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
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
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
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
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
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
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.
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.
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).
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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.
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.
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 %.
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).
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.
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
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.
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
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).
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).
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
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
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 %.
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
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.
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.
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.
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.
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
Nc
Vc
Nm
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.
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.
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).
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.
