Evaluación de la degradación de la guadua - efectos sobre la estructura y propiedades mecánicas

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(1)EVALUACIÓN DE LA DEGRADACIÓN DE LA GUADUA: EFECTOS SOBRE LA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECÁNICAS. ANDREA SANTAMARIA FRANCO. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C ENERO 2012.

(2) EVALUACIÓN DE LA DEGRADACIÓN DE LA GUADUA: EFECTOS SOBRE LA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES MECÁNICAS. ANDREA SANTAMARIA FRANCO. Trabajo de Grado Para Optar El Título de Ingeniero Químico. Asesor MAURICIO GONZÁLEZ GARZÓN. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BOGOTÁ D.C ENERO 2012.

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(5) CONTENIDO LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................5 LISTA DE ANEXOS ..............................................................................................................7 RESUMEN ............................................................................................................................8 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................9 1. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 12 1.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................. 12 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................................... 12 2. ESTRUCTURA DE LA GUADUA ................................................................................................... 13 2.1 CELULOSA ............................................................................................................................ 13 2.2 LIGNINA ............................................................................................................................... 14 2.2 HEMICELULOSA ................................................................................................................... 15 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................ 16 4. MATERIALES Y MÉTODOS ..........................................................................................17 4.1 PRUEBAS REALIZADAS ............................................................................................................. 17 4.1.1TENSIÓN ............................................................................................................................ 17 4.1.2 DATA COLOR..................................................................................................................... 18 4.1.3 SEM................................................................................................................................... 18 4.1.4 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER- FTIR ...................... 19 4.2 EXPERIMENTACIÓN ................................................................................................................. 19 4.2.1 FASE 1: Preparación de la guadua .................................................................................... 19 4.2.2 FASE 2: Degradación de la guadua ................................................................................... 20 4.2.3 FASE 3: Caracterización de la guadua .............................................................................. 20 4.3 GEOMETRIA DE LA PROBETA .................................................................................................. 21 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................................22 5.1 CARACTERIZACIÓN MECÁNICA ............................................................................................... 22 5.1.1 TENSIÓN ........................................................................................................................... 22 5.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA ........................................................................................ 28 5.2.1 DATA COLOR..................................................................................................................... 28 5.2.2 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER-FTIR....................... 34 5.2.3 SEM................................................................................................................................... 39. Page 3.

(6) 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................42 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................44 ANEXOS .............................................................................................................................46. Page 4.

(7) LISTA DE FIGURAS Figura 1. Partes del tallo de la guadua.. 8. Figura 2. Estructura de la celulosa.. 11. Figura 3. Estructura de la lignina.. 12. Figura 4. Estructura de la hemicelulosa.. 13. Figura 5. Ensayos de tensión en máquina universal instron. 15. Figura 6. Microscopio electrónico de barrido- SEM. 18. Figura 7. Infrarrojo de Fourier-FTIR. 19. Figura 8. Geometría de la probeta. 21. Figura 9. Porcentaje del módulo de elasticidad para guadua tipo basa. 24. Figura 10. Porcentaje del módulo de elasticidad para guadua tipo sobrebasa. 24. Figura 11.Esfuerzo máximo para basa. 25. Figura 12. Esfuerzo máximo para sobrebasa. 26. Figura 13. Distribución espectral de energía solar. 28. Figura 14.Teoría de color Hunter L,a,b. 29. Figura 15. Luminosidad para muestras tipo basa. 31. Page 5.

(8) Figura 16. Luminosidad para muestras tipo sobrebasa. 31. Figura 17. Espectro de la guadua. 34. Figura 18. Infrarrojo para muestras sin protección, con recubrimientos C1 y C2.. 36. Figura 19. Infrarrojo para muestras sin protección en los tiempos t3 y t4. 37. Figura 20. Infrarrojo para basa y sobrebasa a t3. 38. Figura 21.Infrarrojo para sobrebasa cerca y lejos del nudo. 38. Figura 22. Imagen del microscopio electrónico de barrido con aumento de 500x y 2000x para t3 y t4 para muestras sin protección. 39. Figura 23. Imagen del microscopio electrónico de barrido con aumento de 500x y 2000x para t3 y t4 para muestras con recubrimiento C1-Impranol. 40. Figura 24. Imagen del microscopio electrónico de barrido con aumento de 50x y 500x para t3 y t4 para muestras con recubrimiento C2-Barnex. 41. Page 6.

(9) LISTA DE ANEXOS Anexo 1. Gráficas de esfuerzo de tracción vs deformación en guadua tipo basa y sobrebasa para t3. 47. Anexo 2. Gráficas de esfuerzo de tracción vs deformación en guadua tipo basa y sobrebasa para t4. 50. Anexo 3. Luminosidad en guadua tipo basa y sobrebasa para t0, t1, t2, t3 y t4.. 53. Page 7.

(10) RESUMEN Actualmente se ha encontrado que la guadua posee un alto potencial como material estructural. Sin embargo, poco se conoce sobre el deterioro de este material cuando está sometido a factores ambientales externos. Este estudio propone evaluar el proceso de degradación de la guadua Angustifolia Kunth al estar expuesto a condiciones simuladas de radiación ultravioleta y condensación de humedad, evaluando los cambios en sus propiedades fisicoquímicas. y la. disminución de sus propiedades mecánicas. Como estudio de comparación, se replican las muestras evaluando la influencia de diferentes barnices comerciales y su efecto en la protección del material. Estos barnices se conocen como Impranol de Durespo y barnex de pintuco.. La caracterización sigue parámetros físicos. medidos como cambios en el color de la superficie (DataColor), análisis morfológico (SEM), cambios químicos (FTIR) y manifestación macroscópica medida en los cambios de su módulo de elasticidad y resistencia a la tensión como propiedades mecánicas principales. Los resultados permiten observar el grado de deterioro que sufre la guadua sin protección al estar expuesta a factores abióticos. Además de observar, el efecto de los barnices en la protección del material.. Page 8.

(11) INTRODUCCIÓN Durante la última década se han visto múltiples avances con respecto a la guadua, se le ha dado otro concepto completamente diferente y como resultado de esto se ha implementado dicho material de manera estructural. En el contexto ambiental actual donde la sostenibilidad y durabilidad son relevantes, la guadua cumple con características ventajosas frente a otros materiales de construcción. Su alta rigidez, estabilidad y versatilidad de manejo facilitan su adaptación a todo tipo de estructuras y dimensiones. (Ghavami, 2008). La guadua es la especie dominante de un ecosistema forestal que hace parte de la familia de las gramíneas de tallo leñoso, es un material intermedio entre la madera y las plantas fibrosas y su nombre científico es Guadua Angustifolia Kunth. (Hidalgo, 1981). La guadua está formada por un rizoma, el cual es la base principal. del. tallo. con. nudos. y. entrenudos.. (Liese,. 1985).. Las fibras que componen el tallo del bambú se encuentran en los internodos rodeando a los haces vasculares y constituyen entre el 40 y el 50% del tejido total y entre el 60 - 70% del peso total del tallo (Londoño, Camayo, Riaño & López, 2002). La estructura interna de la fibra es única, posee paredes interiores alternadas en capas gruesas y delgadas con diferente orientación y se le conoce como estructura poliaminar (Liese, 1985). Esta organización en las paredes permite el desarrollo de dos de las principales propiedades de la guadua, resistencia y flexibilidad. El tallo se divide principalmente en cuatro partes de diferentes usos comerciales, estas partes se conocen como cepa, basa, sobrebasa y varillón. (Ortega, 2008).. Page 9.

(12) Figura 1. Partes del tallo de la guadua. La cepa es la sección basal del tallo la cual posee dimensiones que van desde 2,50 a 4m de longitud. Esta sección es utilizada generalmente para postes y minería, y es la que en promedio tiene los mejores diámetros. La basa es la parte más comercial de la guadua y se localiza entre los 4 y los 8m del tallo. De ella se obtiene la esterilla, utilizada en su mayor parte para la construcción. Otra de las partes esenciales de la guadua es la sobrebasa, consiste en la parte superior de la basa y tiene una longitud aproximada de 4 m. Además de ser útil en la construcción,. permite la obtención de. esterilla de un menor ancho, con. dimensiones hasta de cuatro 4m (Ortega, 2008). El varillón corresponde a la parte terminal de la planta, y posee el menor diámetro; mide aproximadamente 3m. Finalmente se obtiene la esterilla, la cual es la pieza de mayor valor agregado, ésta se obtiene de la basa y de la sobrebasa, se pica y se transforma en láminas hasta de 60 cm de ancho para múltiples usos. (Valbuena, Jimenez, Canal, Galenao & Cuadros, 2008).. Page 10.

(13) La guadua crece en bosques húmedos y subtropicales, con temperaturas que varían entre 20 y 26 grados centígrados. Sin embargo, en Colombia el límite inferior de adaptabilidad es de 16 grados y el límite máximo es de 36 grados. En cuanto a la tierra, la guadua requiere de tierras con un P.H entre 5,0-6,0 de tipo areno-limoso, húmedo y con buen drenaje. Además de requerir de 2000 a 25000 mm/año de agua. Existen cerca de 1600 especies de bambú de las cuales el 64% son nativas del sur de Asia y el 33% de Latinoamérica. De éstas 450 se encuentran en América y 170 son originarias de Brasil, Venezuela, Perú, Ecuador y Colombia. (Castellanos & Godoy, 2007). Donde han cumplido un papel primordial en el desarrollo de nuevos mercados a nivel de construcción.. Page 11.

(14) 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL. Evaluar el proceso de degradación de la guadua y su manifestación en la estructura y en sus propiedades mecánicas medidas a diferentes tiempos de exposición.. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Evaluar los efectos combinados de la radiación ultravioleta y la humedad en los cambios estructurales de la guadua.. Caracterizar los cambios en las propiedades mecánicas (resistencia a la tensión y módulo de elasticidad) de la guadua a diferentes tiempos de exposición.. Evaluar la influencia sobre el material de dos tipos de barnices comerciales empleados como recubrimientos de protección en la industria de las maderas.. Page 12.

(15) 2. ESTRUCTURA DE LA GUADUA 2.1 CELULOSA La celulosa consiste en un polisacárido con cadenas largas sin ramificaciones de β-D-Glucosa, posee grupos –CH2OH alternados por arriba y por debajo del plano de la molécula (Rabek, 1995). La ausencia de cadenas laterales permite a las moléculas de celulosa acercarse unas a otras, formando así estructuras rígidas. Polímeros basados en celulosa incluyen en su interior celulosa nativa (madera y algodón), celulosa regenerada (viscous rayon) y celofán. Teóricamente la celulosa pura no debe tener un espectro de absorción. Sin embargo, se puede dar la existencia de espectros asociados a diferentes rangos de absorción. En cuanto a la degradación de la celulosa, ésta se fotodegrada rápidamente al vacio y bajo la presencia de aire durante irradiación ultravioleta, con longitudes de onda menores a 340 nm. El agua juega un papel fundamental en la formación de radicales libres, debido a que, permite la degradación y la decoloración de la celulosa. (Rabek, 1995). En un rango mayor a concentraciones de 5 y 7% de la mezcla las intensidades de las señales aumentan rápidamente. Además, en este rango el agua cambia la estructura semi-cristalina de la celulosa y aumenta la proporción de regiones amorfas. Dicho rango de contenido de mezcla representa la cantidad de agua unida químicamente en la fibra de la celulosa. (Sudiyani, Tsujiyama, Imamura,. Takahashi,. Minato. &. Kajita,. 1999). En la guadua la celulosa y la hemicelulosa constituyen más de un 50% de la composición. total. en. la. guadua.. (Chand. &. Dwivedi,. A continuación se presenta en la figura 2 la estructura de la celulosa.. Figura 2. Estructura de la celulosa. Page 13. 2007)..

(16) 2.2 LIGNINA La lignina es una molécula, con un elevado peso molecular, que resulta de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos. El acoplamiento aleatorio de estos radicales da origen a una estructura tridimensional, polímero amorfo, característico de la lignina. Posee una estructura básica que contiene doce unidades coniferil, es un excelente absorbente de luz y su espectro de absorción se extiende con una cola de más de 400 nm. (Rabek, 1995) Contiene a su vez, una pequeña cantidad de radicales fenoxi-estables que pueden ser generados durante la preparación, manipulación o almacenamiento de la misma bajo la presencia de luz. Estos radicales proporcionan una línea simple en el espectro ESR característica de los radicales oxy. Durante la irradiación de rayos UV se forman varios radicales sin embargo, debido a la estructura de la lignina es difícil identificar los sitios formados por estos radicales. A su vez dicho componente se caracteriza por ser un complejo aromático del que existen muchos polímeros estructurales. Este componente de la guadua actúa como aglutinante de las fibras de la celulosa. Además realiza múltiples funciones que son esenciales, por ejemplo posee un importante papel en el transporte interno de agua, nutrientes y metabolitos. Además, de proporcionar rigidez a la pared celular y actuar como puente de unión entre las células de la guadua, creando un material que es notablemente resistente. (Chand & Dwivedi, 2007). Figura 3. Estructura de la lignina. Page 14.

(17) 2.2 HEMICELULOSA Otro componente principal de la guadua es la hemicelulosa, consiste en un polisacárido que excluyendo a la celulosa, constituye las paredes celulares de las plantas. La estructura química consiste en cadenas largas con una gran variedad de pentosas, hexosas y sus correspondientes acido urónicos. Entre estos se destacan: la glucosa, la galactosa y la fructosa. La figura 3 permite la visualización de la estructura de la hemicelulosa.. Figura 4. Estructura de la hemicelulosa. Page 15.

(18) 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Hoy en día una de las principales problemáticas es el desarrollo de nuevos materiales a nivel de construcción. La guadua es un excelente recurso renovable de rápido crecimiento y fácil manejo, que brinda beneficios económicos, sociales y ambientales. Es una de las especies de mayor demanda y mejor aceptación por parte del sector productivo, dada su facilidad de propagación, su rápido crecimiento y su utilidad. Por esta razón se plantea el estudio de la degradación de la guadua determinando así la viabilidad en el uso de la misma.. Este trabajo evalúa el proceso de degradación de la guadua y su manifestación en la estructura y en sus propiedades mecánicas. El estudio se centra en los análisis de la basa y de la sobrebasa teniendo en cuenta que son las partes con mayor aplicación estructural. Como parte de la metodología se inicia con un desarrollo experimental en el cual se somete la guadua a factores abióticos como son contenidos de humedad, y exposición a rayos ultravioletas a diferentes tiempos de exposición. Para luego poder relacionar el deterioro fisicoquímico y mecánico de la guadua en función del tiempo, simulando las condiciones de intemperie. Dicha metodología permite evaluar las propiedades mecánicas (resistencia a la tensión y módulo de. elasticidad) y la influencia de dos tipos de barnices comerciales. usados como recubrimientos de protección en la guadua. Sin embargo, no existen estudios suficientes donde se evalúe la vida útil del material cuando se encuentra sometido a factores externos.. Page 16.

(19) 4. MATERIALES Y MÉTODOS Las partes de la guadua empleadas fueron guadua tipo basa y sobrebasa debido a que, son las partes más estructurales del tallo por su alto contenido de lignina y celulosa. Este trabajo parte de un trabajo anterior donde se evaluaron 3 tiempos de exposición correspondientes a t0, t1 y t2. Este trabajo evalúa los tiempos t3 y t4 correspondientes a 2586 y 5669 horas respectivamente. Los barnices comerciales que se usaron como recubrimientos de protección para la guadua fueron impranol de durespo y barnex de pintuco. Denotados a lo largo del artículo como (C1Impranol) y (C2-Barnex) respectivamente. Las técnicas a utilizar en la metodología se explican a continuación.. 4.1 PRUEBAS REALIZADAS 4.1.1TENSIÓN El ensayo de tensión mide la resistencia de un material a una fuerza estática o gradualmente aplicada. (Askeland, 1998). Esta prueba actúa bajo la norma ASTM D3500-90, donde la velocidad de aplicación de la carga es de 0.9 mm/min.. Figura 5. Ensayos de tensión en máquina universal instron. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). Page 17.

(20) 4.1.2 DATA COLOR Las pruebas de data color permiten un acercamiento al grado de deterioro que sufre la guadua. Esto es posible por medio de la medición de parámetros de color como son: luminosidad (L*), parámetro de color entre rojo y verde (a*) y otro parámetro de color entre azul y amarillo (b*), con el fin de medir ∆E como el cambio total de color producido. Estas pruebas se harán bajo la norma ISO 7724.. 4.1.3 SEM El microscopio electrónico de barrido permitirá obtener una toma de imágenes por medio de las cuales se determinará cualitativamente el grado de deterioro de la pared celular de la guadua.. Figura 6. Microscopio electrónico de barrido por medio de equipo JSM-6490-LV. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). Page 18.

(21) 4.1.4 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER- FTIR La espectroscopia infrarroja permite medir la disminución de los enlaces correspondientes a los grupos funcionales presentes, en este caso lignina, celulosa y hemicelulosa. Los datos se tomaron en un rango de longitudes de onda entre 400 cm-1 y 4000 cm-1.. Figura 7. Ensayos de espectrometría infrarroja por medio de equipo Nicolet 5700. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). 4.2 EXPERIMENTACIÓN La metodología se dividió en 3 fases, entre las que se encuentran preparación, degradación y por último caracterización de la guadua.. 4.2.1 FASE 1: Preparación de la guadua. Se escogieron tres tipos de muestras, una muestra sin protección, una muestra con recubrimiento C1-Impranol y una muestra con recubrimiento C2-Barnex.. Page 19.

(22) Esto se hizo para ambos tipos de guadua, guadua tipo basa y guadua tipo sobrebasa. Cabe resaltar que para cada una de las muestras se tomaron 4 réplicas para disminuir el error en los resultados.. 4.2.2 FASE 2: Degradación de la guadua En esta fase se utilizó un factor de correlación para un ambiente típico de Bogotá, el cual tuvo en cuenta la irradiancia ultravioleta, con un valor de 1,9. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). Todas las muestras fueron sometidas a una cámara de envejecimiento UV Test 2000 que trabaja a base de irradiancia UV con pico a 313 nm. Dicha cámara alternará ciclos de 2,25 horas de UV a 50°C, seguido de 18 minutos de espray y por último 2,25 horas de condensación a 40°C. Este ciclo se determinó por norma ASTM y norma europea ISO. La exposición en la cámara se realizó para dos tiempos diferentes, ellos son 2586 y 5669 horas denominados como T3 y T4 respectivamente.. 4.2.3 FASE 3: Caracterización de la guadua 4.2.3.1 Caracterización mecánica Las muestras fueron sometidas a pruebas de tensión a través de una maquina de ensayos universal instron, en las cuales se determinó el módulo de elongación y elasticidad del material. Esta prueba se realizó con velocidad de aplicación de carga de 0,9 mm/min.. Page 20.

(23) 4.2.3.2 Caracterización fisicoquímica. Para este tipo de análisis se realizaron pruebas de DATA COLOR y pruebas SEM, determinando el grado de deterioro de la pared celular de la guadua. Se usó un modelo JSM 6490-LV el cual opera en modo alto y bajo vacio y cuenta con 4 detectores que permite la realización de un análisis cualitativo. Por último se realizaron pruebas FTIR en las cuales se trabajó sobre los índices de carbonilos calculados para cada espectro en función de los dos tiempos de exposición.. 4.3 GEOMETRIA DE LA PROBETA La geometría a utilizar en cada una de las probetas se determinó después de establecer el tipo de equipo a emplear como cámara de rayos ultravioleta y el tipo de ensayo de resistencia que se llevó a cabo. Sin embargo, teniendo en cuenta la norma ASTM D3500-90 fue necesaria la modificación de las medidas de la probeta. Esta posee una longitud total de 30 cm, un ancho de 20 cm en los extremos, seguida por una zona curva de transición hasta obtener una medida de 10 mm sin contar el nudo. La figura 8 hace referencia a la geometría de las probetas. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). Figura 8. Geometría de las muestras de guadua. Page 21.

(24) 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1 CARACTERIZACIÓN MECÁNICA 5.1.1 TENSIÓN. Para el análisis mecánico de cada una de las muestras se realizó una prueba de tensión. Esto se hizo con el fin de medir la disminución en las propiedades mecánicas del material siendo ésta una primera evidencia en el deterioro del mismo. La prueba de tensión es usada para la medición de propiedades básicas como son esfuerzo nominal o resistencia, deformación unitaria y el módulo de elasticidad. El esfuerzo nominal se obtiene dividiendo la carga aplicada por el área transversal de la probeta. Por otro lado la deformación unitaria se obtiene dividiendo la elongación de la probeta por la longitud original de referencia. El módulo de elasticidad es la pendiente de la curva esfuerzo vs deformación en su región elástica.. Esta. relación. está. determinada. por. la. ley. de. hooke.. La ley de Hooke establece que si un material es cargado en su rango elástico la deformación producida es proporcional a la carga aplicada. La energía por deformación unitaria es la energía almacenada en un material debido a su deformación. Las ecuaciones para cada uno de los cálculos fueron las siguientes:. Deformación unitaria:. Esfuerzo nominal:. Page 22.

(25) Módulo de elasticidad:. Teniendo en cuenta lo anterior se dice entonces que la prueba de tensión mide la resistencia de un material cuando es sometido a una fuerza conocida como carga. Para este caso se usó una velocidad de carga de 0.9 mm/min lo que es equivalente a 0.000015 m/seg según la norma ASTM D3500 de 2009 la cual establece dicha velocidad para ensayos de madera. Para esto se realizó la prueba de tensión sobre un total de 48 probetas, 24 probetas para el tiempo T3 correspondiente a 2586 hrs y 24 probetas para el tiempo T4 correspondiente a 5669 horas. Dentro de cada uno de estos grupos fueron evaluadas 12 probetas para basa y 12 probetas para sobrebasa las cuales a su vez, estaban clasificadas en 4 muestras sin protección, 4 muestras con C1Impranol y 4 muestras con C2-Barnex. Se someten las probetas a un aumento progresivo de carga y a partir de la medición de la carga y la elongación de la probeta se calcula el módulo de elasticidad. A partir de lo anterior se determina si la deformación presentada por el material es o no uniforme. Sin embargo, hay ciertas zonas que presentan mayor deformación que otras. Se evidenció el comportamiento de la guadua sometida a pruebas de tensión. La figura 9 y 10 permiten observar las diferencias entre la guadua sin protección, la guadua con C1-Impranol y con C2-Barnex. Los tiempos de exposición utilizados a lo largo del trabajo corresponden: t0=0 horas de exposición en cámara t1= 628 horas de exposición en cámara t2=1325 horas de exposición en cámara t3=2586 horas de exposición en cámara t4=5669 horas de exposición en cámara. Page 23.

(26) %MOE BASA 110 100 % MOE. 90 Sin protección. 80. C1-Impranol. 70. C2-Barnex. 60 50 0. 1. 2. 3. 4. Tiempo de exposición. Figura 9. Porcentaje del módulo de elasticidad para muestras tipo basa. En esta caso para los tiempos T3 y T4 el MOE en las muestras tipo basa sin protección disminuye en un 10% aproximadamente. Mientras que, C1-Impranol y C2-Barnex aumenta en un 10 y 25 por ciento respectivamente.. %MOE SOBREBASA 110 100 % MOE. 90 Sin protección. 80. C1-Impranol. 70. C2-Barnex. 60 50 0. 1. 2. 3. 4. Tiempo de exposición. Figura 10. Porcentaje del módulo de elasticidad para muestras tipo sobrebasa. Page 24.

(27) Se puede evidenciar que para las muestras sobrebasa sin protección el MOE disminuye en un 4%, mientras que, para las muestras con recubrimiento C1Impranol el MOE aumenta en un 20% y para el caso de C2-Barnex se mantiene constante. Las graficas 9 y 10 permiten observar la rígidez del material. Demostrando que para la guadua tanto basa como sobrebasa ambos tipos de recubrimientos son efectivos. Los esfuerzos máximos se muestran en las figuras 11 y 12 respectivamente.. Esfuerzo máximo (Mpa). ESFUERZO MÁXIMO BASA 110,00 105,00 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00. T0. T1. T2. T3. T4. BASA SIN PROTECCIÓN. 106,69. 88,98. 78,02. 75,51. 76,05. BASA C1-IMPRANOL. 106,69. 89,98. 76,77. 84,04. 97,62. BASA C2-BARNEX. 106,69. 91,98. 71,95. 85,34. 107,83. Figura 11. Esfuerzo último para muestras tipo basa sin protección, con C1-Impranol y con C2-Barnex.. Page 25.

(28) ESFUERZO MÁXIMO SOBREBASA Esfiuerzo máximo (Mpa). 110,00 105,00 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00. T0. T1. T2. T3. T4. SOBREBASA SIN PROTECCIÓN. 108,24. 86,89. 70,38. 74,30. 85,51. SOBREBASA C1-IMPRANOL. 108,24. 90,90. 73,63. 67,60. 94,74. SOBREBASA C2-BARNEX. 108,24. 90,28. 67,15. 77,26. 105,57. Figura 12. Esfuerzo último para muestras tipo sobrebasa sin protección, con C1-Impranol y con C2-Barnex.. En las figuras 11 y 12 se evidencia que para las muestras sin protección a medida que aumenta el tiempo de exposición el esfuerzo máximo disminuye. Para el caso del recubrimiento C1-Impranol el esfuerzo último disminuye en 10 Mpa aproximadamente. Mientras que, para el caso del recubrimiento C2-Barnex disminuye en 2 Mpa aproximadamente. El comportamiento obtenido para las muestras tipo basa y sobrebasa sin protección se debe principalmente a que las fibras de la celulosa en el material se rompen fácilmente. Lo cual resulta de las altas temperaturas de exposición y del contenido de agua al cual fueron expuestas. Esto acelera el proceso de degradación del material. Al comparar ambos recubrimientos se observa claramente la efectividad de C2-Barnex a las 5669 horas teniendo en cuenta la correlación de tiempo real en estudios previos (Correal, Peña, Maldonado. &. González, 2011) para un ambiente típico de Bogotá. Donde 5669 horas en cámara UV corresponde a 8 años aproximadamente.. Page 26.

(29) Los resultados obtenidos a lo largo de las diferentes pruebas realizadas pueden corroborarse teniendo en cuenta la estructura del bambú. Dicha estructura del tallo del bambú es la que determina las propiedades, esto se debe en gran medida a la forma del mismo y a la cantidad de celulosa presente. El hecho de ser tubular, hueco, desigual en el espesor e irregular en la sección transversal permite grandes variaciones en las propiedades. (Londoño, Camayo, Riaño, et al, 2002) Como anteriormente se mencionó a lo largo del artículo el tallo del bambú se caracteriza por la presencia de nodos. Dichos nodos proveen conexión transversal con las paredes garantizando estabilidad y aumentando la resistencia de la estructura. Esto varía a nivel longitudinal del tallo. (Yizhou, 2009). Otro factor importante a considerar en las diferencias entre la basa y la sobrebasa es el porcentaje de celulosa presente en las mismas, en general dicho porcentaje disminuye desde el exterior hacia el interior del tallo (Fuentes, Tran & DupontGillian, et al, 2011). El porcentaje de. celulosa en la sobrebasa es mayor al. porcentaje de celulosa en la basa. (Liese, 1998) El aumento en el porcentaje de celulosa se traduce en un aumento de resistencia (Murali, Mohana & Ratna, 2010) y en un aumento en el módulo de elasticidad. (Ratna & Rao, 2011). Por lo anterior se observa que la sobrebasa presenta mayor resistencia que la guadua tipo basa. (Shivnand & Inamdar, 2010). Sin embargo, en ambos tipos de muestra sin protección (basa y sobrebasa) se presenta un decrecimiento a medida que pasa el tiempo de exposición. Lo anterior se debe en gran medida a los factores de intemperismo como son, contenidos de agua y exposición a rayos ultravioleta. Cuando las moléculas de agua penetran la región amorfa la fuerza de unión entre las moléculas se reduce es decir, que el contenido de lignina presente disminuye. Lo anterior permite a la fibra poder estirarse fácilmente lo cual a su vez, implica una deformación. (Wenbin, & Zhang, 2011). Por lo anterior se puede concluir que entre mayor sea la absorción de agua en un material mayor será la disminución de la resistencia a la tracción en el mismo. (Assar, Scida, Mahi, et al, 2011).. Page 27.

(30) 5.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA 5.2.1 DATA COLOR El análisis de data color se realizó con el fin de observar el deterioro que sufre la guadua al estar sometida a factores de intemperismo. El desvanecimiento del color de la guadua es una de las primeras evidencias de dicho deterioro. La guadua al ser sometida a factores ambientales externos como son exposición de rayos UV y altos contenidos de humedad causan degradación en la estructura principal de la misma. Esta degradación es evidenciada en varios aspectos, entre los cuales se encuentran no solo cambios de color sino también perdida de brillo en la superficie y cambio en la rugosidad del material. (Temiz, Terziev, Eikenes, et al, 2007). Para la percepción de color se requieren tres elementos esenciales, ellos son: una fuente de luz, un objeto y un observador. Mientras que, para la medición del color se requieren tres factores esenciales: una fuente de luz, una muestra y un espectrofotómetro. Cuando la luz es dispersada ésta se descompone en distintas longitudes de onda. La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético y su intervalo se encuentra entre 400 y 700 nanómetros.. Figura 13. Distribución espectral de energía solar. Page 28.

(31) De igual manera, se tiene el objeto el cual modifica la luz absorbiendo selectivamente ciertas longitudes de onda, reflejando o transmitiendo cierta cantidad la luz. Dicha cantidad puede ser cuantificada posteriormente. El desvanecimiento en el color de las muestras fue medido por medio de la teoría de color Hunter L,a,b. Dicha teoría cuenta con tres dimensiones y se basa en la teoría de los colores opuestos. Donde el eje L representa la luminosidad y su escala varía entre 0 y 100 donde el primero corresponde a negro y 100 corresponde a blanco. Así mismo, el eje a y el eje b son alusivos a índices de cromaticidad. El eje a se desplaza de derecha a izquierda y hace referencia a colores rojo y verde, donde los valores negativos y positivos corresponden al verde y al rojo respectivamente. Por último se tiene el eje b el cual es perpendicular al eje a hace referencia a los colores azul y amarillo, donde los valores positivos son azules y los negativos son amarillos. Estas escalas se presentan a continuación.. Figura 14. Espacio de color Hunter L,a,b. Page 29.

(32) Finalmente, el cambio en el color del material se observa como el resultado que se obtiene al combinar los valores obtenidos de L, a y b. Estos valores se expresan como cambios es decir, ∆L, ∆a, ∆b respectivamente. Los cuales a su vez, pueden ser agrupados en una diferencia total denominada ∆E. Donde ∆E es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada uno de los cambios:. Para las muestra de guadua se tomaron entonces, los valores correspondientes a L, a y b. Seguido a esto se calculo un promedio para cada una de las probetas y se calculo la desviación asociada a cada medida. Finalmente se calculo el cambio total de color producido para los tiempos T3 y T4.. 5.2.1.1Proceso de foto-oxidación. Para la determinación de la degradación que sufre la guadua al estar expuesta a rayos UV y contenidos de humedad se determinaron cambios en la luminosidad del material desde el tiempo T0 hasta T4 para las muestras tipo basa y sobrebasa. Page 30.

(33) Luminosidad para Basa 80,0 70,0. L. 60,0 50,0 40,0 30,0 T0 = 0hrs Basa sin cubierta. T1 = 628 hrs T2 = 1325 hrs T3= 2586hrs T4= 5669hrs Basa con C1 Impranol. Basa con C2 Barnex. Figura 15. Luminosidad para muestras tipo basa desde t0 hasta t4.. Es evidente que al aumentar el tiempo de exposición para la basa sin protección la luminosidad aumenta. Es decir, que el material se aclara a medida que pasa el tiempo. Sin embargo, cuando el material cuenta con algún tipo de recubrimiento la luminosidad disminuye. Lo cual indica la protección en el material.. Luminosidad para Sobrebasa 80,0 70,0. L. 60,0 50,0 40,0 30,0 T0 = 0hrs Sobrebasa sin cubierta. T1 = 628 hrs. T2 = 1325 hrs. Sobrebasa con C1 Impranol. T3= 2586hrs. Sobrebasa con C2 Barnex. Figura 16. Luminosidad para muestras tipo sobrebasa desde t0 hasta t4. Page 31. T4= 5669hrs.

(34) Para el caso de las muestras sobrebasa los niveles alcanzados en la luminosidad para el caso sin protección se estabilizan después de las 5669 horas aproximadamente. Seguido a esto, se tuvieron en cuenta el cambio total de color producido ∆E para las muestras basa y sobrebasa en T3 y T4. Tabla 1. Cambio total de color producido en T3 Tipo de muestra. ∆L. Basa sin protección. ∆a. ∆b. ∆E. -71,1 -3,3 -13,9 86,2. Basa con C1-Impranol. -45,2. -12. -20,4 69,7. Basa con C2-Barnex. -71. -5. -22,9 97,4. Sobrebasa sin protección. -71,6 -4,6 -16,6 89,9. Sobrebasa con C1-Impranol. -46,3 -13,8 -21,9 72,9. Sobrebasa con C2-Barnex. -66,7 -8,3 -26,4 97,1. Tabla 2. Cambio total de color producido en T4 Tipo de muestra. ∆L. ∆a. ∆b. ∆E. Basa sin protección. -7,9. 6. 5,4. 24,6. Basa con C1-Impranol. 8,7. 9,5. 9,77 24,7. Basa con C2-Barnex. 0,7. 2,2. 25,1. Sobrebasa sin protección. -13,6. 5,1. 4,90 23,2. Sobrebasa con C1-Impranol. 11,6. 7,1. 14,20 21,9. Sobrebasa con C2-Barnex. 9,7. 2. 22,77 18,7. 8,6. Teniendo en cuenta las tablas presentadas anteriormente se observa que para el parámetro ∆L los valores más bajos se obtienen en las muestran sin protección tanto basa como sobrebasa. Esto puede deberse a que éste es el parámetro más sensible en la superficie de la guadua. Este cambio producido en la luminosidad del material se debe a la exposición de rayos UV la cual genera, oscurecimiento en la superficie de la guadua. (Temiz, Terziev & Eikenes, 2007). Page 32.

(35) Con respecto a los valores obtenidos para ∆a y ∆b, los valores positivos demuestran un aumento en el color amarillento de la superficie y una tendencia del material a tornarse a tonos rojizos. Mientras que los valores negativos indican un aumento de azul que se percibe como verde en la madera. Los cambios en la superficie no solo defectos visuales, sino que también reflejan cambios químicos producidos en los componentes de la guadua durante la fotodegradación. El cambio de color se puede atribuir al grupo carbonilo conjugado con cetonas, aldehídos y quininas. Lo anterior es el resultado de la modificación de la lignina y demás componentes característicos de la guadua. (Temiz, Terziev & Eikenes, 2007). Esto puede deberse a que la energía de la radiación UV es lo suficientemente fuerte como para atacar y degradar la estructura de la lignina en la guadua. Favoreciendo de esta manera la formación de radicales libres los cuales aceleran el proceso de degenerativo de la guadua. Además, al estar en presencia de oxígeno se produce un efecto combinado conocido como foto-oxidación. (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011).. Dicho efecto se traduce en una. decoloración en la superficie del material. (Saha, Kocaefe & Boluk, 2010). La combinación de radicales libres, oxigeno y agua permiten la formación de hidroperóxidos los cuales inician el fraccionamiento de la cadena. (González, 2008). Por otra parte, la degradación de las muestras sin protección esta evidenciada en la rugosidad de las superficies de las mismas. Esta rugosidad permite que exista una mayor absorción de agua lo cual a su vez se traduce en un mayor deterioro. (Fuentes, Tran & Dupont-Gillian, et al, 2011). Además la lignina en la superficie del material no se encuentra bien compactada lo cual hace que el material se vuelva poroso y así el movimiento de líquido hacia el interior de la guadua es más fácil. (Fuentes, Tran & Dupont-Gillian, et al, 2011). Por lo cual es necesario incorporar. Page 33.

(36) recubrimientos que minimicen este efecto. En este caso se utilizaron recubrimientos de protección C1-Impranol y C2-Barnex.. 5.2.2 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA POR TRANSFORMADA DE FOURIER-FTIR El infrarrojo de transformada de Fourier permite determinar el grado de deterioro de la guadua al estar sometida a factores abióticos. Esto se evidencia en el cambio de la estructura química inicial de la guadua. Para el análisis FTIR se debe tener en cuenta que sólo se uso una parte del espectro de irradiancia del sol, (rango entre 280 y 315 nm). Rango en el cual ocurre una disociación de los enlaces de lignina, celulosa y hemicelulosa, principales componentes de la guadua. La figura 17 representa un espectro original de la guadua sin ningún tipo de tratamiento. Donde los picos más representativos se muestran en la tabla 3.. Figura 17. Espectro infrarrojo de la guadua. Page 34.

(37) Tabla 3. Enlaces asociados al espectro original de la guadua. Numero de onda (cm-1) 3425 (1) 2931(2) 1735(3) 1639/1654(4) 1596/1604(5) 1508/1512 (6) 1462 (7) 1377-1423 (8) 1330 (9) 1238/1242 (10) 1157 (13) 1030-1057 (14) 898 (15). Asignaciones y comentarios Extensión O-H Extensión C-H No conjugado C=O en hemicelulosa Conjugado C=O en lignina Esqueletos vibracionales aromáticos en lignina Esqueletos vibracionales aromáticos en lignina C-H deformación en lignina y carbohidratos C-H deformación en lignina y carbohidratos C-H vibración en celulosa Anillos de siringil y C-O estiramiento en lignina C-O-C vibración en celulosa y hemicelulosa Extensión C-O en celulosa y hemicelulosa C-H deformación en celulosa. Al analizar el resultado arrojado por el FTIR para el factor de implementar o no el uso del recubrimiento de protección en la guadua se encuentra que hay una clara influencia de éste en el resultado. La figura 18 muestra el cambio en el espectro generado por los diferentes tratamientos, donde claramente en el tiempo t3 correspondiente a 2586 horas de exposición el recubrimiento C2-Barnex hace que la estructura natural de los tres componentes principales de la guadua especialmente la estructura de la lignina se vea menos afectados por el agua y el ataque de fotones generados por los rayos UV. (Zehui, Zhijia, Benhua, Zhiyong, et al, 2011). En la parte superior de la figura 18 se evidencia el resultado de tal exposición sin protección para la guadua tipo, donde los valles de los números de onda 898, 1030 y 1157, correspondientes a la deformación de C-H, extensión de C-O y vibración en celulosa y hemicelulosa respectivamente, son totalmente distorsionados, lo que implica la afectación de estas estructuras en sus grupos funcionales de enlace más importantes.. Page 35.

(38) Figura 18. Infrarrojos para guadua tipo basa sin protección, con C1-Impranol y con C2-barnex respectivamente a las 2586 horas.. Al mismo tiempo el recubrimiento C1-Impranol muestra su efectividad en la protección de los principios activos de disociación de la lignina, los cuales son críticos en el comportamiento de la guadua. Los valles en los números de onda 2931 y 1639 muestran la presencia aun de enlaces C-H y conjugados C=O típicos de la lignina y la unión de las estructuras aromáticas del Coniferil y Sinaphyl Alcohol, las cuales son altamente afectadas por el ataque de moléculas de agua dada su polaridad. (Shang-Tzen, Ting-Feng, Jyh-Horng, 2001). En la figura 19 se compara el efecto del tiempo (T3=2586 Horas y T4 =5669 Horas) para un mismo sistema (sin tratamiento en la basa). De ésta se puede corroborar claramente cómo el efecto del tiempo sigue afectando la estructura de la guadua rolliza al igual que se comprobó no solamente en los análisis previos. Page 36.

(39) sino también en estudios anteriores (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). Para este caso los valles debidos a cada una de los enlaces más relevantes anteriormente descritos son disminuidos con un mayor tiempo de exposición.. Figura 19. Infrarrojos para guadua tipo basa sin protección a las 2586 y 5669 horas respectivamente.. Como ejemplo se puede tomar la clara disminución del valle a 1060cm.1, representativo de la extensión de enlaces C-O en celulosa y hemicelulosa. Así mismo los valles a 1462cm-1 y 2931cm-1, típicos de deformación del enlace C-H y alargamiento de CH2 en la lignina se ven mucho más atenuados, lo que implica que al tener una mayor exposición UV en tiempo dichos grupos funcionales son transformados y hay una alta generación de radicales libres que terminan por destruir la capa envolvente de la lignina, afectando las propiedades mecánicas de la guadua rolliza, resultado esperado en comparación con los otros obtenidos y con lo evidenciado en literatura (Correal, Peña, Maldonado & González, 2011). El estudio de FTIR realizado con las diferentes muestras también permite analizar cómo es afectada la guadua espacialmente, y así mismo entender la importancia de la protección química de la estructura cerca al nudo. La figura 20 hace un comparativo de los resultados del espectro infrarrojo para la basa y la sobrebasa (sin tratamiento a 2586 horas), la figura 21 en cambio hace un comparativo Page 37.

(40) espacial radial, ya que muestra el resultado en la sobrebasa cerca y lejos del nudo.. Figura 20. Infrarrojos para guadua tipo basa y tipo sobrebasa sin protección a las 2586 horas. Figura 21. Infrarrojos para guadua tipo sobrebasa cerca y lejos del nudo en el tiempo t3.. La figura 21 es clara mostrando cómo el efecto del agua y los rayos UV ataca por igual y de forma casi idéntica las cercanías al nudo de la muestra y la parte que no. Page 38.

(41) lo está. Los valles de % de transmitancia se muestran de forma casi idéntica, no sólo sin tratamiento sino al aplicarlo. Sin embargo, este fenómeno sólo se presenta en la sobrebasa ya que en la basa de la guadua hay diferencias en los espectros cerca y lejos del nudo.. Los análisis anteriormente presentados se. aplicaron a las cercanías del nudo, pues es allí donde son significativos estos cambios en la respuesta mecánica del sistema.. 5.2.3 SEM El microscopio electrónico de barrido permite una visualización de la distribución de lignina en la pared celular de la guadua. Permitiendo de esta manera un acercamiento a la degradación en la estructura de la misma. (Fromm, Rockel, Lautner,. et. al,. 2003).. La figura 22 muestra la pared celular de la guadua sin protección a las 2586 y 5669 horas respectivamente. Las imágenes de la izquierda corresponden al tiempo T3 y las de la derecha corresponden al tiempo T4. Las imágenes superiores corresponden a un aumento de 500X mientras que, las imágenes inferiores corresponden a un acercamiento de 2000X. Figura 22. Pared celular de guadua sobrebasa sin protección, con aumento de 500 y 2000x para los tiempos de exposición T3 y T4. Page 39.

(42) La figura 22 muestra los cambios morfológicos en la estructura de la superficie de la guadua. Donde la se observa la destrucción de los haces vasculares, y la deformación total de la pared celular. Sin embargo, se observa claramente la diferencia en las imágenes correspondientes al tiempo T3 y al tiempo T4. Lo anterior se atribuye al contenido de lignina presente. La lignina contiene múltiples sitios que absorben la luz y producen estados excitados que facilitan la formación de radicales libres. Estos radicales al estar en contacto con oxigeno producen. degradación. de. la. pared. celular.. (Heitner,. 2010).. Se especula que la eliminación parcial de lignina junto con la hemicelulosa influye directamente en el funcionamiento conjunto de los compuestos de la guadua. Es decir que conduce a la ruptura de los enlaces de hidrógeno presentes en la celulosa. (Ming-Fei, Yong-Ming, Feng, et al, 2010). Figura 23. Pared celular de guadua sobrebasa con recubrimiento C1-Impranol con aumento de 500 y 2000x para los tiempos de exposición T3 y T4. La figura 23 demuestra una cubierta protectora en el material. Dicha cubierta impide la afectación directa en la estructura de la guadua impidiendo de esta manera la destrucción total de los haces vasculares y de la lignina. Sin embargo,. Page 40.

(43) se observa en las imágenes de T3 una menor afectación de la cubierta protectora que para el tiempo T4.. Figura 24. Pared celular de guadua basa con recubrimiento C2-Barnex con aumento de 50 y 500x para los tiempos de exposición T3 y T4. La figura 24. demuestra menor afectación que para las muestras con. recubrimiento C1-impranol, lo cual ha sido demostrado a lo largo del artículo. La efectividad de C2-Barnex frente al recubrimiento C1-Impranol.. Page 41.

(44) 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Las técnicas empleadas para el análisis mecánico, morfológico y estructural de la guadua al estar sometida a factores de intemperismo como son agua, luz y temperatura, permitieron determinar la degradación sufrida por el material. Para el análisis mecánico se vio una disminución en los esfuerzos máximos resistidos en la guadua tipo basa de un 29% para las muestras sin protección, un 8,5% para las muestras con recubrimiento C1-Impranol y un aumento de 1% para las muestras con recubrimiento C2-Barnex. Por otro lado para la guadua tipo sobrebasa se observó una disminución de un 20% para las muestras sin protección, un 12,5% y un 2,5% para las muestras con C1-Impranol y con C2-Barnex respectivamente.. En cuanto al análisis morfológico las pruebas de data color permitieron observar los cambios en la luminosidad del material, donde los valores más bajos se obtuvieron en las muestras sin protección. Lo que indica la sensibilidad de estas muestras al estar expuestas a rayos UV generando. oscurecimiento en la. superficie de la guadua. Por último para el análisis estructural, se observó el cambio en el espectro generado después de las 2586 y 5669 horas. Donde el recubrimiento C2-Barnex presento una menor alteración con respecto al espectro original de la guadua. Indicando de esta forma la protección de la guadua a la exposición de rayos ultravioleta y a altos contenidos de humedad.. El recubrimiento C2-Barnex restringe de manera efectiva el efecto de degradación debido a que impide el contacto directo con el agua.. Se recomienda la utilización del barniz de protección C2-Barnex puesto que, éste fue el que permitió mejores resultados en la protección de la guadua. Otro factor a. Page 42.

(45) considerar es el factor de aceleración utilizado el cual en este caso fue para la ciudad de Bogotá donde los niveles de precipitación varían de manera inesperada. Page 43.

(46) BIBLIOGRAFIA Ghavami, K. (2008). Bamboo: low cost and energy saving construction materials. En Modern Bamboo structures. London: Taylor and francis group. Hidalgo López O. (1981): Manual de construcción con guadua, Bogotá, universidad Nacional de Colombia. Liese, W (1985): Anatomy and properties of bamboo. En Bamboo Workshop Hangzhou, p. 196-207. Ortega Manquillo E (2008): Guadua Angustifolia Kunth – Aprovechamiento forestal. Recuperado 15 de Septiembre de 2011, de http://guaduasilvicultura.com/2008/01/guadua-angustifolia.html. Valbuena HD, Jimenez N, Canal N, et al. (2008): Daño de Myelobia (lepidóptera: pyralidae) en plantaciones de guadua Angustiofolia Kunth en el departamento del Tolima, Revista Tumbaga 3, 54-62. Rabek, J. (1995). Polymer photodegradation: mechanisms and experimental methods. (1ra Ed.). London: chapman and hall. Sudiyani Y, Tsujiyama S, Imamura Y, Takahashi M, Minato K, Kajita H. (1999). Chemical characteristics of surfaces of hardwood and softwood deteriorated by weathering, J Wood Sci 45, pp 348-353. Correal, J. Peña, F. Maldonado, A. & González M. (2011). Deterioro mecánico, físico-químico de la guadua rolliza sometida a factores abióticos de intemperie simulados en laboratorio. (Tesis de Maestría). Askeland, D. (1998). Ciencia e ingenieria de los materiales (3ra Ed.). Mexico: international thomson editores S.A de C.V. Londoño X, Camayo G, Riaño N, López Y (2002): Characterization of the anatomy of Guadua angustifolia (Poacease: Bambusoidae) culms. En bamboo Science and culture, The journal of the American bamboo society. Vol 16, p 18-31. Yizhou, L. (2009). Research and practice on application of bamboo in modern product design, school of Art & Design, Zhejiang University of Science and Technology, China. Liese, W. (1998). INBAR technical report: the anatomy of bamboo culms, Beijing. China Wenbin, Y., Zhang, W (2011). Research on manufacturing Technology and Application of Natural Bamboo Fibre, Fourth international conference on intelligent computation technology and automation. Shivnand, H.K., Inamdar, P. (2010). Evaluation of tensile and flexural of hemp and polypropylene based natural fibes composites, second international conference on chemical, biological and environmental engineering. Assar, M., Scida, D., Mahi, A., et al. (2011). Influence of water ageing on mechanical properties and damage events of two reinforced composites materials: flax-fibres and glass-fibres, materials and design, 32:788-795. Page 44.

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(48) ANEXOS Anexo 1. Gráficas de esfuerzo de tracción vs deformación en guadua tipo basa y sobrebasa para t3 Gráfica de esfuerzo de tracción para basa sin protección para tiempo t3. Basa sin protección Esfuerzo de tracción (Mpa). 100 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0023. 0,0032. 0,0039. 0,0046. 0,0057. 0,0087. 0,0261. Deformación por tracción (mm/mm) B13. B14. B15. B16. Gráfica de esfuerzo de tracción para basa con C1-Impranol para tiempo t3. Basa C1 Esfuerzo de tracción (Mpa). 120 100 80 60 40 20 0 -200,0000. 0,0020. 0,0028. 0,0038. 0,0047. 0,0057. 0,0077. Deformación por tracción (mm/mm) B37. B38. Page 46. B39. B40. 0,0382.

(49) Gráfica de esfuerzo de tracción para basa con C2-Barnex para tiempo t3. Basa C2 Esfuerzo de tracción (Mpa). 100 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0014. 0,0019. 0,0025. 0,0031. 0,0038. 0,0048. Deformación por tracción (mm/mm) B61. B62. B63. B64. Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa sin protección para tiempo t3. Sobrebasa sin protección Esfuerzo de tracción (Mpa). 100 80 60 40 20 0 0,0000 0,0020 0,0026 0,0034 0,0042 0,0052 0,0238 0,0538 -20 Deformación por tracción (mm/mm) S13. S14. Page 47. S15. S16. 0,0162. 0,0462.

(50) Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa con C1-Impranol para tiempo t3. Sobrebasa C1 Esfuerzo de tracción (Mpa). 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0018. 0,0024. 0,0031. 0,0038. 0,0046. 0,0058. 0,0093. Deformación por tracción (mm/mm) S37. S38. S39. S40. Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa con C2-Barnex para tiempo t3. Sobrebasa C2 Esfuerzo de tracción (Mpa). 100 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0015. 0,0020. 0,0026. 0,0032. 0,0038. 0,0046. Deformación por tracción (mm/mm) S61. S62. Page 48. S63. S64. 0,0055. 0,0060.

(51) Anexo 2. Gráficas de esfuerzo de tracción vs deformación en guadua tipo basa y sobrebasa para t4 Gráfica de esfuerzo de tracción para basa sin protección para tiempo t4. Basa sin protección Esfuerzo de tracción. 120 100 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0034. 0,0046. B17. 0,0056 0,0069 0,0088 Deformación por tracción B18. B19. 0,0404. B20. Gráfica de esfuerzo de tracción para basa con C1-Impranol para tiempo t4. Basa C1 Esfuerzo de tracción. 120 100 80 60 40 20 0 0,0000 0,0011 0,0015 0,0019 0,0024 0,0030 0,0037 0,0046 0,0855 -20 Deformación por tracción B41. B42. Page 49. B43. B44.

(52) Gráfica de esfuerzo de tracción para basa con C2-Barnex para tiempo t4. Basa C2 140 Esfuerzo de tracción. 120 100 80 60 40 20 0 -200,0000 0,0019 0,0026 0,0032 0,0038 0,0047 0,0056 0,0068 0,0169 0,0469 Deformación por tracción B65. B66. B67. B68. Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa sin protección para tiempo t4. Sobrebasa sin protección 100. Esfuerzo de tracción. 80 60 40 20 0 0,0000 -20. 0,0021. 0,0031. 0,0040. 0,0050. 0,0062. Deformación por tracción S17. S18. Page 50. S19. S20. 0,0077. 0,0326.

(53) Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa con C1-Impranol para tiempo t4. Sobrebasa C1 140 Esfuerzo de tracción. 120 100 80 60 40 20 0 -200,0000 0,0018 0,0025 0,0031 0,0036 0,0041 0,0047 0,0054 0,0068 Deformación por tracción S41. S42. S43. S44. Gráfica de esfuerzo de tracción para sobrebasa con C2-Barnex para tiempo t4. Sobrebasa C2 140 Esfuerzo de tracción. 120 100 80 60 40 20 0 -200,0000. 0,0028. 0,0036. S65. 0,0044 0,0052 0,0061 Deformación por tracción S66. Page 51. S67. 0,0072. S68. 0,0085. 0,0161.

(54) Anexo 3. Luminosidad en guadua tipo basa y sobrebasa para t0,t1,t2,t3 y t4.. Gráfica de luminosidad para los diferentes tiempos de exposición. Luminosidad 90,0 80,0 70,0 60,0 L. 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Basa sin cubierta T0 = 0hrs. Basa con C1 Impranol T1 = 628 hrs. Basa con C2 Sobrebasa sin Sobrebasa Sobrebasa Barnex cubierta con C1 con C2 Barnex Impranol T2 = 1325 hrs. Page 52. T3= 2586hrs. T4= 5669hrs.

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