H bitat Cuba La Habana 14 p Chen Xuhe Wang Zheng 2005 Maxim Lobovikov Chang Liang y Gao Li del Research Institute of Wood Industry INBAR y Chinese Academy of Forestry Preliminary study on the manufacture of bamboo panel components for prefabricated house La revoluci n del Bamb EPS 03 05 2005 Ministerio de Ciencia Tecnolog a y Medio Ambiente DESARROLLO CUBA La revoluci n del bamb M artirena F 2006 La reforestaci n del bamb como una alternativa ecol gica en la producci n sostenible de materiales de construcci n y vivienda Expertos de EcoSur en Simposi
6. varias cuchillas m quina cortadora de nudos hasta que finalmente se obtienen las cintas muy delgadas de espesor m nimo 2mm que ser n las cintas empleadas para tejer las esteras base para la conformaci n de los TBP Estas cintas longitudinales se tejen manualmente entrelazadas hasta conformar la estera Seg n el tipo de tejido a utilizar se pueden obtener gran variedad de esteras para el caso de estudio se emplea la variante de tejido que se muestra en la Figura 1 y que presenta buena uniformidad y homogeneidad de las cintas que se enlazan entre s en direcciones ortogonales Figura 1 Tejido utilizado en la confecci n de esteras Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric Estas esteras son unidas unas con otras utilizando diferentes tipos de adhesivos dependiendo su empleo en gran parte de las condiciones de trabajo tales como temperatura humedad ambiental y del tablero as como de la absorci n de los materiales m todo de aplicaci n del adhesivo y las tensiones internas de los materiales Para esta propuesta se utiliza como aglomerante el compuesto Poli Vinil Acetato PVA conocido com nmente como cola blanca este adhesivo se encuentra debidamente caracterizado y forma uniones r gidas de alta resistencia no contiene solventes resiste m s de 80 C y es muy f cil de usar Una vez tejidas las esteras se procede a la aplicaci n del adhesivo como se muestra
7. Tablero de bamb prensado El tablero de bamb prensado una nueva propuesta tecnol gica The bamboo mat board a new technological proposal Lena Mora Rodr guez Jorge F Hern ndez Gonz lez Jos F Martirena Hern ndez Sandy Ariel Jim nez Universidad Central Marta Abreau de Las Villas Villa Clara CUBA Fecha de recepci n 22 09 2008 Fecha de aceptaci n 24 11 2008 PAG 179 186 Resumen Este art culo presenta un estudio que propone el uso de bamb como una nueva tecnolog a de madera laminada La tecnolog a usa tejidos de bamb dispuestos de manera ortogonal formando tableros que pueden reemplazar a la madera tradicional en ciertos elementos estructurales Tableros de bamb prensados hechos con Bambusa Vulgaris Schrab y diferentes presiones y temperaturas durante la fabricaci n son caracterizados en el laboratorio mediante ensayos mec nicos Palabras Clave Tableros de bamb madera laminada tecnolog a de tableros Abstract This paper presents a study that proposes the use of bamboo as a new laminated wood technology The technology uses pressed fabrics of bamboo placed in orthogonal directions to build mat boards that can replace wood in certain structural elements Bamboo mat boards made with Bambusa Vulgaris Schrab using different temperatures and pressure during fabrication are characterized in the lab by means of mechanical testing Keywords Bamboo mat boards laminated wood technology of boards
8. bajo una temperatura de 80 C sometida a flexi n es mostrada en la Figura 9 a continuaci n IN TRON M QUINA 5582 N DE SERIE H1307 E CALIBRADO FEBRERO 2005 GRE N CERTIFICADO 56940 RENOVACI N FEBRERO 2006 TEL FONO 93 594 75 62 Figura 5 M quina para realizaci n de ensayos Figura 6 Ensayo de flexi n Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric Carga Desplazamiento Esfuerzo de compresi n MPa Esfuerzo MPa Tablero de bamb prensado Esfuerzo Deformaci n 1 E 8000 0 g 10 5 100 0 6000 0 3 80 0 4000 0 5 60 0 2000 0 To i N 20 0 Uv 0 0 5 0 0 2000000 20 40 6 0 8 0 10 0 12 0 14 0 z 0 00 0 02 0 04 0 06 0 08 0 10 0 12 0 14 Desplazamiento Deformaci n unitaria Figura 7 Curvas del comportamiento de TBP de 1 estera con 6 MPa de presi n y 80 C de temperatura de prensado frente a esfuerzos de tracci n Esfuerzo Deformaci n Esfuerzo Deformaci n G Q 9 0 S 9 0 8 0 S 8 0 7 0 2 7 0 6 0 9 6 0 5 0 5 0 4 0 5 4 0 3 0 3 0 2 0 3 2 0 1 0 O 10 0 0 g 0 0 0 00 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 5 000 0 05 0 10 0 15 0 20 0 25 dd Deformaci n unitaria Deformaci n unitaria a Curva Esfuerzo Deformaci n Presi n b Curva Esfuerzo Deformaci n Presi n 6MPa Temperatura 60 C 4MPa Temperatura 80 C Figura 8 Diagramas esfuerzo deformaci n para ensayos de compresi n Esfuerzo Deformaci n R Carga Desplazamie
9. conclusivas para este estudio 1 Con un correcto desarrollo de productos en el que el bamb sea abordado como un nuevo material y no solo como sustituto de la madera as como investigaci n de proceso propios el bamb puede sin duda convertirse en un material alternativo que permite adem s el desarrollo de comunidades alrededor de su cultivo y tratamiento 2 En intervalos de presi n de prensado de 2M Pa a 4M Pa se alcanzan incrementos de esfuerzos de tracci n con el aumento de la temperatura de prensado 3 Para presiones mayores o iguales a 6MPa se recomiendan temperaturas de prensado superiores a 110 para incrementar el esfuerzo m ximo a tracci n del material 4 La tendencia en la respuesta el stica del material analizada a partir de la variaci n de su m dulo de deformaci n es independiente de la presi n de prensado 5 Para temperaturas de prensado superiores a 1102C la tendencia es a aumentar la magnitud del m dulo y con ello su respuesta el stica independientemente de la presi n de prensado 6 Para temperaturas de prensado de 802C se alcanzan valores de m dulo de deformaci n del material similares alos obtenidos con temperaturas de 1402C por lo tanto no se recomienda aumentar la temperatura para incrementar su m dulo de deformaci n 7 A partir de estos resultados es recomendable trabajar con presiones de prensado de 2MPa a 4MPa y temperaturas de prensado en el intervalo de 802C a 100 C para TBP de
10. de prensado MPa Q z s A prensado 80 C 3 prensado 80 C e 5 1050 S pa 3 1000 Ss D 59 2 950 w 58 3 eS 57 Zz 900 3 1 5 3 5 5 5 1 5 3 5 5 5 2 lr Presi n de prensado MPa Presi n de prensado MPa 2 Temperatura de Temperatura de e prensado 110 C prensado 110 C E S T 65 E 730 a E 720 3 6 S 3 62 a n 700 5 61 o 2 60 690 e 59 3 680 3 15 25 35 45 55 65 2 15 25 35 45 55 65 E un Ly Presi n de prensado MPa Temperatura de Presi n de prensado MPa 1 w e prensado 140 C prensado 140 C n v 7 E 5 70 3 E 69 2 2 68 3 8 67 2 0 3 L5 252 3 9 4 5 55 6 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 un Lil Temperatura de Presi n de prensado MPa Figura 11 Influencia de la variaci n de presi n en el esfuerzo de tracci n y el m dulo de deformaci n de los tableros cuando la temperatura permanece constante Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric 185 186 Lena Mora Rodr guez Jorge F Hern ndez Gonz lez Jos F Martirena Hern ndez Sandy Ariel Jim nez 6 Conclusiones Teniendo en cuenta la influencia que tiene en el m dulo de deformaci n y en el esfuerzo m ximo como par metros mec nicos que caracterizan el material la temperatura y la presi n de prensado se pueden llegar a las siguientes valoraciones
11. en la Figura 2 recomend ndose la aplicaci n de este producto de forma general cuando la humedad del tablero este entre 8 y 14 Es recomendable aplicar el adhesivo a una de las superficies en una capa uniforme y delgada usando rodillos entendedores brochas llana dentada etc La cantidad a aplicar depende de la capacidad de absorci n de la madera pero en promedio el rendimiento aproximado es de 180 a 220 g m2 En el caso de las superficies con gran rugosidad como las esteras de bamb resulta conveniente aplicar la cola por ambas caras a fin de alcanzar un mejor humectado y un ptimo rellenado de las irregularidades continu ndose el proceso seg n el modo de empleo del adhesivo que refiera el fabricante Figura 2 Aplicaci n de adhesivo PVA 3 Prensado de esteras Para lograr la uni n entre ambas partes de las esteras se aplica una presi n uniforme para asegurar el contacto entre las superficies La presi n puede ser Tablero de bamb prensado aplicada mediante prensas hidr ulicas neum ticas o manuales Las esteras son prensadas como se muestra en la Figura 3 hasta que endurece el pegamento el prensado puede ser en fr o o en caliente en funci n del adhesivo que se utilice para conformar los tablero y el espesor que alcance el tablero quedara en funci n del n mero de esteras o capas pegadas y prensadas Figura 3 Prensa utilizada para la confecci n de los tableros 4 Par metros tecnol gicos a
12. evaluar Para la caracterizaci n de este tablero de bamb prensado se tienen en cuenta los principales par metros tecnol gicos que intervienen en la elaboraci n de los mismos la presi n de prensado a la cual son sometidas las esteras y la temperatura que tendr n durante este proceso de prensado hasta la obtenci n del tablero definitivo Las diferentes magnitudes de presiones y temperaturas de prensado est n acorde a referencias consultadas los valores de presi n utilizados son 2 MPa 4 MPa y 6 MPa y temperaturas de 50 C 80 C 110 C y 140 C 5 Ensayos al tablero de bamb prensado La experimentaci n a la propuesta es realizada en los laboratorios de la Escuela Polit cnica Superior de ingenier a de Gij n perteneciente a la Universidad de Oviedo gracias a la cooperaci n de la Agencia Suiza para el Desarrollo COSUDE La mayor parte de los ensayos se realizaron a tracci n monoaxial como se muestra en la Figura 4 Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric 181 Lena Mora Rodr guez Jorge F Hern ndez Gonz lez Jos F obteniendo como variables de salida del equipo utilizado las magnitudes de carga aplicada desplazamiento deformaci n y resistencia a tracci n Una vez procesados estos resultados se representan las curvas de carga aplicada frente al desplazamiento P vs y curva de esfuerzo deformaci n o vs e Figura 4 Ensayo de t
13. nto 1 5 250 0 1 200 0 150 0 0 5 a wo 100 0 0 S 50 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 0 0 5 50 00 0 5 0 10 0 15 0 20 0 25 0 Deformaci n unitaria i Desplazamiento mm Figura 9 Curvas del comportamiento de TBP de 2 esteras con 2M Pa de presi n y 802C de temperatura de prensado para ensayos de flexi n Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric 183 Lena Mora Rodr guez Jorge F Hern ndez Gonz lez Jos F Martirena Hern ndez Sandy Ariel Jim nez A continuaci n se muestra el an lisis correspondiente de las respuestas de especimenes de tableros de bambu prensado de una capa sometidos a esfuerzos de tracci n axial Para el mismo se valora la relaci n rec proca de par metros mec nicos obtenidos de la experimentaci n como es el m dulo y el esfuerzo m ximo y par metros definidos tecnol gicamente como la presi n y la temperatura de prensado Para este an lisis se valora de manera independiente la influencia que tienen en la magnitud del m dulo de deformaci n del material que caracteriza la respuesta el stica del mismo y el esfuerzo m ximo a tracci n los valores de presi n y de temperatura de prensado de los tableros de bambu prensado En la Figura 10 a modo de ilustraci n se muestra la influencia particular que tiene la variaci n de la temperatura de prensado en los par metros mec nicos analizados para valores de presi n constante Presi
14. o de Bamb Guayaquil Ecuador Mesa M 1999 Los productos forestales no madereros en Cuba Instituto de Investigaciones forestales Direcci n de productos forestales FAO Roma Oficina regional de la FAO para Am rica Latina y el Caribe http www rlc fao org Mora L y Hern ndez J 2008 Resultados del estudio experimental del tablero de bamb prensado Gij n Espa a Stamm J 2008 Acero http www bambuguazu com mayo vegetal Revista Ingenier a de Construcci n Vol 23 N 3 Diciembre de 2008 www ing puc cl ric
15. racci n La m quina mostrada en la Figura 5 es una Instron Modelo 5582 que se utiliza para la realizaci n de ensayos es de tipo Electromec nico Extended Range con capacidad de 100 kN velocidad de aplicaci n de la carga de 2mm min y verificada con los indicadores y en los modos vigentes para una fuerza creciente seg n ISO 7500 1 2004 usando un equipo de verificaci n calibrado seg n ISO 376 1999 Como parte de este estudio se realizan ensayos a compresi n con pandeo dado el posible uso para este tablero se realiza s lo a una parte de las muestras seleccionando aquellas con respuestas aceptables bajo esfuerzos de tracci n Para completar la caracterizaci n Martirena Hern ndez Sandy Ariel Jim nez mec nica del material tambi n se realizan con iguales caracter sticas tecnol gicas ensayos a flexi n como el mostrado en la Figura 6 Una vez procesados los resultados se representan las curvas caracter sticas del comportamiento del tablero de bamb prensado que permiten tener las ecuaciones f sicas y los par metros mec nicos necesarios para conocer el comportamiento del nuevo material en estudio Mora 2008 A continuaci n se presenta en la Figura 7 un ejemplo de la respuesta de una probeta frente a esfuerzos de tracci n En la Figura 8 se muestran los diagramas Esfuerzo Deformaci n del ensayo a compresi n para muestras de dos capas La respuesta de una probeta de dos esteras con una presi n de 2 MPa
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