Técnicas de propagación de ondas ultrasónicas aplicadas a estructuras de madera laminada

Abstract

RESUMEN: Este Trabajo de Fin de Grado analiza las singularidades de la técnica no destructiva de los ultrasonidos aplicada a piezas de madera laminada de tamaño estructural. El objetivo de este estudio es comprobar la validez de dicha técnica como método clasificador y su capacidad para detectar, cualitativamente defectos o posibles anomalías existentes en el interior de la madera. En una primera fase de la campaña experimental se han estudiado una muestra de 65 probetas sanas de pino tanalizado, pino silvestre y abeto, de diferentes clases resistentes con el objetivo de observar diferencias en la velocidad de transmisión ultrasónica entre especies y clases resistentes. También se ha analizado si las uniones (fingers), tan habituales en piezas de madera laminada, tienen alguna influencia en dichas velocidades de transmisión. En la segunda fase se han estudiado 20 probetas defectuosas, también de diferentes especies, para determinar si existen diferencias entre las velocidades de propagación de los ultrasonidos entre muestras de madera sana y madera defectuosa, permitiendo así concluir si el ensayo de ultrasonidos arroja información interesante para la detección de anomalías. En la tercera y última fase de esta investigación, se ha procedido a analizar cómo influye el incremento de humedad en la madera laminada en la velocidad de propagación. Para ello, se ha aumentado progresivamente el contenido de humedad de 9 de las muestras de la primera fase (una de cada especie y clase resistente) sumergiéndolas en un tanque de agua durante 12 semanas, a temperatura constante, y realizando medidas periódicamente. También se calculado el módulo de elasticidad dinámico (MOE) de cada una de las 9 muestras, en tanto que la técnica de ultrasonidos permite su estimación a partir de la velocidad de transmisión y la densidad. Una vez obtenidos todos los resultados de la campaña experimental, se ha realizado un análisis estadístico para observar las diferencias entre ellos. Tras este análisis, puede concluirse que esta técnica es válida como método de clasificación, ya que las diferencias entre las diferentes especies y clases resistentes son apreciables. También se han obtenido buenos resultados cuando se han intentado detectar defectos y anomalías. Por último, tras la finalización de la Fase 3 ha podido comprobarse que el contenido de humedad tiene una fuerte influencia en la velocidad de transmisión ultrasónica.

ABSTRACT: This final degree project analyzes the singularities of the non-destructive technique of ultrasound applied to laminated wood pieces of structural size. The objective of this study is to verify the validity of this technique as a classifying method and its capability to qualitatively detect defects or possible anomalies existing inside the wood. In the first phase of the experimental campaign, a sample of 65 healthy specimens of tanalized pine, scots pine and fir, of different resistant classes, were studied in order to observe differences in the speed of ultrasonic transmission between species and resistant classes. It has also been analyzed if the joints (fingers), so common in laminated wood pieces, have any influence on these transmission speeds. In the second phase, 20 defective specimens, also of different species, have been studied to determine if there are differences between the propagation speeds of the ultrasound between samples of healthy wood and defective wood, thus allowing to conclude if the ultrasound test yields interesting information for detection of anomalies. In the third and final phase of this research, the increase of moisture content has been analyzed to determine its influence in the propagation speed. To do this, the moisture content of 9 of the first phase samples (one of each species and resistant class) has been progressively increased by immersing them in a water tank for 12 weeks, at a constant temperature, and periodically taking measurements. The dynamic modulus of elasticity (MOE) of each one of the 9 samples was also calculated, while the ultrasound technique allows its estimation from the transmission speed and density. Once all the results of the experimental campaign have been obtained, a statistical analysis has been carried out to observe the differences between them. After this analysis, it can be concluded that this technique is valid as a classification method, because the differences between the different resistant species and classes are appreciable. Good results have also been obtained when trying to detect defects and anomalies. Finally, after the end of Phase 3, it has been proved that the moisture content has a strong influence on the ultrasonic transmission speed.