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NORMA CHILENA OFICIAL NCh176/2.Of86MODIFICADA EN 1988
Madera - Parte 2: Determinación de la densidad
Preámbulo
El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo elestudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de laINTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISIONPANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esosorganismos.
La norma NCh176/2 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional deNormalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturalessiguientes:
Alfred H. Knigh Carlos CaballeroCorporación de Fomento de la Producción,CORFO Roy WotherspoonCorporación de la Madera, CORMA Giamberto Bisso C.Corporación Nacional Forestal, CONAF Agustín Castro C.
José Trivelli R.Fundación Chile Emilio Moreno H.Instituto de Investigaciones y Ensayes deMateriales, IDIEM René Araya MInstituto Forestal, INFOR Gastón Cubillos C.
Vicente A. Pérez G.Instituto Nacional de Normalización, INN Ana María Coro M.
Vicente A. Pérez G.Maderas y Sintéticos S.A. José M. SainzMinisterio de Vivienda, División dePolítica Habitacional Santiago Castillo R.
Daniel A. Súnico H.Universidad Católica de Chile, DICTUC Gregorio Azócar G.Universidad de Concepción Gerardo Soto U.
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Universidad de Chile, Depto. de IngenieríaCivil Mario WagnerUniversidad de Chile, Facultad de CienciasAgrarias, Veterinarias y Forestales Emilio Cuevas I.
Ramón RosendeUniversidad de Santiago Augusto Lucero F.
Rodolfo Uribe R.Universidad del Bío-Bío Nabil Kuncar A.
Los anexos A, B y C forman parte del cuerpo de la norma.
El anexo D no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo.
Esta norma anula y reemplaza a la norma NCh176/2.Of84, Madera - Parte 2:Determinación de la densidad, declarada Oficial de la República, por Decreto N°34, defecha 19 de Enero de 1984, del Ministerio de Obras Públicas.
Esta norma ha sido aprobada por el H. Consejo del Instituto Nacional de Normalización, ensesión efectuada el 19 de Mayo de 1986.
Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la República, por Decreto N°130,de fecha 11 de Junio de 1986, del Ministerio de Obras Públicas.
MODIFICACION 1988
Esta norma ha sido modificada en las siguientes partes:
En el anexo A, se eliminó:
La fórmula b) y la línea en que se define ρH1.
En el tercer párrafo del anexo D, se reemplazó el texto por el siguiente:
De estos dos últimos tipos de densidades el más importante es la "densidad básica" pues,al conocer su valor, es posible establecer la densidad de referencia a cualquier otrocontenido de humedad superior al punto de saturación de la fibra mediante el uso de lafórmula a) del anexo A de esta norma.
En el cuarto párrafo del anexo D, se reemplazó el texto por el siguiente:
Si se desea conocer la densidad de referencia de la madera a un contenido de humedadmayor que el punto de saturación de la fibra, se debe recurrir a la fórmula b) del anexo A).
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III
En el ejemplo del anexo D, se reemplazó el texto por el siguiente:
Se conoce la densidad básica del pino insigne (ρb = 0,45 g/cm3) y se desea saber ladensidad de referencia que tendría una pieza de madera cuando la humedad de ella es60%.
Aplicando la fórmula b):
⋅
100H + 100 = bH ρρ
0,72 = 1,6 0,45 = 60 ⋅ρ g/cm3
Si además se desea estimar la densidad normal de la pieza es necesario utilizar ambasfórmulas de la siguiente manera:
Densidad de referencia en el punto de saturación de la fibra (PSF):
1,28 = b28 ⋅ρρ
(Suponiendo una humedad igual a 28% para el PSF)
0,58 = 1,28 0,45 = 28 ⋅ρ g/cm3
La densidad anhidra es:
28) + (10028)] (K + [100 = 28o
⋅ρρ
0,515 = 28) + (100
28)] (0,49 + [100 0,58 = o⋅⋅ρ g/cm3
y la densidad normal:
105,88112 0,515 =
12) (0,49 + 10012) + (100 = o12 ⋅
⋅
⋅ρρ
0,545 = 12ρ g/cm3
La presente MODIFICACION a la norma NCh176/2.Of86 ha sido preparada por la Divisiónde Normas del Instituto Nacional de Normalización y en su estudio participaron losorganismos y las personas naturales siguiente:
Corporación de la Madera, CORMA Mario Wagner M.Instituto Forestal, INFOR Alberto Campos B.Instituto Nacional de Normalización, INN Vicente Pérez G.Ministerio de Vivienda y Urbanismo, MINVU Daniel Súnico H.Universidad de Chile, Depto. Ingeniería Civil Mario Wagner M.Universidad de Chile, Depto. Tecnologíasde la Madera Emilio Cuevas L.
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IV
Esta MODIFICACION ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional deNormalización, en sesión efectuada el 13 de Noviembre de 1987 y ha sido incorporada altexto de la norma.
Esta MODIFICACION ha sido declarada Oficial de la República por Decreto N°8, del 13 deEnero de 1988, del Ministerio de Obras Públicas, publicado en el Diario Oficial N°33.003,del 23 de Febrero de 1988.
Esta norma es una "reedición sin modificaciones" de la norma chilena OficialNCh176/2.Of86 MODIFICADA EN 1988, "Madera - Parte 2: Determinación de densidad",vigente por Decreto N°8, de fecha 13 de Enero de 1988, del Ministerio de Obras Públicas.
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NORMA CHILENA OFICIAL NCh176/2.Of86MODIFICADA EN 1988
Madera - Parte 2: Determinación de la densidad
1 Alcance y campo de aplicación
1.1 Esta norma establece métodos para determinar la densidad nominal, la densidadbásica y la densidad de referencia de la madera.
2 Referencias
NCh176/1 Madera - Parte 1: Determinación de humedad.NCh176/3 Madera - Parte 3: Determinación de la contracción radial y tangencial.NCh968 Madera - Selección, obtención y acondicionamiento de muestras y
probetas para la determinación de propiedades físicas y mecánicas.
3 Definiciones
3.1 Se entiende por densidad al cuociente formado por la masa y volumen. Debido alcarácter higroscópico de la madera se definen los siguientes tipos de densidad:
3.1.1 densidad de referencia: relación entre la masa y el volumen de la probeta,determinados ambos a un mismo contenido de humedad (H). Para este tipo de densidadse definen (Ver Anexo D):
a) densidad anhidra: relación entre la masa y el volumen de la probeta en el estadoanhidro.
b) densidad normal: relación entre la masa y el volumen determinados ambos a uncontenido de humedad igual al 12%.
3.1.2 densidad básica: relación entre la masa de la probeta en estado anhidro y elvolumen de la probeta en estado verde (ver anexo C).
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3.1.3 densidad nominal: relación entre la masa de la probeta en el estado anhidro y elvolumen de la probeta al contenido de humedad del ensayo. (Generalmente estecontenido de humedad es de 12%).
4 Principios
4.1 Determinación de la masa de la probeta por pesada y de su volumen por medición desus dimensiones u otro método. Cálculo de la masa por unidad de volumen de la madera.
5 Aparatos
5.1 Instrumento de medición, capaz de determinar las dimensiones de las probetas al0,1 mm.
5.2 Balanza, capaz de pesar al 0,01 g.
5.3 Equipo, para determinar el contenido de humedad de acuerdo con NCh176/1.(Método de secado en estufa o método de destilación).
6 Preparación de las probetas
6.1 Cortar las probetas en forma de prismas rectos que tengan una sección cuadrada de25 mm de lado y una longitud en la dirección de la fibra de 100 mm ± 5 mm. Los anillosde crecimiento deben ser paralelos a dos caras opuestas.
6.2 Cuando se trate de determinar la relación entre una característica mecánica y ladensidad, se recomienda que la densidad se determine sobre probetas preparadas para losensayos mecánicos en particular o sobre probetas cortadas de ellas que tengan formacúbica de 20 mm por lado.
6.3 La preparación y número de probetas debe ser según NCh968. El contenido dehumedad se determina según NCh176/1. (Método de secado en estufa o método dedestilación).
NOTA - Pueden usarse las mismas probetas para la determinación de humedad, densidad y contracción.
7 Procedimiento
7.1 General
Determinar la masa de la probeta con una precisión de 0,01 g. Determinar el volumen poralguno de los métodos descritos en capítulo 8.
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7.2 Determinación de la densidad anhidra
Secar las probetas gradualmente hasta masa constante, según NCh176/1, evitando sudeformación y resquebrajamiento. Determinar la masa y el volumen según lo indicado en7.1, una vez enfriadas a temperatura ambiente.
7.3 Determinación de la densidad básica
Determinar el volumen máximo de la madera al estado verde (lo más cercano posible alcontenido de humedad máxima que corresponde al volteo del árbol), por alguno de losmétodos indicados en capítulo 8. Secar las probetas hasta masa constante y pesar conuna precisión de 0,01 g.
7.4 Determinación de la densidad nominal
Determinar el volumen de la probeta al contenido de humedad de 12%, por alguno de losmétodos indicados en capítulo 8. Secar la probeta hasta masa constante y pesar con unaprecisión de 0,01 g.
7.5 Determinación de la densidad de referencia
Determinar la masa y el volumen de la probeta al contenido de humedad H, según loindicado en 7.1.
7.6 Determinación de la densidad normal
Determinar la masa y el volumen de la probeta al contenido de humedad de 12%, segúnlo indicado en 7.1.
8 Determinación del volumen
El volumen de la probeta puede determinarse por alguno de los métodos siguientes:
8.1 Por medición directa
Este método es aplicable a probetas de cualquier tamaño, de forma regular, cuyasesquinas presenten ángulos rectos, y cuyas superficies sean lisas. Medir la longitud ! , elancho a y el espesor e, con una precisión de ± 0,3%. Efectuar por lo menos tresmediciones en cada dirección, aunque en probetas pequeñas es suficiente una o dosmediciones.
8.2 Por inmersión en agua
Estos métodos son aplicables a probetas de forma irregular o de superficie rugosa. Lamadera seca debe sellarse previamente sumergiendo la probeta en cera de parafinacaliente. En madera verde no es necesario este sellado. En 8.2.1 y 8.2.2 se describen dosmétodos alternativos.
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8.2.1 Colocar la probeta en un recipiente de volumen conocido y agregar agua hastallenar el recipiente. Sacar la probeta del agua y determinar el volumen remanente. Elvolumen del recipiente lleno menos el volumen de agua remanente corresponde alvolumen de la probeta.
8.2.2 Llenar con agua una probeta hasta una de las graduaciones principales y registrareste volumen. Colocar la probeta en el cilindro y hundirla con ayuda de una varilladelgada. Registrar el nuevo volumen. La diferencia entre los dos volúmenes corresponde alvolumen de la probeta.
8.3 Por inmersión en mercurio
Este método es aplicable a probetas de tamaño reducido, de cualquier forma, densidad ycontenido de humedad. No es necesario sellar la probeta con parafina, excepto si presentaporos o huecos muy abiertos en los cuales podría quedar atrapado mercurio, provocandouna medición errónea.
El procedimiento empleado es igual al de inmersión en agua.
9 Cálculo y expresión de resultados
9.1 La densidad anhidra, ρo, de cada probeta, en kilogramos por metro cúbico (o gramospor centímetro cúbico) está dada por la fórmula:
o
oo V
m=ρ
en que:
om = es la masa, en kilogramos (o gramos) de la probeta en la condición anhidra;
oρ = es el volumen, en metros cúbicos (o centímetros cúbicos) de la probeta en lacondición anhidra.
9.2 La densidad básica, ρb, de cada probeta, en kilogramos por metro cúbico (gramospor centímetro cúbico) está dada por la fórmula:
v
ob V
m=ρ
en que:
om = es la masa, en kilogramos (o gramos) de la probeta en la condición anhidra;
vV = es el volumen, en metros cúbicos (o centímetros cúbicos) de la probeta enestado verde.
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9.3 La densidad nominal, ρn, de cada probeta en kilogramos por metro cúbico (o gramospor centímetro cúbico) está dada por la fórmula:
H
on V
m=ρ
en que:
om = es la masa, en kilogramos (o gramos) de la probeta en la condición anhidra;
HV = es el volumen, en metros cúbicos (o centímetros cúbicos) de la probeta alcontenido de humedad H.
En este caso la medición del volumen se hace generalmente a un contenido de humedadde 12% ( 12rρ ).
9.4 La densidad de referencia, Hρ , de cada probeta en kilogramos por metro cúbico (ogramos por centímetro cúbico) está dada por la fórmula:
Vm =
H
HHρ
en que:
mH = es la masa, en kilogramos (o gramos) de la probeta al contenido dehumedad H;
V H = es el volumen, en metros cúbicos (o centímetros cúbicos) de la probeta alcontenido de humedad H.
9.5 La densidad normal, 12ρ , de cada probeta, en kilogramos por metro cúbico(o gramos por centímetro cúbico) está dada por la fórmula:
Vm =
12
1212ρ
en que:
12m = es la masa, en kilogramos (o gramos) de la probeta al contenido de humedadde H = 12%;
12V = es el volumen, en metros cúbicos (o centímetros cúbicos) de la probeta alcontenido de humedad de H = 12%.
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9.6 Precisión
Expresar los resultados individuales de cada probeta con una aproximación de 5 kg/m3
(ó 0,005 g/cm3).
9.7 Calcular con una precisión de 10 kg/m3 (ó 0,01 g/cm3) el promedio aritmético de losresultados obtenidos en las probetas individuales e informar este valor como el promediode densidad de las probetas.
NOTA - En anexo A se indican las fórmulas que relacionan las diferentes densidades.
En anexo D se indica el procedimiento para calcular las densidades de referencia a un contenido de humedadcualquiera (H).
10 Informe
El informe debe incluir lo siguiente:
a) nombre del laboratorio responsable del ensayo;
b) la referencia a esta norma;
c) el método usado para la determinación del volumen;
d) el objetivo del ensayo;
e) identificación de las probetas incluyendo el nombre de la especie y detalles respecto almuestreo;
f) descripción de las probetas (presencia de madera de reacción, diferencia de edad,etc.);
g) los resultados del ensayo, calculados según se especifica en capítulo 9 de esta normay los promedios;
h) otros parámetros estadísticos, si se requieren de acuerdo al objetivo del ensayo;
i) el valor del coeficiente K usado para el ajuste de los resultados del ensayo a otroscontenidos de humedad, de acuerdo a las fórmulas dadas en anexos;
j) fecha del ensayo;
k) nombre del solicitante del ensayo.
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Anexo A
Las fórmulas que relacionan las diferentes densidades son:
a)
⋅++=
HKH
oH 100100ρρ
(cuando H es menor que el punto de saturación de la fibra)
b)
100H + 100 = bH ρρ
(cuando H es mayor que el punto de saturación de la fibra)
en que:
ρo = densidad anhidra;
ρH = densidad de referencia al contenido de humedad H;
H = contenido de humedad, expresado como porcentaje;
K = coeficiente de contracción volumétrica para un cambio de 1% de contenidode humedad, calculado para cada especie, como la suma de los respectivoscoeficientes de contracción lineal (k) que se incluyen en el anexo B;
ρb = densidad básica.
Si no se conoce el coeficiente de contracción, usar 0,85 x 10-3 ρo si la densidad seexpresa en kilogramos por metro cúbico y 0,85 ρo si la densidad se expresa en gramospor centímetros cúbicos.
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Anexo B
Coeficientes de contracción y puntos de intersección de algunas maderas en Chile
Especie Dirección1) Coeficiente decontracción, k
Punto deintersección (%H) 2)
Pino Insigne T 0,29 28,0
R 0,20 27,0
Tepa T 0,31 31,0
R 0,15 25,0
Eucalipto T 0,42 31,0
R 0,24 28,0
Coigüe T 0,30 28,0
R 0,15 26,0
Roble T 0,29 28,0
R 0,18 25,0
Olivillo T 0,30 28,5
R 0,15 25,9
Ulmo T 0,35 31,5
R 0,22 27,0
Tineo T 0,36 32,0
R 0,18 26,0
1) T = Tangencial,
R = Radial.
2) Ver NCh176/3.
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Anexo C
Por el volumen en estado verde se entiende aquel que se determina cuando el contenidode humedad se encuentra sobre el punto de saturación de la fibra (PSF), significando porello que la madera no ha sufrido variación dimensional (contracción) respecto de su estadooriginal.
Para las maderas con tendencia a ser afectadas por el fenómeno de colapso, además de lacondición de humedad sobre el PSF, es preciso constatar ausencia de este fenómeno almedir su volumen en estado verde. Para obviar esta dificultad se recomienda para estasmaderas determinar su volumen inmediatamente después de la corta del árbol, o bienproteger la madera para impedir la pérdida de su humedad original.
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Anexo D(Informativo)
El carácter higroscópico de la madera determina la necesidad de especificar el contenidode humedad al expresar su densidad. Para determinarla se hace necesario pesar la pieza otrozo de madera, medir su volumen por alguno de los métodos que entrega esta norma enel capítulo 8 y hacer referencia al contenido de humedad al cual se efectuaron ambasdeterminaciones. Los infinitos valores de densidad que así pueden resultar se definencomo:
a) densidad de referencia: la cual relaciona la masa y el volumen de la probeta,determinados ambos a un contenido de humedad H. Entre estos valores sonimportantes los siguientes:
i) densidad en estado anhidro: relacionando la masa y el volumen de la madera enestado anhidro;
ii) densidad normal: relación entre la masa y el volumen de la madera a un 12% dehumedad.
También es posible utilizar relaciones entre masa anhidra y volumen de la madera enestados diferentes al anhidro, de las cuales las más usadas son:
a) densidad básica: relacionando la masa anhidra con el volumen verde, es decir conhumedad superior al punto de saturación de la fibra (P.S.F.);
b) densidad nominal: relación entre la masa anhidra y volumen de la madera a un 12%de humedad.
De estos dos últimos tipos de densidades el más importante es la "densidad básica" pues,al conocer su valor, es posible establecer la densidad de referencia a cualquier otrocontenido de humedad superior al punto de saturación de la fibra mediante el uso de lafórmula a) del anexo A de esta norma.
Si se desea conocer la densidad de referencia de la madera a un contenido de humedadmayor que el punto de saturación de la fibra, se debe recurrir a la fórmula b) del anexo A.
A fin de aclarar este procedimiento se entrega, a continuación, el siguiente ejemplo deaplicación:
Ejemplo:
Se conoce la densidad básica del pino insigne (ρb = 0,45 g/cm3) y se desea saber ladensidad de referencia que tendría una pieza de madera cuando la humedad de ella es60%.
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Aplicando la fórmula b):
⋅
100H + 100 = bH ρρ
0,72 = 1,6 0,45 = 60 ⋅ρ g/cm3
Si además se desea estimar la densidad normal de la pieza es necesario utilizar ambasfórmulas de la siguiente manera:
Densidad de referencia en el punto de saturación de la fibra (PSF):
1,28 = b28 ⋅ρρ
(Suponiendo una humedad igual a 28% para el PSF)
0,58 = 1,28 0,45 = 28 ⋅ρ g/cm3
La densidad anhidra es:
28) + (10028)] (K + [100 = 28o
⋅ρρ
0,515 = 28) + (100
28)] (0,49 + [100 0,58 = o⋅⋅ρ g/cm3
y la densidad normal:
105,88112 0,515 =
12) (0,49 + 10012) + (100 = o12 ⋅
⋅
⋅ρρ
0,545 = 12ρ g/cm3
NORMA CHILENA OFICIAL NCh 176/2.Of86MODIFICADA EN 1988
I N S T I T U T O N A C I O N A L D E N O R M A L I Z A C I O N ! I N N - C H I L E
Madera - Parte 2: Determinación de la densidad
Wood - Part 2: Determination of density
Primera edición : 1988Reimpresión : 1999
Descriptores: materiales de construcción, maderas, ensayos, determinación de la densidad
CIN 79.040
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