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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES
“MAQUINADO DE LA MADERA DE Acrocarpus
fraxinifolius Wigh & Arn, PROVENIENTE DE
PLANTACIONES DE LA SIERRA NORTE DE
PUEBLA”
TESIS PROFESIONAL
QUE COMO REQUISITO PARCIAL
PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO FORESTAL INDUSTRIAL
PRESENTA:
ROGELIO MERAZ AGUILAR
Chapingo, Texcoco, Estado de México, Junio de 2007.
Ésta tesis fue realizada por el C. Rogelio Meraz Aguilar bajo la Co-dirección del Dr.
Rogelio Flores Velázquez y el Dr. José Amador Honorato Salazar, y la asesoría de la
Dra. Amparo Borja de la Rosa, el Dr. Leonardo Sánchez Rojas y la Dra. Martha
Elena Fuentes López. Ha sido revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y
Jurado Examinador.
PRESIDENTE
Dr. Rogelio Flores Velázquez
SECRETARIO
Dr. José Amador Honorato Salazar
VOCAL
Dra. Amparo Borja de la Rosa
SUPLENTE
Dr. Leonardo Sánchez Rojas
SUPLENTE
Dra. Martha Elena Fuentes López
hapingo, Texcoco, Estado de México, Junio de 2007.
AGRADECIMIENTOS
Al Fondo Sectorial CONAFOR-CONACYT por el apoyo financiero y la beca otorgada
para el desarrollo del presente trabajo a través del proyecto CONAFOR-2002-C01-
6077 (CONAFOR-0201-050900-0012) “Estimación de la productividad y
potencial tecnológico del cedro rosado (Acrocarpus fraxinifolius), en el estado
de Puebla"
A la Universidad Autónoma Chapingo por formarme profesionalmente dentro de sus
aulas y darme la oportunidad de superarme profesionalmente.
A los Doctores Rogelio Flores Velázquez y José Amador Honorato Salazar por la
acertada dirección en la realización de este trabajo y sus atinados comentarios.
A los miembros del Comité Revisor: Dra. Amparo Borja de la Rosa y Dra. Martha
Elena Fuentes López, por sus observaciones y asesoría del presente documento.
Al Doctor Leonardo Sánchez Rojas por formar parte de mi comité de tesis, por sus
enseñanzas y trato cordial durante mi estancia en la División de Ciencias Forestales.
Al Ingeniero Gonzalo Ramiro Ceballos Sánchez por compartir conmigo sus
conocimientos, experiencias y entusiasmo en torno al sector forestal maderero.
Al personal humano que labora en el Campo Experimental San Martinito del INIFAP,
Puebla, por las facilidades brindadas en la fase de campo.
DEDICATORIA
A Dios por darme la fuerza de seguir adelante por sobre todos los obstáculos.
A mi familia por todas sus bendiciones y porque con la fe que tienen en mi me
impulsan a superarme cada día de mi vida.
A la Ingeniero Liliana Muñoz Gutiérrez por compartir conmigo momentos de alegría y
tristeza dándome la fuerza para seguir adelante.
A todos mis amigos que compartieron conmigo momentos de alegría y tristeza a lo
largo de mi carrera.
A la profesora Juanita Huerta Crespo porque además de impartir conocimientos en el
salón de clases también imparte cariño entre sus alumnos.
CONTENIDO
Página
ÍNDICE DE CUADROS ................................................................................................. I
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................. II
RESUMEN ...................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
ABTRACT ....................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS ............................................................................................................. 3
3. REVISIÓN DE LITERATURA .................................................................................. 4
3.1. Importancia de los ensayos de maquinado ....................................................... 4
3.2. Densidad de la madera ..................................................................................... 5
3.3. Estudios realizados sobre maquinado en otras especies ................................. 6
4. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE COLECTA ........................................................... 19
4.1. Localización .................................................................................................... 19
4.2. Clima ............................................................................................................... 19
4.3. Orografía ......................................................................................................... 21
4.4. Suelos ............................................................................................................. 21
4.5. Hidrografía ...................................................................................................... 23
5. DESCRIPCIÓN DE LA ESPECIE .......................................................................... 24
5.1. Clasificación taxonómica ................................................................................ 24
5.2. Descripción botánica....................................................................................... 24
5.3. Origen y distribución ....................................................................................... 26
5.4. Usos ................................................................................................................ 27
5.5. Características tecnológicas de la madera ..................................................... 27
5.5.1. Descripción anatómica de la madera ....................................................... 27
5.5.2. Propiedades físico-mecánicas ................................................................. 28
5.6. Otras características ....................................................................................... 28
Página
6. MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................. 29
6.1. Obtención del material de ensayo .................................................................. 29
6.2. Descripción del equipo y herramientas de ensayo ......................................... 30
6.3. Métodos de ensayo ........................................................................................ 34
6.3.1. Cepillado .................................................................................................. 34
6.3.2. Lijado ........................................................................................................ 38
6.3.3. Barrenado ................................................................................................ 39
6.3.4. Moldurado ................................................................................................ 40
6.3.5. Torneado .................................................................................................. 42
6.4. Evaluación de los defectos ............................................................................. 44
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .............................................................................. 47
7.1. Cepillado ......................................................................................................... 47
7.2. Lijado .............................................................................................................. 52
7.3. Barrenado ....................................................................................................... 55
7.4. Moldurado ....................................................................................................... 59
7.5. Torneado ........................................................................................................ 64
8. CONCLUSIONES .................................................................................................. 69
9. RECOMENDACIONES .......................................................................................... 71
10. LITERATURA CITADA ........................................................................................ 72
11. ANEXOS .............................................................................................................. 76
ANEXO 1. Formato para la evaluación de las probetas ........................................ 76
i
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1 Evaluación y clasificación de defectos de maquinado en las
muestras de ensayo…………………………………………………….
45
2 Clasificación del maquinado de la madera…………………………... 46
3 Calidad de cepillado de la madera de 7 años……………………….. 47
4 Calidad de cepillado de la madera de 13.5 años………................... 48
5 Calidad de lijado de la madera de 7 años………………................... 53
6 Calidad de lijado de la madera de 13.5 años………………………... 53
7 Calidad de barrenado de la madera de 7 años……………………… 56
8 Calidad de barrenado de la madera de 13.5 años………………….. 57
9 Calidad de moldurado de la madera de 7 años……………………... 60
10 Calidad de moldurado de la madera de 13.5 años…………………. 60
11 Calidad de torneado de la madera de 7 años……………………….. 64
12 Calidad de torneado de la madera de 13.5 años………................... 65
ii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Página
1 Localización del área de colecta (tomado de Honorato et al., 2005). 20
2 Plantación de Acrocarpus fraxinifolius Wight Arn………………….. 25
3 Hojas y flor de cedro rosado……………………………………………. 26
4 Pilas de secado de la madera utilizada para los ensayos……………. 29
5 Obtención de probetas de ensayo (American Society for Testing
and Materials, 1992)………………………………………………………
30
6 Proporción de duramen en las trozas de 13.5 años (izquierda) y de
7 años (derecha)…………………………………………………………..
30
7 Cepillo utilizado para la realización de los ensayos de cepillado……. 31
8 Lijadora utilizada para la realización de los ensayos de lijado………. 32
9 Taladro de pedestal utilizado para la realización de los ensayos de
barrenado………………………………………………………................
33
10 Trompo de un cabezal utilizado para la realización de los ensayos
de moldurado………………………………………………………………
33
11 Torno utilizado para la realización de los ensayos de torneado…….. 34
12 Probetas utilizadas en el ensayo de cepillado………………………… 35
13 Ángulos de la cuchilla…………………………………………………….. 36
14 Proceso de cepillado……………………………………………………... 37
15 Proceso de calibración de cuchillas…………………………………….. 37
16 Proceso de lijado………………………………………………………….. 38
17 Proceso de barrenado……………………………………………………. 40
18 Proceso de moldurado…………………………………………………… 41
19 Plantilla utilizada para la realización de los ensayos de moldurado 42
20 Acondicionamiento de las probetas de torneado……………………… 43
21 Proceso de torneado……………………………………………………... 44
22 Grano apelusado en el ensayo de cepillado…………………………… 49
23 Grano levantado en el ensayo de cepillado……………………………. 50
iii
24 Grano astillado en el ensayo de cepillado……………………………... 50
25 Comparación de piezas E+B en la prueba de cepillado……………… 52
26 Grano apelusado el ensayo de lijado…………………………………… 54
27 Comparación de piezas E+B en la prueba de lijado………………….. 55
28 Grano apelusado en el ensayo de barrenado…………………………. 57
29 Grano rasgado en el ensayo de barrenado……………………………. 57
30 Comparación de piezas E+B en el ensayo de barrenado……………. 59
31 Grano levantado en el ensayo de moldurado…………………………. 61
32 Grano apelusado en el ensayo de moldurado………………………… 61
33 Grano astillado en el ensayo de moldurado…………………………… 62
34 Comparación de piezas E+B para el ensayo de moldurado…………. 64
35 Grano astillado en el ensayo de torneado……………………………... 66
36 Grano apelusado en el ensayo de torneado…………………………… 66
37 Comparación de las piezas E+B+R en el ensayo de torneado……… 68
iv
RESUMEN
Se determinaron las características de cepillado, lijado, barrenado, moldurado y
torneado de la madera de Acrocarpus fraxinifolius Wigh & Arn., proveniente de
plantaciones de 7 y 13.5 años de edad, ubicadas en la Sierra Norte del estado de
Puebla, México. Los ensayos de maquinado, así como su evaluación, se realizaron
de acuerdo con la norma ASTM D 1666-64 (reaprobada en 1987) con algunas
adecuaciones en función de las características de la maquinaria disponible.
Se probaron también dos contenidos de humedad de 9.89 % y 9.54 %. La madera
de 7 años presentó calidades excelentes en el cepillado al ser trabajada a ángulos de
corte de 30° y 20° con una velocidad de alimentación de 7.5 m/min, en tanto que la
madera de 13.5 años sólo presentó un comportamiento excelente al ser trabajada
con un ángulo de corte de 30° y una velocidad de alimentación de 7.5 m/min. En los
ensayos de cepillado, lijado y barrenado se observó que el defecto más frecuente fue
el grano apelusado, mientras que en los ensayos de moldurado y torneado, los
defectos más frecuentes fueron el grano levantado y el grano astillado.
Se concluye de manera general, que las calidades de maquinado fueron de buenas a
excelentes en las distintas operaciones evaluadas, con excepción del moldurado en
donde la calidad de maquinado obtenida fue clasificada en el rango muy pobre a
regular.
Palabras clave: cedro rosado, maquinado, Acrocarpus fraxinifolius, cepillado, lijado,
barrenado, moldurado, torneado.
v
ABSTRACT
Machining tests were carried out to determine the working qualities and
characteristics of Acrocarpus fraxinifolius Wigh & Arn wood, obtained from plantations
of 7 and 13.5 years old and located in the Northern Mountains of Puebla State,
México.
The tests included planning, sanding, boring, shaping and turning. The methods of
testing and their evaluation were performed according to the ASTM D 1666-64
(reaproved in 1987) standard with some adjustments based on the characteristics of
the available machinery.
Two moisture contents of 9.89 % y 9.54% were also tested. The wood of 7 years-old
presented excellent qualities in planning when it was worked at cutting angles of 20°
and 30° and a feed rate of 7.5 m/min; while the wood of 13.5 years-old presented an
excellent behaviour only when it was processed at a cutting angle of 30° and a feed
rate of 7.5 m/min. In planning, sanding and boring tests the most common defect was
fuzzy grain, while in shaping and turning the most frequent defects were both raised
and torn grain.
Generally, it was concluded that the machining qualities were from fair to excellent for
all machining tests, with the exception in shaping where the obtained working quality
was classified from very poor to fair.
Keywords: pink cedar, wood machining, Acrocarpus fraxinifolius, planning, sanding,
boring, shaping, turning.
1
INTRODUCCIÓN
La demanda creciente de grandes volúmenes de materia prima para abastecer al
sector industrial forestal maderero, obliga a la búsqueda de especies de rápido
crecimiento con fustes bien conformados y buena adaptabilidad a varios tipos de
ambiente (García y Bocanegra, 2002).
México posee el potencial para ser un productor importante de madera de
latífoliadas, por ello en las zonas tropicales y subtropicales de México, se está dando
un gran impulso para el establecimiento de plantaciones forestales, ya sean puras o
en sistemas agroforestales. Una de las opciones para el desarrollo en estas áreas es
el cedro rosado (Acrocarpus fraxinifolius Wigh & Arn), el cual es una especie que ha
mostrado un excelente crecimiento en las diversas regiones tropicales y
subtropicales donde ha sido introducida (Honorato et al., 2002; Honorato, et al.,
2005).
El uso de especies de madera con gran potencial comercial, se dificulta en muchas
ocasiones, debido al desconocimiento de sus características tecnológicas (Martínez y
Martínez-Pinillos, 1996), es por ello que las características de maquinado de la
madera son determinantes para su aprovechamiento y posterior aplicación específica
en usos donde ciertas propiedades son decisivas para obtener un beneficio máximo
(Zavala, 1976).
En cualquier operación de maquinado de la madera intervienen varios factores,
relacionados con la madera misma y con la maquinaria utilizada, y estos pueden ser
buenos o malos, dependiendo de las condiciones bajo las cuales se realicen las
diversas operaciones de trabajabilidad de una madera; por lo tanto, no puede ser
juzgada por una operación, sino que depende más bien de la interacción de todas
ellas (Zavala, 1976).
2
En la Republica Mexicana, el aprovechamiento limitado de algunas especies se debe
en parte al desconocimiento de sus características de maquinado, entre otras
propiedades tecnológicas. Esta falta de información ha limitado la posibilidad de
selección de otras especies y ha condicionado la calidad de los productos que de
ellas se obtienen, lo cual se refleja en el restringido aprovechamiento de las mismas
(Zavala y Vázquez, 2001). Tal es el caso del cedro rosado que aunque ya se
utilizaba localmente la madera de este árbol, resulta necesario realizar un estudio
tecnológico integral con la finalidad de proyectar un mejor aprovechamiento para esta
especie (García y Bocanegra, 2002).
El presente trabajo es una contribución como parte del proyecto “Estimación de la
productividad y potencial tecnológico del cedro rosado (Acrocarpus fraxinifolius), en
el estado de Puebla” y tiene como finalidad definir las mejores alternativas de
maquinado tendientes a lograr superficies tersas y un mayor valor agregado de los
productos obtenidos de esta especie considerada actualmente como subutilizada en
México.
3
2. OBJETIVOS
Evaluar las características de maquinado de la madera de Acrocarpus
fraxinifolius Wigh & Arn. de 7 y 13.5 años de edad proveniente de plantaciones
de la Sierra Norte de Puebla.
Comparar la calidad de maquinado de la madera de Acrocarpus fraxinifolius
Wigh & Arn. de 7 años de edad con la de 13.5 años de edad, proveniente de
plantaciones de la Sierra Norte de Puebla.
4
3. REVISIÓN DE LITERATURA
3.1. Importancia de los ensayos de maquinado
La determinación de las características de maquinado de la madera son básicas para
definir su utilización, éstas se refieren al comportamiento de la madera al ser
procesada con máquinas o herramientas cortantes en las operaciones de cepillado,
lijado, barrenado, moldurado y torneado (Zavala y Vázquez, 2001).
En primer lugar; el cepillado y el lijado son las dos operaciones de maquinado más
importantes, porque son a las que necesariamente se tiene que someter la madera
para darle el acabado final. El cepillado es considerado, después del aserrío, la
segunda operación más importante de maquinado de la madera, puesto que
prácticamente la mayoría de las piezas tienen que ser calibradas a dimensiones
precisas en grosor y de superficies tersas, antes de ser destinadas a algún uso final;
por otra parte, el lijado se realiza con la finalidad de preparar la superficie de la
madera para la aplicación de pinturas, lacas u otros acabados y en otros casos se
efectúa para reducir el grosor de la madera (Zavala, 1976).
Las operaciones de barrenado, moldurado y torneado son operaciones que aún
siendo muy importantes, no tienen la relevancia de las dos anteriores. El barrenado
es una operación que consiste en realizar una perforación de un diámetro deseado a
una pieza de madera con una gran variedad de máquinas que pueden constar de
una o varias brocas colocadas horizontal o verticalmente, la broca puede ser movida
hacia la madera o la madera a la broca, su importancia reside fundamentalmente en
el mayor o menor ajuste que logren las piezas al hacer uniones de espiga y muescas
(Zavala, 1976).
El moldurado y el torneado son operaciones que tienen una aplicación específica en
la industria maderera, para uso principalmente de diseños especiales de muebles y
las especies que no tengan buen comportamiento a estas operaciones verán limitada
5
su aplicación, excluyéndolas de usos especiales, aunque no las margina por
completo (Zavala, 1976).
El moldurado consiste en estilizar el perfil de una pieza de madera y algunas clases
de tableros, en uno o ambos cantos o bien en todo su contorno (Moreno y Martínez,
1984), a fin de mejorar su estética y hacerla más vistosa, por lo que la calidad del
corte y detalle de la figura son de suma importancia. Esta operación se lleva a cabo
en trompos o molduradoras diseñados para hacer contornos con formas
determinadas en la superficie de las piezas, de acuerdo al tipo de fresa utilizado
(Zavala, 1976).
El torneado es la operación en la cual se le da forma o figura específica a una pieza
de madera haciéndola girar en un torno contra una cuchilla, la cual corta en
diferentes direcciones las fibras de la madera. Este proceso se realiza en una gran
variedad de productos entre los que se incluyen mangos para herramientas y
cuchillos, artículos deportivos, juguetes y partes para muebles, entre otros. La
penetración es en el sentido helicoidal y continuo cuando la madera gira y la
herramienta de corte avanza en dirección paralela al eje de rotación. Existen dos
tipos de torno, el manual con una herramienta cortante en punta hasta los
sofisticados con cabezal para sujetar varías cuchillas y tornos donde la herramienta
de corte esta fija y la madera se acerca a ésta o de forma inversa (Zavala, 1976).
3.2. Densidad de la madera
La densidad se define como el peso de un material por unidad de volumen, reportado
generalmente en gramos por centímetro cúbico (Fuentes, 1995). Esta es la
propiedad física principal, con influencia directa en las características de
trabajabilidad con máquinas y herramientas (Zavala, 1993). Por otra parte la herencia
genética, las condiciones fisiológicas, mecánicas y del medio ambiente actúan
sumándose u oponiéndose sobre la calidad de la madera de una especie, y por lo
tanto sobre la densidad, produciendo las variaciones intraespecíficas. Se ha
deducido también que la densidad de la madera dentro de una misma especie
6
aumenta con la latitud y disminuye con la altitud, refiriéndose a la región geográfica
normal de distribución de tal especie (Fuentes, 1995).
3.3. Estudios realizados sobre maquinado en otras especies
En lo que concierne a los estudios que se han efectuado sobre maquinado se realizó
una investigación bibliográfica, permitiéndose mencionar lo siguiente:
Mckenzie (1960) condujo un estudio en varias especies, sobre los aspectos
fundamentales en el proceso de corte de la madera, analizó la acción del filo del
elemento de corte sobre la madera y determinó que los factores que afectan el
proceso de corte para obtener un buen acabado son: el contenido de humedad, la
dirección y orientación del hilo, la velocidad de corte y la fricción entre la madera y el filo
del elemento de corte.
Davis (1960) estudió el efecto de la velocidad de crecimiento y la densidad en el
maquinado de Pinus ponderosa y de Pseudotsuga menziesii, encontrando que el
número de anillos por pulgada lineal y el peso específico afectan las características
de maquinado en un grado altamente significativo y concluyó que para estas
especies el número de anillos por pulgada tiene más efecto en las propiedades de
maquinado que la propia densidad básica.
Longwood (1961) publicó un manual de maquinado y otras características
relacionadas de 60 especies maderables nativas y de plantaciones en Puerto Rico,
para la prueba de cepillado se usaron 50 probetas, estas fueron trabajadas con un
ángulo de corte de 30° y 60 marcas de cuchilla por pulgada, aquí la gravedad
específica y la textura tuvieron poca influencia. Las maderas con hilo recto
presentaron una tendencia a obtener superficies más tersas que las que presentaban
desviaciones del mismo, con algunas excepciones como el caso del palo colorado
(Cyrilla racemiflora L.). En general se obtuvieron superficies tersas a 1/8 y a 1/16 de
pulgada de desbaste; para el lijado las maderas ligeras presentaron una tendencia a
presentar grano apelusado, mientras que en maderas densas de textura fina el
7
defecto mas frecuente fueron los rayones, las maderas presentaron superficies más
tersas con el grano más fino de lija.
Para el moldurado las maderas con mayor gravedad específica presentaron mejores
características en comparación con las de menor gravedad específica, con algunas
excepciones como la higuerilla (Vitex divaricata Sw.) y la casuarina (Casuarina
equisetifolia L.); para el torneado se usó una velocidad de giro de 3 300 rpm, en este
ensayo las maderas más densas dieron mejores resultados comparativamente con
las de baja densidad; en el barrenado se utilizó una velocidad de giro del cabezal de
1725 rpm y una broca de una pulgada para barrenar madera y se probaron 50 piezas
por especie, en este ensayo la gravedad especifica fue un factor importante, siendo
las maderas más densas las que presentaron mejor calidad de maquinado ante esta
prueba.
Davis (1962) realizó un estudio de las características de maquinado en algunos
géneros de maderas duras de interés comercial para la industria de la construcción
en Estados Unidos de Norte América, como lo son los géneros Acer, Carya, Nyssa,
Populus, Quercus y Ulmus, encontrando la influencia de varios factores
determinantes para un buen maquinado de las maderas, entre los que se pueden
mencionar a la gravedad específica, el número promedio de anillos por pulgada, las
desviaciones en el hilo, el contenido de humedad y los defectos de secado; para el
cepillado menciona que a menor ángulo de corte las características de cepillado
mejoran, sobre todo para el caso de maderas duras, pero que en general las
especies con buenas características de cepillado proporcionan buenos resultados
con diferentes ángulos; en el caso del lijado señala que las maderas duras de textura
fina son más propensas a presentar el defecto conocido como rayones.
El mismo autor indica que para el torneado las probetas fueron acondicionadas a 6
%, 12 % y 20 % de contenido de humedad argumentando que a un 6 % y a un 12 %
de contenido de humedad la madera se tornea igualmente bien y aun mejor que a un
20 % de contenido de humedad e indicó que las maderas más densas de textura fina
8
y porosidad difusa son las que proporcionan superficies más tersas, siguiéndoles las
maderas de porosidad circular y en último lugar las maderas ligeras de porosidad
difusa; en el moldurado las piezas acondicionadas a un 6 % de contenido de
humedad presentaron mejores características de maquinado que las probetas
acondicionadas a un 12 % de contenido de humedad, también las maderas con
porosidad difusa presentaron buenos resultados, al igual que las especies de
gravedad especifica alta; para el barrenado las maderas más densas dieron en
general mejores resultados que las maderas más ligeras.
Shniewind (1963) publicó un estudio en el que menciona que la calidad del cepillado,
taladrado y moldurado de la madera juvenil de Sequoia sempervirens, es inferior que
el de la madera madura.
Koch (1964) analizó el proceso de maquinado de la madera relacionando en el
cepillado la calidad de la superficie obtenida con la especie de madera, contenido de
humedad, densidad básica, dirección del grano, velocidad de corte, número de
cuchillas en el cabezal, ángulo de corte, velocidad de alimentación y profundidad de
corte, concluyendo que un ángulo de corte de 30° en las cuchillas es el más
recomendable para cepillar maderas suaves y para el caso de maderas duras un ángulo
de 20° es el más adecuado.
Para el caso del lijado relacionó la calidad de la superficie obtenida con el tipo de
abrasivo utilizado y señala que una lijadora de banda produce más rayones y grano
apelusado en la superficie de la madera maquinada que una lijadora de tambor; en el
torneado relacionó la calidad de superficie con la velocidad del eje, la longitud de la
cuchilla, la forma del corte y las características de la madera. Concluye que se obtiene
una mejor calidad de la superficie trabajada cuando el contenido de humedad de la
madera es de 6 %, y menor calidad al 12 % y 20 %.
McKenzie (1967) relacionó el coeficiente de fricción en el corte de la madera y su
efecto en algunas variables tales como la presión, área de contacto, velocidad de
9
deslizamiento, aspereza de la superficie de la herramienta, especie de madera, dirección
del hilo y contenido de humedad, encontrando que en el coeficiente de fricción del corte
de la madera influyen: el contenido de humedad y cantidad de los extractivos en la
madera, la aspereza del metal y la velocidad de deslizamiento del elemento de corte.
Rawat et al. (1974) publicaron un estudio sobre la calidad del maquinado de seis
especies maderables de la India, en la cual utilizaron la norma ASTM D 1666-64, en
esta publicación la madera de duramen de Acrocarpus fraxinifolius (cedro rosado)
para el ensayo de cepillado mostró un mejor comportamiento para el ángulo de 20°
en comparación con los ángulos de 15°, 25° y 30° con 16 % de probetas con
clasificación de excelentes, los defectos más comunes fueron el grano apelusado, el
grano astillado y el grano levantado con igualdad de frecuencia.
En el torneado la madera de cedro rosado presentó un 42 % de piezas con
clasificación de excelente, por otro lado los defectos más comunes fueron el grano
astillado seguido del grano levantado con una incidencia de solamente un tercio con
respecto al grano astillado; para el barrenado de esta madera el defecto más
frecuente el grano apelusado reportando un 89 % de piezas excelentes más buenas;
para el caso del escopleado el cedro rosado presentó un 53 % de probetas buenas
más excelentes, siendo el defecto más común el grano rasgado seguido por algunas
asperezas producto del maquinado. En general el índice de calidad de maquinado
tomando como referencia (100 %) a la calidad de trabajabilidad de Tectona grandis
para el cedro rosado es de 74.
Zavala (1976) estudió las características de maquinado de seis especies maderables,
Manilkara zapota L. V. Royen (chicozapote), Cordia dodecandra DC (ciricote) y Piscidia
communis Black I. M. Johnst (jabín), Pouteria campechiana Kunth (Kanisté), Lysiloma
bahamensis Benth (tzalam) y Alnus arguta Shlecht Spach (aile), con pesos
específicos entre 0.54 g/cm3 a 0.98 g/cm3 y un número de probetas utilizadas para
cada especie que varió entre 30 y 50 piezas; para el cepillado utilizó ángulos de corte
de 20° y 30°, en cuanto a los resultados obtenidos estos se contraponen a lo
10
mencionado por la literatura, ya que para un ángulo de corte de 30° se obtuvieron los
mejores resultados. Concluye que en general a mayor número de marcas de cuchilla
corresponde un mejor acabado en las especies estudiadas.
Determinó que en el lijado de chicozapote y ciricote el defecto más frecuente fueron
los rayones, en tanto que para el jabín, kanisté, tzalam y aile los defectos más
frecuentes fueron los rayones y el grano apelusado, predominando este último en el
caso del jabín y kanisté. En general concluyó que maderas de textura fina presentan
más rayones que las de textura áspera, de manera similar en las maderas pesadas
existe menor presencia de grano apelusado que las maderas ligeras.
El mismo autor menciona que el comportamiento al taladrado en las especies con
textura fina homogénea fue mejor que en las de textura mediana homogénea y peor
en las de textura mediana heterogénea. Concluye para el caso del moldurado, que el
chicozapote y jabín son especies que presentan resultados excelentes; ciricote y
kaniste presentan resultados buenos; mientras que el alie y tzalam presentan
resultados regulares. De manera general concluye que las maderas más densas
presentaron mejores características de moldurado; en el caso del torneado en general
obtuvo una mejor calidad de la superficie trabajada a un contenido de humedad de 8
% que al 12 %.
Torrelli (1982) llevó a cabo un estudio de 43 especies forestales tropicales de México
utilizando solo cinco probetas por especie; en el cepillado probó tres ángulos de corte
(30°, 20° y 15°) y dos velocidades de alimentación (7.5 y 13.0 m/min), determinó que
el número de marcas de cuchilla por unidad de longitud es el factor que más afecta
en la calidad de este ensayo y que los mejores resultados se obtienen con un mayor
número de marcas de cuchilla (sin especificar cantidad) y que con un menor ángulo
de corte existe un mayor consumo de energía.
Para el moldurado probó una velocidad de giro del cabezal portafresas de 6000 rpm,
menciona que la velocidad periférica, es un factor decisivo que afecta la calidad del
11
trabajo; para el torneado probó una velocidad de 3500 rpm, determino que las
especies de mayor densidad presentaron un comportamiento mejor que las de más
baja densidad y en cuanto al contenido de humedad menciona que las maderas se
tornean igualmente bien al 6 % y 12 % y aún mejor que al 20 %. Concluye que
existen tres factores que son los que más afectan la calidad de la superficie
trabajada: el hilo entrecruzado, depósitos de minerales duros y la madera de tensión.
Moreno y Martínez (1984) presentaron las características de trabajabilidad de las
maderas de Cordia alliodora (Ruiz y Pav.) Cham. "Bojón", Fraxinus uhdei (Wen) Ling.
"Fresno", Liquidambar styraciflua L. "Liquidámbar" y Roseodendron donnell-smithii
(Rose) Mir. "Primavera", con pesos específicos de 0.53, 0.67, 0.65 y 0.56 g/cm3
respectivamente para cada especie, concluyeron que el bojón es una especie con
buenas características de trabajabilidad, el fresno responde bastante bien a éstas
operaciones excepto en el cepillado. El liquidámbar ofrece buenas características
pero presenta dificultad en el cepillado. Determinaron que en general estas tres
especies pueden utilizarse satisfactoriamente en trabajos de carpintería, ebanistería y
en la elaboración de piezas torneadas y molduradas. Por su parte la madera de
primavera presenta un comportamiento irregular en los diferentes ensayos.
Concluyeron que en el cepillado no hubo influencia del hilo, con respecto al ángulo de
corte, tampoco encontró una clara relación siendo para el fresno y el liquidámbar el
ángulo de corte de 20° el que por un pequeño margen dio mejor calidad de cepillado
que el ángulo de 30°, en tanto que para el bojón y primavera se obtuvieron resultados
semejantes con los dos ángulos de corte.
Taquire (1987) presentó un estudio de las propiedades físicas y el comportamiento al
maquinado de Guazuma crinita Mart. en el Perú. Los resultados mostraron que el
comportamiento en el cepillado fue mejor al reducir el ángulo de ataque; en el lijado
el comportamiento fue muy bueno; en el taladrado se obtuvieron buenos resultados a
una mayor velocidad de giro de la broca, sin especificar revoluciones por minuto y en
12
el moldurado sus resultados fueron muy buenos cuando el ensayo se realizó paralelo
a las fibras.
Cruz (1994) realizó el estudio tecnológico de la madera de Pinus cooperi, obtuvo un
excelente resultado para el cepillado con un ángulo de corte de cuchilla de 30°, no
encontrando influencia del número de marcas de cuchilla por centímetro (29.3 y 16.9)
en la calidad de superficie obtenida, trabajó a una velocidad de alimentación en la
lijadora de 6.74 m/min, con lijas del número 80 y 100 y una presión constante de 4.55
kilogramos. Encontró un excelente resultado para el lijado atribuible a la textura y al
hilo recto de la madera.
Para el barrenado, trabajó dos velocidades promedio de penetración 6.97 y 15.14
seg, obteniendo excelentes resultados con el mayor tiempo de penetración,
coincidiendo con la literatura la cual señala que la velocidad de penetración influye de
manera directa en el barrenado; el moldurado lo clasifica como pobre, ya que
presentó un severo astillamiento en las probetas, lo atribuyó a las desviaciones del
hilo y a la densidad media (0.42 g/cm3) de esta especie donde la flexibilidad y la
capacidad de adhesión entre las fibras es baja; en el torneado probó dos contenidos
de humedad, de 9.8 % y 14 %, obteniendo clasificaciones de regular y buena,
respectivamente, concluyendo que se obtienen mejores resultados de torneado
utilizando contenidos de humedad mayores.
Tamarit (1994) realizó un estudio tecnológico de la madera de Pinus arizonica del
estado de Durango, obteniendo los mejores resultados de cepillado al utilizar un
ángulo de corte de 20° en combinación con un número de marcas de cuchilla por
centímetro de 14.66; en el lijado obtuvo excelentes resultados, lo cual atribuye a las
características anatómicas y físicas de esta especie, en especifico a la textura media
e hilo recto seguidos por la densidad básica clasificada como media.
En el barrenado obtuvo resultados excelentes, el defecto que se presentó con mayor
frecuencia fue el grano apelusado, por lo que recomienda que para minimizar este
13
defecto se debe hacer lento el primer contacto de la broca con la madera, y
aumentarlo cuando ésta ya ha penetrado en la pieza, además recomienda usar una
mayor velocidad de giro de la broca, disminuyendo el diámetro de ésta y
manteniendo constante el tiempo de penetración promedio de 15 seg empleado para
este trabajo.
En el moldurado obtuvo resultados regulares, mencionando que éstos son producto
de la severidad con la que el defecto conocido como grano astillado se presentó,
principalmente en el cambio de corte transversal al longitudinal, lo cual atribuye a la
densidad media de la madera y recomienda realizar el moldurado sólo en sentido
paralelo y diagonal al hilo para obtener buenos resultados, puesto que en estos se
presenta un mínimo de defectos, finalmente menciona que en el torneado obtuvo un
resultado bueno al efectuarlo a un contenido de humedad del 14.50 %.
Martínez-Pinillos y Martínez (1996) estudiaron 33 diferentes especies de madera,
tanto tropicales como de bosque templado frío, las cuales variaron en densidad
relativa (peso anhidro/volumen verde) entre 0.19 a 0.90 g/cm3, a nivel de índice
utilizaron solamente cinco probetas por especie.
En el cepillado de los tres ángulos de corte que se probaron 20°, 25° y 30°, los
mejores resultados se obtuvieron con el ángulo de 30°. Para los ángulos de 30° y 25°
la densidad relativa no mostró una relación directa con la calidad de la superficie
maquinada. Sin embargo, con el ángulo de 20° se notó una ligera tendencia a tener
mejor calidad en especies con mayor densidad; en cuanto al grano levantado el
defecto fue más notorio con el ángulo de 25° en contra parte con el ángulo de 20° en
donde éste se presentó en menor grado, mientras que con el ángulo de 30° sólo en
algunas especies se hizo presente; el defecto de grano algodonoso se observó con
mayor severidad en el ángulo de 20° y fue descendiendo conforme aumentó el
ángulo hasta 30°; las marcas de viruta fueron más notorias con el ángulo de 30°
descendiendo conforme disminuyó el ángulo hasta 20°, siendo el ángulo de 25° el
que mostró los mejores resultados.
14
Para el lijado de los tres diferentes números de grano probados 60, 80 y 100, los
mejores resultados se obtuvieron al usar la lija del número 100, en las lijas con grano
de 60 y 80 la superficie rayada se manifestó principalmente en aquellas probetas con
densidad relativa baja, mientras que el defecto de grano algodonoso fue menos
frecuente, por lo tanto concluyeron que este defecto se puede eliminar con el
aumentó en la finura del grano en el abrasivo.
Martínez y Martínez-Pinillos (1996) en un segundo estudio probaron 32 diferentes
especies de madera, tanto tropicales como de bosque templado-frío, sometiéndolas
a los procesos, barrenado y moldurado, basándose en la norma ASTM D-1666-64.
Para el barrenado las probetas fueron acondicionadas a un 8 % de contenido de
humedad, se observó que en madera con densidad de entre 0.50 y 0.73, se puede
obtener una mejor calidad de acabado; también se observó que en especies con
densidades menores a 0.50 existe una tendencia a la disminución del porcentaje de
piezas libres de defectos, a manera de conclusión indican que a mayor densidad
corresponde una mejor calidad de la superficie barrenada; a mayor velocidad de
avance de la broca existe una marcada tendencia a generar defectos como el grano
arrancado; en el caso del moldurado, los defectos que se presentaron con mayor
frecuencia fueron el grano arrancado, cuando el corte de la herramienta fue realizado
en sentido transversal a la fibra, y grano algodonoso que se presentó en madera con
mayor cantidad de vasos por unidad de área.
Ordóñez y Martínez (1997) efectuaron un trabajo de investigación sobre el
maquinado y la susceptibilidad a la impregnación de de la madera del árbol del hule
(Hevea brasiliensis), proveniente de una plantación de Veracruz, con el objetivo de
incrementar el conocimiento de sus propiedades tecnológicas.
Tomando como base la norma ASTM D 1666-64, la madera del hule presenta
acabados de calidad regular en la mayor parte de los procesos; solamente en el
cepillado presenta acabados pobres con los ángulos probados de 30° y 25° y una
15
velocidad de giro del cabezal porta cuchillas de 5000 rpm; en el ensayo de lijado con
la lija de grado 60 las caras presentan un acabado muy pobre con grano arrancado
en todas las probetas, en tanto que para los grados 80 y 100 la clasificación fue de
regular; en el barrenado esta madera presentó un resultado regular con una
velocidad de giro de la broca de 1415 rpm; por último para el caso del moldurado la
clasificación que obtuvo fue de buena con un ángulo probado de 30° y 7000 rpm. La
clasificación general de la madera es aceptable.
Zavala y Vázquez (2001) determinaron las características de maquinado de 34
especies tropicales, respecto al cepillado probaron los ángulos de corte de 20° y 30°,
infieren que con un ángulo de corte de 20° se trabajan mejor las maderas duras, en
tanto que con el ángulo de corte de 30° se pueden maquinar mejor las maderas
blandas y mencionan que a un mayor número de marcas de cuchilla se obtuvieron los
mejores resultados (23.55 marcas por centímetro); para el lijado probaron tres lijas de
los números 60, 80 y 100, obteniéndose 15 especies con calidad excelente, cuatro
como buenas, seis regulares y nueve pobres y muy pobres, señalan que las maderas
más densas están más propensas a los rayones y las especies menos densas a
presentar el defecto conocido como grano apelusado. Las 15 especies clasificadas
como excelentes presentan textura mediana e hilo recto (sin poder generalizar esto),
llegaron a la conclusión que la combinación que definitivamente afecta la calidad del
lijado es la textura gruesa y el hilo entrecruzado.
Respecto al barrenado hallaron que 24 especies presentaron resultados excelentes,
tres buenos, una regular y cuatro pobres y muy pobres, concluyen de manera general
que los mejores resultados se obtuvieron en las maderas de densidad media y alta y
que el defecto comúnmente encontrado fue el grano apelusado presentándose éste
con mayor severidad y extensión en las especies de densidad baja; en lo que
concierne al moldurado reportan que 21 especies se pueden utilizar para la
producción de molduras y las otras 13 especies presentaron baja calidad. Mencionan
que el defecto de grano apelusado se presentó en la sección paralela al grano de las
especies con densidades media y baja y el grano astillado en la misma sección pero
16
en especies con densidad media y alta; para el ensayo de torneado 24 especies
fueron clasificadas como excelentes, cuatro como buenas, tres como regulares, una
pobre y dos muy pobres, probaron contenidos de humedad de 8 % y 12 %, sin que se
manifestara una diferencia importante, obteniendo una ligera tendencia a obtener
mejores resultados al 12 %.
Medina (2003) obtuvo índices de las características de maquinado de la madera de
Eucalyptus urophylla y E. grandis, provenientes de plantaciones, concluyendo que el
mejor comportamiento ante el cepillado de la madera de ambas especies se obtuvo al
utilizar un ángulo de corte de 30° y una velocidad de alimentación de 7.5 m/min, en
general velocidades de alimentación altas bajan la calidad de la superficie
maquinada, y menciona que al utilizar un mayor número de marcas de cuchilla por
centímetro se obtuvo una mejor calidad en este ensayo. La madera de ambas
especies se clasificó como excelente en el cepillado y en el lijado. Menciona que los
excelentes resultados pueden ser atribuibles a la densidad media de la madera que
en combinación con el hilo desviado contrarrestaron el posible efecto del hilo
entrecruzado que pudo haber provocado una clasificación menor.
La madera de E. grandis se clasificó como buena en el barrenado, por otra parte la
madera de E. urophylla tuvo una clasificación de excelente, dichos resultados se les
atribuye a la combinación de la velocidad de penetración utilizada (15 seg en
promedio) y a la densidad media de las especies estudiadas.
Reporta que la madera de E. grandis se clasificó como regular en el moldurado,
debido a la densidad media de la madera que en combinación con una desviación
del hilo provocó que el defecto de grano astillado se presentara en forma severa
cuando se cambió la dirección del corte pasando del plano perpendicular al grano al
plano paralelo. Por su parte la madera de E. urophylla se clasificó como excelente en
este ensayo y lo atribuye a que presenta una densidad mayor respecto a la especie
anterior; concluye que la madera de ambas especies se clasificaron como buenas en
el torneado, en general, los mejores resultados se obtuvieron cuando las probetas se
17
trabajaron a un 14.2 % y 13.8 % en comparación con el contenido de humedad de 10
% y 10.6 % para E. grandis y de E. urophylla respectivamente.
De la revisión bibliográfica anterior se puede concluir que la calidad del maquinado
depende directamente de algunas propiedades tecnológicas propias de la madera y
de las características de las maquinas y/o herramientas utilizadas.
Con respecto a algunas propiedades tecnológicas de la madera se tiene que la
densidad básica presenta una relación directa con la calidad de la superficie obtenida
para los ensayos de barrenado, moldurado y torneado, a mayor densidad básica las
superficies maquinadas por lo general serán más tersas, en el lijado las maderas con
menor densidad básica son más propensas a sufrir de grano apelusado; la
orientación del hilo afecta los ensayos de cepillado, lijado, moldurado y el torneado,
produciendo mejores superficies con un hilo recto que cuando este sufre
desviaciones; la textura afecta al lijado y al barrenado, siendo especies con textura
fina las que producen superficies más tersas y para el caso del lijado las especies
con textura fina presentan más rayones que las de textura gruesa; para el contenido
de humedad, a un mayor contenido de humedad se obtendrán mejores acabados
superficiales en el ensayo de torneado, puesto que existe una tendencia a que las
probetas no presenten defectos tan severos como sucede con contenidos de
humedad bajos (grano astillado).
Otros factores que afectan el proceso de corte son los extractivos como depósitos de
minerales duros como cristales de carbonatos de calcio, el contenido de sílice, éstos
desgastan el filo de la herramienta de corte; las resinas, gomas, aceites y taninos
provocan que el acero de las sierras se sobrecaliente perdiendo así sus
características, en especial de dureza. La dureza de la madera provoca que los
elementos de corte se desgasten por efecto de una mayor resistencia a ser
penetrada.
18
En el caso de las máquinas y/o herramientas utilizadas en los ensayos se puede
mencionar que para el caso del cepillado el número de marcas de cuchilla, el cual
depende directamente de las revoluciones por minuto a las que gire el cabezal, el
número de cuchillas en el mismo y la velocidad de alimentación de la madera, guarda
una relación directa con la calidad de la superficie obtenida, el ángulo de corte en las
cuchillas también juega un papel importante, siendo el mejor ángulo de corte en las
cuchillas para trabajar maderas suaves es el de 30° y para el caso de maderas duras
el ángulo más recomendable es el de 20°, así mismo la velocidad de alimentación
afecta al ensayo de barrenado, cuando esta se reduce la superficie obtenida será
más tersa y la velocidad periférica al ensayo de moldurado, lo cual indica que a
mayor velocidad se obtendrán las superficies más tersas.
19
4. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE COLECTA
4.1. Localización
Las colectas se realizaron en tres plantaciones que se localizan en la Sierra Norte del
estado de Puebla en el sitio denominado “La Rinconada”, municipio de Venustiano
Carranza, cuyas coordenadas geográficas son de Latitud Norte 20° 30’ 38” y
Longitud Oeste 97° 48’ 31”, a una altitud de 445 metros sobre el nivel del mar; el sitio
conocido como “Santa Rosa”, cuyas coordenadas geográficas son de Latitud Norte
20° 21’ 20” y Longitud Oeste 97° 51’ 5” a una altitud de 596 msnm, y el sitio conocido
como “Nextlalpan” cuyas coordenadas geográficas son de Latitud Norte 20° 16’ 4” y
Longitud Oeste 97° 56’ 16.6” a una altitud de 892 msnm, ambos pertenecientes al
municipio de Xicotepec de Juárez (Figura 1).
4.2. Clima
Los municipios se encuentran en una zona de transición entre los clima templado de
la sierra norte y clima cálido del declive del Golfo.
De acuerdo con el Centro Nacional de Desarrollo Municipal (1999), en la región se
identifican tres tipos clima.
1. Clima semicálido subhúmedo con lluvias todo el año; temperatura media anual
mayor de 18 ºC; temperatura del mes más frío entre -3º y 18 ºC; precipitación
del mes más seco mayor de 40 milímetros; lluvia invernal con respecto a la
anual es menor en un 18 %.
2. Clima cálido subhúmedo con lluvias en verano; temperatura media mensual del
mes más frío mayor de 18 ºC; temperatura media anual mayor de 22 ºC;
precipitación del mes más seco menor de 60 milímetros; por ciento de lluvia
invernal con respecto a la anual es entre 5 y 10.2 %.
20
3. Clima cálido húmedo con lluvias todo el año; temperatura media anual mayor de
22 ºC; temperatura del mes más frío mayor de 18 ºC; lluvia invernal con
respecto a la anual es menor de 18 %; la precipitación del mes más seco es
mayor de 60 milímetros, por ciento de lluvia invernal con respecto a la anual es
mayor de 10.2 %.
Figura 1. Localización del área de colecta (proporcionado por Honorato, 2007).
21
4.3. Orografía
Los municipios pertenecen a dos regiones morfológicas de la cota 1,000 hacia el
noroeste, al declive del Golfo y de la misma cota hacia el sureste a la Sierra Negra.
El declive del Golfo es el declive septentrional de la Sierra Norte hacia la llanura
costera del Golfo y se caracteriza por sus numerosas chimeneas volcánicas y lomas
aisladas; en tanto que la sierra norte o sierra de Puebla está formada por sierras más
o menos individuales, paralelas, comprimidas unas con otras y suelen formar
grandes o pequeñas altiplanicies intermontañosas que aparecen frecuentemente
escalonadas hacia la costa. Aunque se ubican en pleno declive del Golfo, su relieve
no presenta un descenso hacia el oriente sino más bien hacia los ríos San Marcos y
Tepetzala, que recorren las partes más profundas del municipio (CEDEMUN, 1999).
Al sur destaca la mesa de San Diego, en tanto que al noroeste el territorio es más
accidentado, presentándose gran cantidad de cerros como el Pozo Antiguo,
Misantecatl, La Esperanza, Coyula, etc. (CEDEMUN, 1999).
La porción occidental de la región es bastante accidentada; presenta constantes
ascensos y descensos que muestran, sin embargo, una tendencia a declinar
abruptamente hacia donde pasa el río San Marcos. Destacando una serie de cerros y
sierras pequeñas como el Nactanca, Peña Blanca, Las Pilas, etc., aunque cabe
destacar que existen zonas más o menos planas (CEDEMUN, 1999).
4.4. Suelos
Presenta gran diversidad edafológica; en su territorio se identifican siete grupos de
suelos de acuerdo con el CEDEMUN (1999).
Nitosol: Son suelos de los más fértiles de las zonas tropicales, aunque también
requieren fertilización constante y abundante. Se localiza en las zonas planas del
poniente.
22
Cambisol: Son adecuados para actividades agropecuarias, con actividad moderada a
buena, según la fertilización a que sean sometidos; por ser arcillosos y pesados,
tiene problemas de manejo. Se localiza en una extensa área del extremo oriente, se
presentan a todo lo largo de la ribera del río San Marcos al Sur y en la porción central
presenta fase lítica (roca a menos de 50 centímetros de profundidad).
Acrisol: Suelos muy pobres en nutrientes. Adecuados para explotación forestal.
Pueden dedicarse a actividades agropecuarias mediante fertilización y encalado
frecuente, son de productividad baja. Se presenta en áreas dispersas de los
municipios.
Regosol: Suelos formados por material suelto que no sea aluvial reciente, como
dunas, cenizas volcánicas, playas, etcétera, su uso varía según su origen; son muy
pobres en nutrientes, prácticamente infértiles. Se presentan en extensas áreas al
suroeste, centro y noreste, presenta fase lítica o gravosa (fragmentos de roca o
tepetate menores de 7.5 centímetros de diámetro en el suelo).
Vertisol: Suelos de textura arcillosa y pesada que se agrietan notablemente cuando
se secan, presenta dificultades para su labranza, pero con manejo adecuado son
aptos para gran variedad de cultivos, si el agua de riego es de mala calidad pueden
salinizarse o alcalinizarse, su fertilidad es alta. Se presenta a lo largo de la ribera de
algunos arroyos como el Tepetate, San Marcos, en áreas reducidas a lo largo del río
Ciloma y otros, así como una gran franja al sur.
Litosol: Son suelos de 10 centímetros de espesor sobre roca o tepetate, no son
aptos para cultivos de ningún tipo y sólo pueden destinarse a pastoreo. Se presenta
en una franja en la porción meridional.
Feozem: Adecuados para cultivos que toleran exceso de agua, aunque mediante
obras de drenaje pueden destinarse a otro tipo de cultivos, son de moderada a alta
23
fertilidad. Se identifican en varias zonas dispersas al sur; presenta la fase lítica, roca
a menos de 50 cm de profundidad.
4.5. Hidrografía
Los municipios pertenecen a la vertiente septentrional del estado de Puebla, formada
por las distintas cuencas parciales de los ríos que desembocan en el Golfo de
México y que se caracteriza por sus ríos jóvenes e impetuosos, con una gran
cantidad de caídas, además de presentar numerosos arroyos intermitentes de los
cuales destacan los siguientes (CEDEMUN, 1999):
El río San Marcos constituye el principal formador del río Cazones que desemboca
en el Golfo, recibiendo a su paso numerosos afluentes intermitentes.
El río Metate recorre el oriente de la Sierra Norte en dirección sur-norte, recibiendo a
su paso las aguas de los ríos Cilima, Los Limones, Pita, Nactanca, Axocopatitla y La
Magdalena antes de unirse al San Marcos.
El río Tepetzala recorre de este a noreste la porción central, cambia de nombre de
Totolapa ya fuera del Estado, al Cazones.
El río María Andrea baña el suroeste y se une al San Marcos, por último, el Amixtlán
recorre la porción septentrional y forma fuera del Estado el Acuatempa, afluente del
Cazones.
Los ríos Santa Luz, Amixtlán, El Metate y Noche Oscura bañan el noreste hasta
unirse al San Marcos; por último el arroyo Sucio recorre la porción meridional y
desemboca en el Necaxa, afluente del Tecolutla.
24
5. DESCRIPCIÓN DE LA ESPECIE
5.1. Clasificación taxonómica
Reino: Plantae
División: Angiospermae
Clase: Dicotiledonea
Orden: Caesalpinaceae
Familia: Leguminosae
Subfamilia: Caesalpinaceae
Tribu: Eucaesalpiniaceae
Genero: Acrocarpus
Especie: fraxinifolius
Nombre científico: Acrocarpus fraxinifolius Wight Arn.
Sinonímias: Acrocarpus combretifolius T. et B.
Megoneurum grande Miq.
Nombres comunes: Mundani (India), acrocarpa, acrocarpo, cedro rosado (México),
árbol guijarra (varios países), árbol tejamanil, belanji, cedro tuxtelco (México), fresno,
lazcar (México), fresno hindú, cedro rojo, mandan, yetama, dieng-ji-rep, hantige,
havulige, karingodi, kilingi, konne, kurangadi, kurangan, kurangandi, kuranjam, ling-
kung, malam, malam konne, malam konne kurangadi, malankonnai, malaveppu,
mallay kone, mandane, mandania, mandlin, mandling, marivenga, mayahin,
mayahnin, narivenga, nelrai, nezrai, nyi, shegappu agili, taung-dama, taungdama
(Honorato et al., 2005).
5.2. Descripción botánica
El cedro rosado es un árbol de rápido crecimiento, con fuste recto y cilíndrico (Figura
2) que se ramifica a una altura considerable, alcanza alturas de 30 y hasta 60 m con
un fuste limpio que puede llegar a los 40 m (Howard, 1951; FRIC, 1983, Negi, 2000);
diámetro normal de hasta 3 m (Whitmore y Otárola, 1976; Neil, 1990; Purkayastha,
1999); corteza fina, de color marrón grisácea y delgada, con numerosas lentícelas
25
dispersas en el tronco y ramas; tronco recto y copa redondeada (Ghildyal, 1989,
Negi, 2000).
Figura 2. Plantación de Acrocarpus fraxinifolius Wight Arn.
Las hojas son grandes de 1 m de longitud o aún mayores, alternas, opuestas,
bipinnadas, con 4 a 6 pares de foliolos, más un foliolo terminal, lanceoladas de 10 cm
de largo (Figura 3).
Las flores presentan racimos axilares y solitarios o en grupos de 2 a 3 racimos al final
de las ramas, de 10 a 30 cm de largo, cinco pétalos rojos angostos, casi iguales, de 6
a 10 mm de largo; en la flor se distinguen cinco estambres libres (Figura 3).
El fruto aparece en vainas ligeramente curvas, alargadas, aplanadas de 8 a 12 cm de
largo y de 1 a 2 cm de ancho, estipuladas, con pequeñas alas a lo largo de la sutura
cerca del eje; cada vaina contiene de 12 a 16 semillas, las cuales son ovales,
bastante comprimidas y angostas en su base, de 2.5 a 8.5 mm (FRIC, 1983;
Ghildyal, 1989).
26
Figura 3. Hojas y flor de cedro rosado.
5.3. Origen y distribución
El cedro rosado es originario del sureste de Asia principalmente de países como la
India, Birmania, China, Borneo, Sumatra, Indonesia, Bangladesh y Vietnam (Streets,
1964, Whitmore y Otárola, 1976; NAS, 1979; FRIC, 1983, Chavelas y Devall, 1988;
Neil, 1990).
Esta especie se desarrolla a 27º de latitud norte y entre 80° y 130º de longitud este,
y altitudes que van desde el nivel del mar hasta los 2000 metros o más, en climas
tropicales frescos o en bosques mesófilos de montaña. Con precipitaciones de 500 a
3000 mm en terrenos accidentados, valles, al borde de ríos y arroyos, en suelos
ácidos y colinas calizas. Es sensible a las heladas, sus mejores desarrollos se
observan en elevaciones de 600 a 1800 msnm, con precipitaciones superiores a los
1500 mm y temperaturas de 16 a 24 ºC (Honorato, et al., 2005).
27
En la India se planta conjuntamente con teca; es muy popular en Kenya como
sombra en cafetales, también se utiliza en Malawi, Nigeria, Tanzania, Uganda y
Zambia. En México, el cedro rosado se planta a partir del nivel del mar hasta los
1700 msnm, en climas con precipitación que varía entre 500 y 3000 mm, y a
temperaturas de 15° a 26 ºC, se encuentra en suelo del tipo vertisol con un pH de 6.9
a 7.5 (Frans, 1994; Chavelas y Devall, 1988).
Recientemente en México esta especie está siendo muy demandada para las
regiones cafetaleras de los estados de Veracruz y Puebla, como árbol de doble
propósito, es decir, como sombra para el café y para producir madera por su rápido
crecimiento. También se reportan plantaciones de esta especie en San Felipe
Bacalar, Quintana Roo; Escárcega, Campeche; Oaxaca y Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.
5.4. Usos
Con respecto a los usos de la madera del cedro rosado, se reporta que en algunos
países es usado para cajas de empaque, cajas de té, tejamanil, muebles, postes
para alambrado, construcción pesada y ligera, pisos, remos, partes de vehículos,
chapa, tableros contrachapados y de partículas, mangos para herramientas y pulpa
para papel (Howard, 1951; Streets, 1964; Ramesh y Purkayastha, 1972; NAS, 1979,
FRIC, 1983; Nazma et al., 1981; Purkayastha, 1999). También es utilizado por la
sombra ligera que proporciona en los cafetales y cacaotales; hace una excelente
cortina rompevientos.
5.5. Características tecnológicas de la madera
5.5.1. Descripción anatómica de la madera
La albura es de color amarillento o grisáceo blanco y el duramen que se distingue
claramente de la albura, es de color ligeramente rosado o rojizo-castaño. El hilo es
recto, aunque en ocasiones puede ser entrecruzado, textura gruesa y brillo alto. Es
28
una madera con porosidad difusa, con zonaciones de crecimiento bien definidas. Los
poros son de grandes a moderadamente pequeños, pocos, solitarios y en múltiplos
radiales de 2 a 3, ocasionalmente llenados con depósitos blanquecinos. El
parénquima leñoso es visible a simple vista como envolturas delgadas u ojillos que
rodean los poros, a veces con extensiones laterales cortas. Los rayos son de muy
finos a finos (Howard, 1951; Ramesh y Purkayastha, 1972; Purkayastha, 1999).
5.5.2. Propiedades físico-mecánicas
Dependiendo de la edad del árbol y del tipo de madera, la densidad básica (peso
anhídro/volumen verde) varía de 0.58 a 0.70 g/cm3; con contracciones radiales,
tangenciales y volumétricas de 2, 6 y 8 respectivamente (Ramesh y Purkayastha,
1972; FRIC, 1983; Nazma et. al, 1981; Purkayastha, 1999).
Los valores de resistencia al 12 % de contenido de humedad son de 1159 kg/cm2,
para módulo de ruptura a flexión estática, 752 kg para dureza, 522 kg/cm2 para el
esfuerzo máximo a compresión, 109 kg/cm2 para esfuerzo cortante y 122,000 kg/cm2
para el módulo de elasticidad a flexión estática (Ramesh y Purkayastha, 1972;
Nazma et al., 1981).
5.6. Otras características
La albura no es durable pero el duramen tiene una durabilidad de moderada a alta
(Howard, 1951).
La madera es fácil de secar, presentando una velocidad de secado en estufa de
menos de 10 días para tablas menores de 32 mm de espesor y menos de 30 días
para tablas de 63 mm y más gruesas. Los defectos de secado más frecuentes son
rajaduras. Es fácil de aserrar, pegar, maquinar, desenrollar y trabajar con
herramientas manuales; obteniéndose buenos acabados y pulidos. La madera de
duramen es difícil de impregnar (Ramesh y Purkayastha, 1972; FRIC, 1983; Nazma
et al., 1981; Purkayastha, 1999).
29
6. MATERIALES Y MÉTODOS
6.1. Obtención del material de ensayo
Se seleccionaron diez árboles de la Rinconada y cuatro de Nextlalpan de siete años
de edad y seis árboles del sitio Santa Rosa de 13.5 años de edad. Las trozas se
trasladaron a la Planta Piloto de Aserrío del Campo Experimental “San Martinito” del
CIRGOC-INIFAP en San Martinito, Tlahuapan, Puebla en donde se aserraron y las
tablas producidas se secaron bajo techo (Figura 4), una vez secas, se eligieron las
tablas que sirvieron para obtener las probetas de ensayo.
Figura 4. Pilas de secado de la madera utilizada para los ensayos.
La obtención de las probetas y la realización de los ensayos se llevaron a cabo de
acuerdo con lo que establece la norma ASTM D 1666-64; en la Figura 5 se muestran
las medidas y distribución de las probetas en cada tabla; cabe mencionar que la
proporción de duramen en las trozas empleadas vario entre un 30 % y un 10 % para
las edades de 13.5 y 7 años respectivamente (Figura 6), en tanto que en las probetas
esta proporción presente disminuyó a un 5 %.
30
A) Cepillado y lijado: 1.90 cm x 10.16 cm x 91.44 cm (3/4” x 4” x 36”).
B) Barrenado y moldurado: 1.90 cm x 7.62 cm x 30.48 cm (3/4” x 3” x 12”).
C) Torneado: 1.90 cm x 1.90 cm x 12.7 cm (3/4” x 3/4” x 5”).
D) Eventualidades
Figura 5. Obtención de probetas de ensayo (American Society for Testing and
Materials, 1992).
Figura 6. Proporción de duramen en las trozas de 13.5 años (izquierda) y de 7
años (derecha).
6.2. Descripción del equipo y herramientas de ensayo
Las máquinas y herramientas de corte que se usaron para las diferentes pruebas de
cepillado, lijado, barrenado, moldurado y torneado son las que se encuentran en la
planta piloto de trabajabilidad de la madera, del Campo Experimental (C. E.) San
31
Martinito del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias
(INIFAP), ubicado en San Martinito Tlahuapan, Puebla cuyas características se
mencionan a continuación.
1. Cepillo marca SCM (Figura 7), modelo 2200 – FSB, potencia del motor de 9 HP,
marca “es” (elettromeccanica sammarinese), mesa de 79.5 x 51.5 cm, diámetro del
cabezal de 11.8 cm, longitud del cabezal de 50 cm, con velocidades de alimentación
7.5 y 13 m/min, velocidad de giro del cabezal 5500 rpm, con capacidad para montar
4 cuchillas, además cuatro juegos de cuchillas de acero rápido de dimensiones de
0.3 x 3.5 x 50 cm.
Figura 7. Cepillo utilizado para la realización de los ensayos de cepillado.
2. Una lijadora de banda marca Invicta (Figura 8), modelo Astral, con una potencia
del motor de 5 HP, mesa de 410 x 165 cm, presenta una velocidad lineal de la banda
de 1152 m/min y usándose lijas con grano de granate de los números 80 y 100.
32
Figura 8. Lijadora utilizada para la realización de los ensayos de lijado.
3. Un taladro de pedestal marca Karpinter (Figura 9), con una potencia del motor de
2 HP, velocidades de giro del cabezal de 1310 y 2230 rpm, diámetro de la broca de
2.54 cm (1").
4. Un trompo de un cabezal marca Invicta (Figura 10), modelo Velox, potencia del
motor de 5 HP, mesa de 100 x 90 cm, velocidad de giro del cabezal de 4000, 6000,
8000 y 10000 rpm y una fresa con aspas de carburo de tungsteno con un diámetro
de 15 cm.
33
Figura 9. Taladro de pedestal utilizado para la realización de los ensayos de
barrenado.
Figura 10. Trompo de un cabezal utilizado para la realización de los ensayos de
moldurado.
34
5. Un torno copiador semiautomático (Figura 11), marca Gennari Armando, modelo
LM-115, potencia del motor de 5 HP, velocidad de giro del cabezal de 3270 y 5833
rpm y una cuchilla de acero rápido.
Figura 11. Torno utilizado para la realización de los ensayos de torneado.
6.3. Métodos de ensayo
Los ensayos se realizaron de acuerdo con las especificaciones de la norma ASTM-D
1666-64 (ASTM, 1992).
6.3.1. Cepillado
Se utilizaron 50 probetas de la edad de 7 años y 50 probetas de 13.5 años de las
dimensiones mencionadas en la Figura No. 5, esto se encuentra dentro de lo
especificado por la norma. La norma índica que el contenido de humedad debe ser 6
%, pero también establece que se puede utilizar algún otro contenido de humedad,
siempre y cuando este se especifique, por esta razón las probetas se trabajaron a un
contenido de humedad de 9.89 % y 9.54 %, respectivamente para cada edad.
35
Figura 12. Probetas utilizadas en el ensayo de cepillado.
Este ensayo se realizó utilizando cuatro juegos de cuchillas, y a su vez cuatro
cuchillas por juego con ángulos de corte de 15°, 20°, 25° y 30°, especificados en la
norma. Las velocidades de alimentación probadas fueron de 7.5 y 13 m/min,
obteniéndose un número de marcas de cuchilla por centímetro de 29.3 y 16.9
respectivamente.
Para calcular el número de marcas de cuchilla por centímetro se usó la siguiente
fórmula:
100*
*
Va
NcVcNm
Donde:
Nm= Número de marcas de cuchillas por centímetro.
Vc= Velocidad del cabezal portacuchillas (revoluciones por minuto).
Nc= Número de cuchillas en el cabezal.
Va= velocidad de alimentación (m/min).
En los cepillos comerciales el ángulo predominante es de 30°, para obtener los otros
ángulos especificados por la norma (25°, 20° y 15°) fue necesario hacer un bisel en
el ángulo de ataque de las cuchillas como se indica en la Figura 13.
36
Figura 13. Ángulos de la cuchilla.
Donde:
a= ángulo de corte
b= ángulo de bisel
c=ángulo de salida
1= Cuchilla del cepillo
Con el propósito de emitir resultados útiles para el productor nacional, las probetas
fueron alimentadas aleatoriamente, en el cepillo y marcadas al salir para identificar el
sentido de la alimentación (Figura 14). De acuerdo con la norma se utilizó una
profundidad de corte en el cepillo fue de 1/16 de pulgada.
1
37
Figura 14. Proceso de cepillado.
Para obtener piezas uniformes en el cepillado es necesario calibrar adecuada y
cuidadosamente las cuchillas. En el proceso de balance y calibración se utilizó una
plantilla y una llave española, para fijar los opresores del cabezal (Figura 15).
Figura 15. Proceso de calibración de cuchillas.
38
6.3.2. Lijado
Para realizar esta operación se utiliza una lija, la cual está formada por un material
duro y abrasivo adherido a un soporte de papel o de tela. Las lijas se clasifican por el
número de hilos por pulgada que se usan en el tamizado del abrasivo (Medina,
2003). Los factores que afectan la calidad del lijado son: tamaño del grano de la lija,
presión ejercida de la banda lijadora, velocidad de alimentación y dirección de
alimentación respecto a la madera (Zavala, 1976).
Para este ensayo se utilizaron las mismas probetas que para el cepillado, y por lo
tanto, los mismos contenidos de humedad de 9.89 % y 9.54 % para las edades de 7
y 13.5 años respectivamente.
Se utilizó una lijadora de banda (Figura 16), ejerciendo una presión constante sobre
el cojín opresor de 4.573 kg dada por medio de una serie de 5 pesas colocadas en el
maneral de la lijadora y aplicando una presión uniforme sobre la probeta. Las lijas
utilizadas fueron de grano de gránate de los números 80 y 100, esta última en lugar
de una de grano de 120 y ambas en lugar de grano de óxido de aluminio, como lo fija
la norma.
Figura 16. Proceso de lijado.
39
La norma indica una velocidad de alimentación de 20 pies por minuto (6.096 m/min),
lo que da un tiempo efectivo de lijado por probeta de 9 seg, sin embargo, en este
trabajo con la lija de número 80 se probó una velocidad promedio de alimentación de
8.35 metros por minuto, mientras que con la lija del número 100, la velocidad de
alimentación promedio fue de 6.13 m/min; las probetas fueron alimentadas en
sentido contrario a la usada en el cepillado.
Para calcular la velocidad lineal de lijado se uso la siguiente fórmula:
60/TEL
lVL
Donde:
VL= Velocidad lineal
l= Longitud en metros
TEL= Tiempo efectivo de lijado en segundos
6.3.3. Barrenado
El taladro empleado en este ensayo se ilustra en la figura 17. Se utilizaron 50
probetas para cada edad y se aplicaron velocidades de giro del cabezal de 1310 y
2230 rpm, aun cuando la norma indica 3600 rpm, esto por ser las velocidades que
recomienda por el fabricante de taladros para brocas con un diámetro de una
pulgada. El contenido de humedad de las probetas fue de 9.89 % para la edad de 7
años y 9.54 % de C. H. para los 13.5 años.
La broca empleada en la realización de esta prueba fue una broca para barrenar
madera con diámetro de una pulgada (25.4 mm) tal como lo marca la norma. Los
tiempos de penetración promedio cuando se utilizaron 1310 rpm fueron de 15.86 y
15.55 seg, para las edades de 7 y 13.5 años respectivamente, para el caso de 2230
rpm fueron de 8.48 y 7.82 seg para las edades de 7 y 13.5 años respectivamente.
40
Figura 17. Proceso de barrenado.
Para calcular la velocidad de alimentación se utilizó la siguiente fórmula:
60/TEC
EVA
Donde:
VA= Velocidad de alimentación
E= Espesor de la pieza en metros
TEC= Tiempo efectivo de corte en segundos
6.3.4. Moldurado
Para esta prueba se utilizó un trompo (Figura 18) con capacidad para trabajar a
cuatro velocidades de giro del cabezal, dos de ellas por encima del mínimo requerido
por la norma de 7200 rpm; una fresa con aspas de carburo de tungsteno y un
diámetro de 15 cm.
41
Figura 18. Proceso de moldurado.
Se utilizaron 50 probetas por cada edad, que fueron también las utilizadas en el
barrenado con los mismos contenidos de humedad. La velocidad de giro del cabezal
portafresas fue de 8000 rpm, con tiempos promedio de corte de 3.61 seg.
Se calculó la velocidad de alimentación mediante la siguiente fórmula:
60/TEC
lVA
Donde:
VA= Velocidad de alimentación
l= Longitud de la pieza en metros
TEC= Tiempo efectivo de corte en segundos
Se determinó una velocidad periférica de 62.83 m/s, que se encuentra dentro del
rango para maderas suaves, el cual es de 60 a 90 m/s para fresas con aspas de
carburo de tungsteno, para calcular la velocidad periférica se utilizó la siguiente
fórmula:
42
60
** VrDVp
Donde:
Vp= Velocidad periférica.
D= Diámetro de la fresa.
= 3.1416
Vr= Velocidad de rotación
En la realización de este ensayo se desbastó una profundidad de 1/16 de pulgada
por corte y se utilizó una plantilla para sujetar la probeta (Figura 19), tanto para el
corte preliminar como para el corte final y de esta forma facilitar y hacer más segura
la realización de este ensayo.
Figura 19. Plantilla utilizada para la realización de los ensayos de moldurado.
6.3.5. Torneado
Se usaron 100 probetas por edad, con las dimensiones especificadas por la norma y
señaladas en la Figura 5; con contenidos de humedad de 9.89 % y 16.42 % para la
edad de 7 años y de 9.54 % y 16.24 % para la edad de 13.5 años.
43
Las probetas fueron acondicionadas en disecadores para lograr el contenido de
humedad cercano al 16 % (Figura 20). El procedimiento consistió en llenar la base
con agua para saturar el ambiente dentro del recipiente, sobre una malla de alambre
se colocaron las probetas con una separación de 2 cm entre éstas y el aforo de agua
y sellando el disecador herméticamente.
Figura 20. Acondicionamiento de las probetas de torneado.
Se uso una velocidad de rotación del cabezal de 3270 rpm, el elemento de corte
utilizado en este ensayo fue una cuchilla de acero rápido (Figura 21) con la forma y
dimensiones especificadas por la norma.
44
Figura 21. Proceso de torneado.
La velocidad de alimentación se calculó mediante la siguiente fórmula:
60/TEC
lVA
Donde:
VA= Velocidad de alimentación
l= Longitud de la pieza en metros
TEC= Tiempo efectivo de corte en segundos
6.4. Evaluación de los defectos
La evaluación de los ensayos se realizó como lo establece la norma ASTM D 1666-64,
en la cual se considera la presencia y severidad de los siguientes defectos: grano
astillado, grano apelusado, grano levantado, marcas de astilla, grano rasgado, grano
comprimido y rayones, como se indican en el Cuadro 1.
45
Cuadro 1. Evaluación y clasificación de defectos de maquinado en las muestras de
ensayo.
Grado Condición Descripción
1 Excelente Libre de defectos.
2 Buena Con defectos superficiales que pueden eliminarse con lija del número 100.
3 Regular Con defectos marcados que pueden ser eliminados utilizando una lija gruesa del
número 60 y después una lija fina del número 100.
4 Pobre Con defectos severos que para eliminarse se requiere trabajar de nuevo la pieza
de madera.
5 Muy pobre Con defectos muy severos los cuales para eliminarlos será necesario sanear la pieza
de madera.
Grano astillado. Es la condición de aspereza que presenta la superficie de la
madera cuando las fibras o traqueidas se desprenden de la superficie trabajada
dejando pequeñas huellas en forma de agujeritos.
Grano apelusado. Es la condición de aspereza de la superficie de la madera en la
que pequeñas partículas o grupos de fibras o traqueidas que no fueron cortadas por
la herramienta de corte (fresa, cuchilla, broca, etc.) sobresalen de la superficie general
de la tabla sin desprenderse, permaneciendo adheridas a ella.
Grano levantado. Es la condición de aspereza de la superficie de la madera en la que
una parte del anillo de crecimiento u otra sección de madera se levanta sobre la
superficie general de la pieza trabajada, debido a la diferencia de densidad entre
madera tardía y madera temprana.
Marcas de astilla. Son huellas (abolladuras) poco profundas en la superficie de la
tabla, causadas por virutas que permanecen adheridas al cabezal porta cuchillas del
cepillo, debido a que no son eliminadas por el escape del mismo. Este defecto es
exclusivo del ensayo de cepillado.
Grano rasgado. Es la condición de aspereza que presenta la superficie trabajada de
una pieza de madera, en donde las fibras o traqueidas son cortadas
46
transversalmente por la herramienta de corte; este defecto se presenta en los
ensayos de moldurado, torneado y barrenado.
Grano comprimido. Son grupos de fibras aplastadas por efecto de la fricción de la broca,
este defecto es exclusivo del ensayo de barrenado.
Rayones. Son marcas semejantes a un rasguño, ocasionadas por la lija, por lo que
este defecto se presenta exclusivamente en el ensayo de lijado.
La evaluación del maquinado de la madera se realizó de acuerdo a la clasificación que
se presenta en el Cuadro 2. El procedimiento consiste en calcular el porcentaje de
piezas en relación al total de la muestra y así obtener la clasificación en función del
porcentaje de los defectos presentes; posteriormente se procede a sumar el total de
las probetas con calidad de excelentes más las probetas que presentaron condición
de buena, excepto para el caso del torneado donde además se toman en cuenta las
probetas clasificadas como regulares para obtener la clasificación general ante este
ensayo.
Cuadro 2. Clasificación del maquinado de la madera.
% de piezas E + B Clasificación
90-100 Excelente
80-89 Buena
60-79 Regular
40-59 Pobre
0-39 Muy pobre
47
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7.1. Cepillado
Para este ensayo, en general se obtuvieron mejores resultados al trabajar la madera
de 7 años que la de 13.5 años y con la velocidad de alimentación de 7.5 metros por
minuto en comparación con la velocidad de 13 m/min para ambas edades (Cuadros 3
y 4).
Cuadro 3. Calidad de cepillado de la madera de 7 años.
C. H. en % A. C.
( )
V. A.
(m/min)
NMC/cm Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.89
30° 13 16.92 42 4 Pobre Grano apelusado
7.5 29.33 92 1 Excelente Grano apelusado
25° 13 16.92 88 2 Buena Grano apelusado
7.5 29.33 84 2 Buena Grano apelusado
20° 13 16.92 74 3 Regular Grano apelusado
7.5 29.33 90 1 Excelente Grano apelusado
15° 13 16.92 78 3 Regular Grano apelusado
7.5 29.33 88 2 Buena Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, A. C.: Ángulo de corte en grados, V. A.: Velocidad de alimentación en metros por minuto, NMC/cm: Número de marcas de cuchilla por centímetro, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
Dentro de las variables tecnológicas del cepillo y de las cuchillas utilizadas se tiene
que, para la edad de 7 años las mejores clasificaciones (piezas excelentes más
buenas) fueron obtenidas al trabajar con una velocidad de alimentación de 7.5 m/min
y ángulos de corte en las cuchillas de 30° y 20°, por el contrario la más baja
clasificación se presentó con una velocidad de alimentación de 13 m/min y un ángulo
de corte de 30°.
48
Cuadro 4. Calidad de cepillado de la madera de 13.5 años.
C. H. en % A. C.
( )
V. A.
(m/min)
NMC/cm Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.54
30° 13 16.92 32 5 Muy pobre Grano astillado
7.5 29.33 96 1 Excelente Grano levantado
25° 13 16.92 58 4 Pobre Grano apelusado
7.5 29.33 78 3 Regular Grano apelusado
20° 13 16.92 48 4 Pobre Grano astillado
7.5 29.33 88 2 Buena Grano levantado
15° 13 16.92 72 3 Regular Grano levantado
7.5 29.33 88 2 Buena Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, A. C.: Ángulo de corte en grados, V. A.: Velocidad de alimentación en metros por
minuto, NMC/cm: Número de marcas de cuchilla por centímetro, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más
buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
En el caso de la madera de 13.5 años el mejor resultado se obtuvo al trabajar con
una velocidad de alimentación de 7.5 m/min en combinación con un ángulo de corte
en las cuchillas de 30°, para este mismo ángulo y una velocidad de 13 m/min se
obtuvo la peor clasificación.
Dado que al momento de ser montadas las cuchillas en el cabezal generalmente el
ángulo de corte resultante es de 30° no se tendría ninguna dificultad en incorporar la
madera de estas dos edades a las condiciones de la industria forestal en México.
La combinación de las revoluciones por minuto a las que gira el cabezal, el número
de cuchillas y la velocidad de alimentación de la madera condiciona de manera
directa el número de marcas de cuchilla por centímetro, el cual indican de manera
general que al ser trabajada esta madera con un mayor número de marcas de
cuchilla, en este caso 29.3, dan resultados superiores que al trabajarla a 16.9 marcas
por centímetro, lo cual se puede explicar debido al hecho de que al presentar la
superficie de la madera un mayor número de marcas de cuchilla, los elementos de
corte se encuentran removiendo una menor cantidad de madera por unidad de
longitud, esto coincide con lo reportado por Flores y Fuentes (1998), Flores (1990) y
49
Zavala (1976), quienes señalan que a mayor número de marcas de cuchilla por
centímetro existe una mayor calidad de cepillado y con los indicados por Flores
(1991), quien señala que el número de marcas de cuchilla por centímetro influye de
manera directa en la calidad de cepillado de cualquier especie.
En la madera de 7 años se obtuvo que el defecto más frecuente fue el grano
apelusado (Figura 22), presentándose en todos los ángulos y velocidades probadas,
con un grado de incidencia en las probetas de entre 64 % y 92 % sólo o en
combinación con otros defectos, pero el defecto que más contribuyó en la
desclasificación de las probetas de esta edad fue el grano astillado (Figura 24), aún
cuando este fue el defecto que con menor frecuencia se presento para este ensayo.
En la madera de 13.5 años los defectos más comunes que se presentaron fueron el
grano levantado con una frecuencia de 36 % al 78 % (Figura 23), y el grano
apelusado (Figura 22), con un grado de incidencia en las probetas del 34 % al 76 %,
siendo como en el caso anterior el defecto de grano astillado (Figura 24) el más
severo y por ende el que más degradó las probetas, pero también del de menor
frecuencia.
Figura 22. Grano apelusado en el ensayo de cepillado.
50
Figura 23. Grano levantado en el ensayo de cepillado.
Figura 24. Grano astillado en el ensayo de cepillado.
El grano entrecruzado en la madera de 13.5 años fue más acentuado, razón por la
cual las probetas de esta edad tuvieron un mal desempeño, caso contrario con la
madera de 7 años donde las fibras no exhiben un grado relativamente alto de
desviación en el hilo y por ende obtuvieron mejores clasificaciones.
El sentido de alimentación con respecto al hilo de la madera se observó que este no
influyó en los resultados obtenidos por la presencia de hilo entrecruzado, puesto que
las fibras se encontraban dispuestas en varias direcciones, esto provocó que
51
variaran las propiedades tecnológicas de las piezas de madera. Dado que la dureza
transversal (dureza janka) de esta especie es de 513 kg (Sánchez, 2002) lo que la
ubica dentro de una clasificación de dureza media (Echenique y Plumptre, 1994), por
lo que la capacidad de la madera a resistir la penetración de otro cuerpo sólido no es
muy alta. Bajo estas consideraciones, la dureza no fue un factor determinante en el
cepillado de la especie, como lo expresan Echenique y Plumptre para condiciones
semejantes de dureza, densidad, hilo y textura con la especie Pithecellobium
leucocalyx, que la clasifican como de fáciles y aceptables características al cepillado.
Los resultados obtenidos fueron comparados con coníferas de densidad básica
media, para la variable del ángulo de corte para ambas edades coinciden con los
excelentes resultados reportados por Cruz (1994) para Pinus cooperi, quien
recomienda que para obtener los mejores resultados en el cepillado de maderas
suaves se utilice un ángulo de corte en las cuchillas de 30°, sin embargo, también
para la madera de 7 años se obtuvieron excelentes resultados con el ángulo de corte
de 20°, lo que coincide con lo reportado por Tamarit (1994) para Pinus arizonica esto
marca la pauta para que en un momento determinado la madera de esta especie
pudiera ser usada como un bien sustituto, en cuanto a madera cepillada de pino se
refiere, con la finalidad de abastecer el mercado no satisfecho de madera de pino en
México.
Comparativamente con especies de latífoliadas de densidad media, en la variable del
ángulo de corte coincide con lo reportado por Longwood (1961) para Guarea
trichilioides L., Cyrilla racemiflora L., Spondias mombin L., Meliosma herbertii Rolfe;
por Davis (1962) para Celtis spp. y Quercus spp. para el ángulo de 20° y para el de
30° en Prunus serotina; por Koch (1964); Zavala (1976) para Alnus arguta y con
Moreno y Martínez (1984) para Cordia alliodora (bojón), quienes recomiendan que
para obtener los mejores resultados en el cepillado de maderas suaves se utilice un
ángulo de corte en las cuchillas de 30°. Los resultados pobres obtenidos en este
ensayo, concuerdan con lo reportado por Ordóñez y Martínez (1997) en el caso de
Hevea brasiliensis en el ensayo con la madera de 7 años de cedro rosado con un
52
ángulo de 30° y una velocidad de alimentación de 13 m/min, esta misma clasificación
la obtuvo esta madera de 13.5 años de edad con un ángulo de corte de 25° y una
velocidad de alimentación de 13 m/min.
En la figura 25 se muestra la clasificación en el ensayo de cepillado para la madera
de 7 y 13.5 años con las diferentes ángulos de corte, velocidades de alimentación y
edades. Se observa en general que la velocidad de alimentación de 7.5 m/min
presentó mejores resultados y el comportamiento y los resultados similares para
ambas edades al utilizar esta velocidad, variando de 0 % a 6 % del total del lote de
probetas, siendo la madera de 7 años la que por un pequeño margen predomina por
sobre la de 13.5 años.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
30°_7.5 m/min 30°_13 m/min 25°_7.5 m/min 25°_13 m/min 20°_7.5 m/min 20°_13 m/min 15°_7.5 m/min 15°_13 m/min
Variables
Po
r c
ien
to d
e p
ieza
s E
+B
7 años 13.5 años
Figura 25. Comparación de piezas E+B en la prueba de cepillado.
7.2. Lijado
Para ambas edades y para los grados de lija probadas de los números 80 y 100, el
lijado se clasificó como excelente, lo cual se puede atribuir a que la madera de esta
especie presenta densidad media, en la cual no se acentúan los defectos conocidos
como rayones o grano apelusado, como sucede en especies con densidad básica
alta y especies con densidad baja respectivamente.
53
Por otra parte la dureza de esta especie se clasifica como media, lo que significa que
aquí no opone mucha resistencia a la abrasión por parte de la lija, por lo que se
considera que este no fue un factor determinante en este ensayo, como lo expresan
Echenique y Plumptre (1994) quienes para condiciones semejantes de dureza,
densidad, hilo y textura en la especie Pithecellobium leucocalyx, la clasifican como
de fácil lijado.
El defecto más frecuente en esta prueba fue el grano apelusado (Figura 26) que se
presentó para ambas edades en proporción de 81 % promedio para la edad de 7
años y 60 % promedio para las probetas de 13.5 años, con una severidad superficial,
por lo que se considera que el grado de afectación sobre la calidad de la madera no
es significativa como se señala en los Cuadros 5 y 6, este defecto se presentó
principalmente por la desviación del hilo (entrecruzamiento) y la textura gruesa, esto
provocó que al momento de incidir el material abrasivo sobre la superficie de la
madera arrancara considerables pedazos de fibras y al no estar orientadas las fibras
en un solo plano éstas permanecieron unidas parcialmente a la probeta.
Cuadro 5. Calidad de lijado de la madera de 7 años.
C. H.
(%)
No. Lija T. E. L. (s) V. L. (m/min) Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.89 100 8.82 6.22 100 1 Excelente Grano apelusado.
80 6.47 8.48 100 1 Excelente Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, No. Lija: Número de lija, T.E.L.: Tiempo efectivo de lijado en segundos, V. L.: Velocidad de lijado en metros por minuto, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
Cuadro 6. Calidad de lijado de la madera de 13.5 años.
C. H.
(%)
No. Lija T. E. L. (s) V. L. (m/min) Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.54 100 9.08 6.04 100 1 Excelente Grano apelusado
80 6.66 8.23 100 1 Excelente Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, No. Lija: Número de lija, T.E.L.: Tiempo efectivo de lijado en segundos, V. L.: Velocidad de lijado en metros por minuto, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
54
La madera de 13.5 años fue la única en presentar el defecto conocido como rayones
de manera superficial principalmente al haberla trabajado con la lija del número 80,
disminuyendo notablemente con la lija del número 100. Esto puede ser explicado
debido al hecho de que a esta edad el grano entrecruzado fue más pronunciado, la
orientación de las fibras se encontraba en diferentes direcciones, por tanto el material
abrasivo desbastaba de forma semi-transversal las fibras en la probeta rompiendo
con esto las paredes celulares y al ser los lúmenes de las células de un tamaño
relativamente grande, el espacio creado por el abrasivo se acentuaba dando paso a
los rayones sobretodo al usar un abrasivo grueso como es el de grano 80.
Figura 26. Grano apelusado el ensayo de lijado.
Los resultados excelentes obtenidos se compararon con coníferas de densidad
media y coinciden con lo reportado por Cruz (1994) en Pinus cooperi, Tamarit (1994)
en Pinus arizonica y Morales (2007) en el caso de Pinus oaxacana, pudiendo
competir con la madera de estas especies para el caso de productos donde se
requieran obtener superficies tersas trabajadas con algún material abrasivo.
Para el caso de latífoliadas de densidad media, los resultados excelentes obtenidos
en este trabajo coinciden con lo reportado por Longwood (1961) para Guarea
55
trichilioides L., Swietenia macrophylla King y Tabebuia heterophylla (DC.) Britton;
Davis (1962) en Quercus spp. y Fraxinus spp., por Moreno y Martínez (1984) con
Cordia alliodora, y Roseodendron donell-smithii, así como con Martínez-Pinillos y
Martínez (1996) en Vatairea lundellii, así como con lo reportado por Medina (2003)
en Eucalyptus grandis y E. urophylla. Sin embargo, se difiere de lo reportado por
Zavala (1976) para Alnus arguta quien menciona que esta especie presentó grano
apelusado y rayones severos y con Ordóñez y Martínez (1997) con Hevea
brasiliensis quienes obtuvieron resultados regulares al trabajar la madera con lijas de
los números 80 y 100.
En la figura 27 se puede apreciar que para el caso del lijado de la madera de ambas
edades y para ambas granulometrías de lija probadas la suma de piezas excelentes
más buenas otorgó una clasificación de excelente.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Tipos de lija
Po
r c
ien
to d
e p
ieza
s E
+B
7 años 13.5 años
Número de lija 100Número de lija 80
Figura 27. Comparación de piezas E+B en la prueba de lijado.
7.3. Barrenado
La clasificación para ambas edades en este ensayo resultó de excelente y buena,
obteniéndose la clasificación de excelente para la madera de 7 años al trabajarla a
56
2230 rpm y una velocidad de alimentación de 0.13 m/min; la madera de 13.5 años se
obtuvo la más alta clasificación al ser trabajada a 1310 rpm y a una velocidad de
alimentación de 0.07 m/min, esto debido al entrecruzamiento del grano, el cual en la
madera de 13.5 años este se presentó más pronunciado, aquí las fibras se
encontraban dispuestas en diferentes direcciones, por lo cual la velocidad de
alimentación tuvo que reducirse al igual que la velocidad de giro de la broca, puesto
que al atacar el elemento de corte un material con tales irregularidades éste debe de
realizarse de manera más lenta, con la finalidad de que los defectos no se acentúen
de manera tal que los desclasifique.
Los defectos más frecuentes fueron el grano apelusado (Figura 28) y el grano
rasgado (Figura 29) estos contribuyeron poco al detrimento de la calidad de la
superficie maquinada, su presencia se atribuye al grano entrecruzado, a la textura
gruesa y al parénquima paratraqueal vasicéntrico, debido que al incidir la broca en la
madera y cortar las fibras en diferentes direcciones sólo se cortaba parcialmente la
pared celular, dejando en la superficie la presencia de un apelusado. A su vez, dado
que el diámetro de los lúmenes es mayor en relación con el diámetro total de la fibra
y presenta poca compactación de los elementos constitutivos de la madera de esta
especie provoca que al incidir la broca en el material arranque pedazos
considerables de fibras dejando la apariencia de huecos en la superficie maquinada,
en los Cuadros 7 y 8 se muestran los resultados para esta prueba.
Cuadro 7. Calidad de barrenado de la madera de 7 años.
C. H.
(%)
rpm
de la broca
T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.89
2230 8.48 0.13 90 1 Excelente Grano apelusado
1310 15.86 0.07 84 2 Buena Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, RPM de la broca: Revoluciones por minuto de la broca, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte, V. A.: Velocidad de alimentación, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
57
Cuadro 8. Calidad de barrenado de la madera de 13.5 años.
C. H.
(%)
rpm
de la broca
T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
9.54
2230 7.82 0.14 84 2 Buena Grano rasgado
1310 15.55 0.07 98 1 Excelente Grano apelusado
C. H.: Contenido de humedad, RPM de la broca: Revoluciones por minuto de la broca, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte, V. A.: Velocidad de alimentación, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente.
Figura 28. Grano apelusado en el ensayo de barrenado.
Figura 29. Grano rasgado en el ensayo de barrenado.
58
Durante el barrenado cuando empieza a cambiar el sentido del corte de la broca con
relación a las fibras de longitudinal a transversal, se aprecia un ligero apelusado de la
madera.
La calidad del barrenado se mejoró al disminuir la velocidad de penetración al iniciar
el primer impacto de la broca con la madera y a su salida; se considera que la
velocidad influyó en forma determinante, ya que cuando ésta fue alta, la severidad
del defecto aumentó. Los resultados buenos y excelentes pueden explicarse por la
combinación de la velocidad de penetración utilizada y por la densidad media de la
madera, tratando de que la broca realice propiamente un trabajo de corte en lugar de
rasgar la probeta, evitando que la madera se queme como efecto de un mayor
tiempo de barrenado.
La dureza media de esta especie nos indica que la madera no opone mucha
resistencia a la penetración de otro cuerpo sólido, por lo que se consideró que ésta
propiedad no fue un factor determinante en este ensayo, como lo expresan
Echenique y Plumptre (1994) para condiciones semejantes de dureza, densidad, hilo
y textura para la especie Pithecellobium leucocalyx, clasificada por ellos como fácil al
barrenado.
Los excelentes resultados obtenidos en este ensayo fueron comparados con
especies de coníferas de densidad media, coincidiendo con lo reportado por Tamarit
(1994) para Pinus arizonica con 1310 rpm, con Cruz (1994) para Pinus cooperi con
un tiempo efectivo de corte de 15 segundos y con Morales (2007) para Pinus
oaxacana en los casos del barrenado de la madera de 7 años a 2230 rpm y para la
edad de 13.5 años con la velocidad de giro de la broca de 1310 rpm.
En relación con las latífoliadas de densidad media los resultados obtenidos coinciden
con los de Longwood (1961) quien obtuvo resultados excelentes de barrenado con
Nectandra sintenisii Mez y Tabebuia heterophylla (DC.) Britton, y buenos resultados
para Cyrilla racemiflora L.,Tectona grandis L. f., Swietenia macrophylla King. y
59
Nectandra coriacea (Sw.) Griseb; con los reportados por Davis (1962) para Fraxinus
spp., Ulmus spp., Celtis spp., Acer spp., Quercus spp., Platanus occidentalis y
Liriodendron tulipifera; con Medina (2003) para Eucalyptus grandis y E. urophylla con
velocidades de giro de la broca de 1310 rpm, obtuvo excelentes resultados en el
barrenado de estas especies y difiere de lo reportado por Moreno y Martínez (1984)
quienes obtuvieron resultados de barrenado muy pobre con Cordia alliodora; por su
parte Ordóñez y Martínez (1997) para Hevea brasiliensis reportaron resultados
regulares utilizando una velocidad de 1415 rpm.
En la figura 30 se aprecia que a una velocidad de giro del cabezal de 1310 rpm la
madera de 13.5 años tuvo el mejor comportamiento, mientras que a una velocidad de
giro de 2230 rpm la madera de 7 años presentó un 90 % de piezas excelentes más
buenas.
75%
80%
85%
90%
95%
100%
Velocidad de corte de 1310 rpm Velocidad de corte de 2230 rpm
Velocidades
Po
r cie
nto
de p
iezas E
+B
7 años 13.5 años
Figura 30. Comparación de piezas E+B en el ensayo de barrenado.
7.4. Moldurado
La clasificación que se obtuvo de la calidad superficial en este ensayo en el corte
preliminar fue pobre y muy pobre para las edades de 7 y 13.5 años, respectivamente,
aumentando a regular para ambas edades en el corte final, como se muestra en los
60
Cuadros 9 y 10, esto se puede explicar debido a que volviendo a maquinar las
piezas molduradas algunos defectos ocasionados en el corte preliminar son
corregidos en el corte final propiciando una mejor clasificación.
Cuadro 9. Calidad de moldurado de la madera de 7 años.
Corte rpm de la
fresa
T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
Preliminar 8000 3.87 6.20 40 4 Pobre G.
levantado-G.
apelusado
Final 8000 3.42 7.01 64 3 Regular G. levantado
rpm de la fresa: Revoluciones por minuto de la fresa, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte, V. A.: Velocidad de alimentación, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente, G. levantado.: Grano levantado, G. apelusado: Grano apelusado.
Cuadro 10. Calidad de moldurado de la madera de 13.5 años.
Corte rpm de la
fresa
T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B
en %
Grado Clasificación D. M. F.
Preliminar 8000 3.52 6.81 28 5 Muy pobre G.
levantado
Final 8000 3.64 6.59 64 3 Regular G.
levantado
rpm de la fresa: Revoluciones por minuto de la fresa, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte, V. A.: Velocidad de alimentación, % E + B: Porcentaje de probetas excelentes más buenas, D. M. F.: Defecto más frecuente, G. levantado: Grano levantado.
Los defectos más frecuentes en el corte preliminar para la edad de 7 años fueron el
grano levantado (Figura 31) y grano apelusado (Figura 32). Para la edad de 13.5
años, el grano levantado fue el defecto más frecuente, de manera superficial y no
influyó significativamente en la desclasificación de las probetas. Se presentó el grano
rasgado en el corte transversal de las fibras; el grano levantado se presentó por una
diferencia de densidades en las zonaciones de crecimiento entre madera tardía y
madera temprana.
61
Figura 31. Grano levantado en el ensayo de moldurado.
Figura 32. Grano apelusado en el ensayo de moldurado.
El grano astillado fue el defecto que mas desclasificó a las probetas (Figura 33), este
se presentó al momento de realizar el cambio del corte transversal a longitudinal con
respecto a las fibras, lo que puede atribuirse al entrecruzamiento y a la densidad
media de la especie donde la flexibilidad y la capacidad de adhesión entre las fibras
resulta ser baja, ocasionando que en lugar de cortar se produzca un desprendimiento
de grandes astillas al realizar el cambio de dirección en el corte.
62
Figura 33. Grano astillado en el ensayo de moldurado
Se observó que al efectuar el moldurado en el sentido longitudinal al hilo de la
madera, la presencia y severidad de los defectos fue prácticamente nula, por lo que
la calidad aumentó pudiéndose obtener superficies tersas en esa dirección del
moldurado. El defecto que se presentó con menor frecuencia fue el grano rasgado al
trabajar las piezas de madera en forma transversal a las fibras; esto por mostrar un
gran diámetro los lúmenes en relación al diámetro total de la fibra y poca
compactación de los elementos constitutivos de la madera lo que provoca que al
incidir la broca en la madera arranque pedazos considerables de fibras dejando una
apariencia de huecos en la superficie maquinada.
En el corte final se obtuvieron para ambas edades resultados regulares como se
indica en los Cuadros 9 y 10, lo cual se debió a que se contrarrestó ligeramente el
defecto de grano astillado (Figura 33), aumentando la calidad de las piezas
trabajadas. También se presentó el grano levantado (Figura 31) de manera
superficial sin afectar la calidad del moldurado en el corte diagonal de la pieza, al
igual que el grano rasgado en el corte transversal a las fibras. En el corte paralelo a
las fibras se observó para el caso de ambas edades que apareció en forma
incipientemente el grano apelusado, como se muestra en la Figura 32.
63
La dureza media del cedro rosado indica que su madera posee baja resistencia a la
penetración de otro cuerpo sólido, por lo que no se consideró como un factor
determinante en la calidad de este ensayo, coincidiendo con lo que expresan
Echenique y Plumptre (1994), para condiciones semejantes de dureza, densidad, hilo
y textura para la especie Zanhoxylum beliziense, quienes clasifican esta especie
como fácil y de buenos resultados al moldurado.
Los resultados existentes en la literatura para coníferas de densidad media,
coinciden con lo reportado por Tamarit (1994) en Pinus arizonica específicamente al
obtener resultados regulares en el corte final y con Cruz (1994) en Pinus cooperi
para los resultados pobres reportados en el corte preliminar y a la presencia de grano
levantado en el corte diagonal.
Así mismo para latífoliadas de densidad media, se coincide con lo reportado por
Longwood (1961) para Pithecetlobium saman (Jacq.) Benth, en los resultados
regulares y con Spondias mombin L. y Meliosma herbertii Rolfe en los resultados
pobres; con Davis (1962) para Fraxinus spp., Acer pseudoplatanus, Nyssa spp. , con
los pobres resultados; con Zavala (1976) para Alnus arguta y Medina (2003) para
Eucalyptus grandis, en los resultados regulares en el corte final. Sin embargo,
difieren de lo reportado por Moreno y Martínez (1984) para Cordia alliodora y con
Ordóñez y Martínez (1997) para Hevea brasiliensis quienes reportaron una
clasificación buena en el moldurado, al utilizar una velocidad de giro del cabezal
porta fresas de 7000 rpm. La buena calidad de superficie que se observó en el
moldurado longitudinal coinciden con lo señalado por Taquire (1987) para Guazuma
crinita Mart, quien señala un comportamiento muy bueno cuando el corte se realizó
paralelo a las fibras, lo que coincide también con lo mencionado por Medina (2003)
para Eucalyptus grandis.
En la Figura 34 se muestran los porcentajes de piezas con clasificación de excelente
más las probetas con clasificación de buena del moldurado para el corte preliminar y
para el corte final de la madera de las edades de 7 y 13.5 años, se uso la misma
64
velocidad de giro del cabezal portafresas de 8000 rpm en ambas, mostrando que la
calidad aumentó sustancialmente al realizar el corte final en las probetas.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Corte preliminar Corte final
Tipo de corte
Po
r cie
nto
de p
iezas E
+B
7 años 13.5 años
Figura 34. Comparación de piezas E+B para el ensayo de moldurado.
7.5. Torneado
En el torneado se obtuvieron resultados excelentes para ambas edades como se
puede observar en los Cuadros 11 y 12, como resultado de la suma de las probetas
con clasificaciones de excelentes, buenas y regulares.
Cuadro 11. Calidad de torneado de la madera de 7 años.
C. H.
en (%)
rpm T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B+R
en %
Grado Clasificación D. M. F.
16.42 3270 5.45 0.21 92 1 Excelente Grano astillado
9.89 3270 5.75 0.20 90 1 Excelente Grano astillado
C. H.: Contenido de humedad en por ciento, rpm del cabezal porta-herramientas: Revoluciones por minuto del cabezal porta-herramientas, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte en segundos, V. A.: Velocidad de alimentación en metros por minuto, % E + B + R: Porcentaje de probetas excelentes más buenas más regulares, D. M. F.: Defecto más frecuente.
65
Cuadro 12. Calidad de torneado de la madera de 13.5 años.
C. H.
en (%)
rpm T. E. C.
(s)
V. A.
(m/min)
Piezas E+B+R
en %
Grado Clasificación D. M. F.
16.24 3270 4.77 0.24 98 1 Excelente Grano astillado
9.54 3270 5.49 0.21 100 1 Excelente Grano astillado
C. H.: Contenido de humedad en por ciento, rpm del cabezal porta-herramientas: Revoluciones por minuto del cabezal porta-herramientas, T. E. C.: Tiempo efectivo de corte en segundos, V. A.: Velocidad de alimentación en metros por minuto, % E + B + R: Porcentaje de probetas excelentes más buenas más regulares, D. M. F.: Defecto más frecuente.
En este caso el contenido de humedad tuvo poca influencia directa en la calidad de
la superficie trabajada para la madera de 7 años, a mayor contenido de humedad se
obtuvo una superficie más tersa; sin embargo para la madera de 13.5 años el
contenido de humedad tuvo una función inversa en cuanto a la tersura de su
superficie, puesto que a un contenido de humedad elevado la calidad del maquinado
descendió un poco, esto es atribuible a que en esta edad el entrecruzamiento del hilo
estaba más pronunciado.
De igual manera la dureza media de esta especie se considera que este no fue un
factor determinante en la calidad de torneado, coincidiendo con lo que expresan
Echenique y Plumptre (1994), para condiciones semejantes en cuanto a dureza,
densidad, hilo y textura para la especie Zanhoxylum beliziense, la que clasifican
como de fáciles y aceptables resultados al moldurado.
El defecto más frecuente en ambas edades fue el grano astillado (Figura 35),
seguido del grano apelusado, como se puede apreciar en la Figura 36; el
astillamiento del grano se atribuye principalmente al hilo entrecruzado de la madera,
el cual al atacar la cuchilla a las fibras en diferentes direcciones provoca un
desprendimiento de las mismas, que en combinación con la textura gruesa de esta
madera al incidir la cuchilla en estos elementos, los arranca desprendiéndolos de la
superficie trabajada dejando pequeñas huellas en forma de agujeritos.
66
Figura 35. Grano astillado en el ensayo de torneado.
Figura 36. Grano apelusado en el ensayo de torneado.
Comparativamente con estudios de maquinado en coníferas de densidad media, se
tiene que son acordes con los obtenidos por Morales (2007) para Pinus oaxacana,
quien obtuvo resultados excelentes y coinciden en que el contenido de humedad no
influyó en la calidad del torneado para esta especie.
Sin embargo, difieren de los obtenidos por Tamarit (1994) con Pinus arizonica y Cruz
(1994) con Pinus cooperi quienes hallaron mejores resultados a un contenido de
humedad elevado y señalan que esta variable influye en la calidad del torneado de
manera directa, puesto que a un contenido de humedad bajo, las traqueidas son más
rígidas y por lo tanto presentan una mayor resistencia a ser cortadas por la cuchilla,
dando como resultado que la severidad de los defectos se incrementen,
principalmente el grano astillado, por lo que se obtiene un mejor resultado a un
contenido de humedad mayor debido a que las traqueidas oponen menor resistencia
al corte de la cuchilla.
67
Los estudios de maquinado realizados en madera de latífoliadas de densidad media,
comparativamente con los resultados de cedro rosado, se tiene que concuerdan con
los resultados obtenidos por Longwood (1961) para Tectona grandis L. f, Cyrilla
racemiflora L. y Swietenia macrophylla King; así como con Davis (1962) Fraxinus
spp., Magnolia spp., Quercus spp., Acer pseudoplatanus, Nyssa spp. y Liriodendron
tulipifera y con Moreno y Martínez (1984) para Liquidambar styraciflua, quienes
obtuvieron resultados excelentes determinaron que el contenido de humedad no
influyó en la calidad del torneado para estas especies.
No obstante los resultados obtenidos difieren de los reportados por Zavala (1976)
con Alnus arguta y con Medina (2003) con Eucaliptus urophylla y E. grandis quienes
obtuvieron mejores resultados cuando el contenido de humedad fue mayor e indican
que esta variable influye en la calidad del torneado de manera directa, puesto que a
un contenido de humedad bajo, las traqueidas son más rígidas y por lo tanto
presentan una mayor resistencia a ser cortadas por la cuchilla, dando como resultado
que la severidad de los defectos se incrementen, principalmente el grano astillado,
por lo que se obtiene un mejor resultado a un contenido de humedad mayor debido a
que las traqueidas oponen menor resistencia al corte de la cuchilla.
En la Figura 37 se muestra la comparación entre ambas edades y se puede observar
que el contenido de humedad tuvo poca influencia en la calidad superficial obtenida
para la madera de 7 años, mientras que en la madera de 13.5 años el contenido de
humedad tuvo una influencia inversa a la esperada en función de lo que reportan los
autores anteriormente citados.
68
86%
88%
90%
92%
94%
96%
98%
100%
102%
7 años_9.89% de C.H. 13.5 años_9.54% de C.H. 7 años_16.42% de C.H. 13.5 años_16.24% de
C.H.
variables
Po
r cie
nto
de p
iezas E
+B
+R
Figura 37. Comparación de las piezas E+B+R en el ensayo de torneado.
69
8. CONCLUSIONES
La proporción de duramen en las trozas de 7 años fue de un 10 % en tanto que
aumentó a un 30 % para las de 13.5 años. Sin embargo para las probetas este
solamente representó un 5 %.
El entrecruzamiento del hilo de la madera influyó de manera negativa en la
calidad de cepillado de la madera de cedro rosado.
La madera de 7 años tuvo excelentes resultados en el cepillado al ser trabajada
a 30º y 20º con una velocidad de alimentación de 7.5 m/min, en tanto que la madera
de 13.5 años presentó un excelente comportamiento al ser trabajada sólo con el
ángulo de 30º y una velocidad de alimentación de 7.5 m/min.
La calidad del cepillado para ambas edades es directamente proporcional al
número de marcas de cuchilla por centímetro.
Para el lijado, las dos edades presentaron excelentes resultados al ser
trabajadas con números de grano de lija de 80 ó 100 y con velocidades de
alimentación de 6 y de 8 seg.
En la prueba de barrenado, la madera de 7 años presentó una excelente
clasificación al ser trabajada a 2230 rpm con una velocidad de alimentación de 0.13
m/min; en tanto que para la madera de 13.5 años la clasificación fue excelente al ser
trabajada a 1310 rpm y una velocidad de alimentación de 0.07 m/min.
En el ensayo de moldurado con el corte preliminar se obtuvo la clasificación de
muy pobre y con el corte final aumentó a regular.
70
En la prueba de torneado se tuvo poca influencia del contenido de humedad,
resultando para ambas edades la clasificación de excelente, presentando como
defecto más frecuente el grano astillado.
En general la madera de 7 años tuvo un mejor comportamiento ante los
ensayos de maquinado que se señalan en este trabajo.
71
9. RECOMENDACIONES
Se recomienda usar en el cepillado de esta especie, para la edad de 7 años
ángulos de corte en las cuchillas de 20º o 30º, mientras que para la edad de
13.5 años solamente un ángulo de corte de 30° y en ambas situaciones se
recomienda usar el mayor número de marcas de cuchilla posible, lo cual
involucra usar una baja velocidad de alimentación.
Para el lijado de la madera de esta especie se recomienda trabajarla con los
granos de lija de los números 80 y 100, para las dos edades estudiadas.
Para el ensayo de barrenado en ambas edades se recomienda disminuir la
velocidad de penetración al iniciar el contacto de la broca con la madera y en su
salida para mejorar la calidad de la pieza barrenada.
Para ambas edades se recomienda elaborar molduras de madera de cedro
rosado en sentido longitudinal al hilo de la madera, para reducir los defectos de
maquinado.
Se recomienda usar la madera de ambas edades para la elaboración de piezas
torneadas.
72
10. LITERATURA CITADA
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estado de Durango. Tesis profesional. División de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, Texcoco, Estado de México. 80 p.
Davis E. M. 1960. Machining ponderosa Pine and Douglas-Fir…effect of growth rate
and density. Forest Product Journal. 10 (1): 1-3 p. Davis E. M. 1962. Machining and related characteristics of United States Hardwoods.
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México. Universidad de Guadalajara, Consejo Británico, Laboratorio de ciencia y Tecnología de la Madera y Universidad de Oxford. Guadalajara, Jalisco, México. 196 p.
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Forest Research Institute and Colleges (FRIC). 1983. Acrocarpus fraxinifolius Wight
& Arn. Comunicación Oficial. Dehra Dun, India. 3 p.
73
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11. ANEXOS
ANEXO 1. Formato para la evaluación de las probetas.
TIPO DE PRUEBA ________________ FECHA___________________________
ESPECIE _______________________ CONTENIDO DE HUMEDAD EN % ____
ÁNGULO DE CORTE______________ VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN _____
NÚMERO DE PROBETA CLASE O GRADO DEFECTO MÁS FRECUENTE