Resistencia_al_fuego_de_madera_laminada

Vista previa del material en texto

Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 1 
Investigación e IIM 
Ingeniería de la 
Madera 
 
Volumen 13 Número 3 
 
Diciembre, 2017 
 
Revista del Laboratorio de Mecánica de la Madera 
División de Estudios de Posgrado 
Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo 
 
ISSN: 2395-9320 
 
Resistencia al fuego de madera laminada 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y Linda Makovická Osvaldová 
 
Caracterización dinámica de madera laminada 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y Faustino Ruiz Aquino 
 
Resistencia al fuego de madera densificada 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y María Pilar Giraldo Forero 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 2 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera, Volumen 13, No. 3, septiembre-
diciembre 2017. Publicación cuatrimestral editada por la Universidad Michoacana 
de San Nicolás de Hidalgo, Av. Francisco J. Mújica, s/n. Ciudad Universitaria. 
Código Postal 58030. Teléfono y Fax (443) 322-3500. 
 
madera999@yahoo.com. 
 
Editor: Javier Ramón Sotomayor Castellanos. Reserva de Derechos al Uso 
Exclusivo No. 04-2014-103117440700-203. ISSN: 2395-9320. Ambos otorgados 
por el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Responsable de la última 
actualización de este número, Laboratorio de Mecánica de la Madera, División de 
Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera, 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Javier Ramón Sotomayor 
Castellanos. Av. Francisco J. Mújica, s/n. Ciudad Universitaria. C.P. 58030. Teléfono 
y Fax (443) 322-3500, fecha de la última modificación: 30 de diciembre de 2017. 
 
Diseño y formación: Laboratorio de Mecánica de la Madera, División de Estudios de 
Posgrado, Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera. 
 
Portada: Joel Benancio Olguín Cerón y Javier Ramón Sotomayor Castellanos. 
 
Publicado digitalmente en Morelia, Michoacán, México. Diciembre de 2017. 
 
Consulta electrónica: www.academia.edu, www.researchgate.net y 
http://laboratoriodemecanicadelamadera.weebly.com/ 
 
Derechos reservados: ©Laboratorio de Mecánica de la Madera, División de Estudios 
de Posgrado, Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera y ©Universidad 
Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 
 
Editor de la revista: 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos 
 
Comité editorial: 
 
Luz Elena Alfonsina Ávila Calderón 
Marco Antonio Herrera Ferreyra 
David Raya González 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera está registrada en: 
Latindex y Open Journal systems. 
 
 
 
mailto:sabermasumich@gmail.com
http://www.academia.edu/
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 3 
 
Contenido 
 
 
Resistencia al fuego de madera laminada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y Linda Makovická Osvaldová ......... 4 
 
 
Caracterización dinámica de madera laminada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y Faustino Ruiz Aquino .................... 22 
 
 
Resistencia al fuego de madera densificada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos y María Pilar Giraldo Forero ............. 45 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 4 
 
Resistencia al fuego de madera laminada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos1 
 
Linda Makovická Osvaldová2 
 
Resumen 
 
La investigación tuvo por objetivo determinar el tiempo de ignición y la pérdida de 
masa para comparar la resistencia al fuego de madera aserrada y madera laminada. 
Para esto, se implementó un protocolo experimental para medir la resistencia al 
fuego de madera aserrada de Abies religiosa versus la de madera laminada 
compuesta de A. religiosa, Fraxinus uhdei y Alnus acuminata. Se fabricaron 
probetas de pequeñas dimensiones de madera aserrada y de madera laminada, 
adheridas con pegamento de poliacetato de vinilo y se realizaron pruebas Ad-hoc 
de resistencia al fuego. Se determinaron experimentalmente el contenido de 
humedad de la madera, su densidad, el tiempo de ignición y la pérdida de masa. El 
contenido de humedad de la madera fluctuó entre 11,2 % y 11,6 % La densidad de 
la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata, en comparación con la 
madera aserrada de A. religiosa, aumentó 34,8 %. El tiempo de ignición de la 
madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata, en comparación con la 
madera aserrada de A. religiosa, el cual fue constante, aumentó 33 %. La pérdida 
de masa de la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata en 
comparación con la madera aserrada de A. religiosa disminuyó 7,4 %. 
 
Palabras clave: Resistencia al fuego, tiempo de ignición, pérdida de masa, madera 
aserrada, madera laminada. 
 
 
1 Profesor, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México. madera999@yahoo.com 
2 Profesora, University of Žilina, Slovakia. linda.makovicka@fbi.uniza.sk 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 5 
Abstract 
 
Fire resistance of laminated wood. The research aimed to determine the ignition time 
and the mass loss to compare the fire resistance of sawn wood and laminated wood. 
For this, an experimental protocol was implemented to assess the fire resistance of 
sawn wood of Abies religiosa versus that of laminated wood composed of A. 
religiosa, Fraxinus uhdei and Alnus acuminata. Small test pieces of sawn wood and 
laminated wood were made, adhered with vinyl polyacetate glue and Ad-hoc fire 
resistance tests were carried out. The moisture content of the wood, its density, the 
ignition time and mass loss were determined experimentally. The moisture content 
of the wood fluctuated between 11.2 % and 11.6 % The density of laminated wood 
from A. religiosa, F. uhdei and A. acuminata compared to sawn timber from A. 
religiosa increased by 34.8 %. The ignition time of the laminated wood of A. religiosa, 
F. uhdei and A. acuminata compared to the sawn timber of A. religiosa, which was 
constant, increased 33 %. The mass loss of the laminated wood of A. religiosa, F. 
uhdei and A. acuminate, compared to the sawn timber of A. religiosa decreased by 
7.4 %. 
 
Key words: Resistance to fire, ignition time, loss of mass, sawn wood, laminated 
wood. 
 
Introducción 
 
La madera modificada es la respuesta técnica para controlar los rasgos de 
variabilidad entre especies y para disminuir la heterogeneidad estructural de la 
madera aserrada. La madera laminada reconstituye la geometría irregular de los 
troncos de donde proviene la madera aserrada y modera su anisotropía. Además, 
reparte, cuando no los elimina, los defectos estructurales como nudos y desviación 
de la fibra naturalmente presentes en el plano leñoso. Información sobre estas 
tecnologías se puede consultar en Shmulsky y Jones (2011). 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 6 
La madera aserrada es combustible. En consecuencia, el ingeniero en tecnología 
de la madera necesita conocer la resistencia de estos materiales cuando son 
expuestos al fuego. Entre otros parámetros, la densidad, el tiempo en que se inicia 
la ignición y la pérdida de masa ocasionada por el proceso de combustión, son 
indicadores que pueden orientar en el cálculo y diseño de productos y estructuras 
donde la madera juega un papel sustancial (Friquin, 2011). 
 
Para determinar los parámetros mencionados y así medir índices acerca de la 
resistencia al fuego, se han desarrollado normas de ensayo cuyo objetivo es el de 
uniformizar los datos experimentales y poder comparar resultados entre 
investigaciones. Estas técnicas son complejas en su implementación, onerosas y 
demandan especímenes de laboratorio de dimensiones similares a las de uso 
práctico (International Organizationfor Standardization, 2012a). 
 
Otra perspectiva de investigación en ciencias de la madera es implementar 
configuraciones especiales para fines de experimentación. Igualmente, la 
comparación de resultados entre especies, en este caso, de resistencia al fuego, 
permite ampliar su selección adecuada para soluciones ingenieriles. En el 
Laboratorio de Mecánica de la Madera, de la Universidad Michoacán de San Nicolás 
de Hidalgo, se han desarrollado protocolos para modificar madera con tratamientos 
de laminado (Sotomayor et al., 2015). Además, el Laboratorio reporta un protocolo 
experimental para estudiar el comportamiento al fuego de probetas de pequeñas 
dimensiones (Sotomayor y Carrillo, 2017). 
 
El tiempo de ignición es el lapso requerido para establecer la flama sostenida en la 
superficie de una muestra expuesta a un flujo de calor incidente y es un factor 
importante para evaluar el comportamiento de combustión de los materiales. Cuanto 
más corto sea el tiempo de ignición, más inflamable será el material (Boonmee y 
Quintiere, 2002; Xu et al., 2015). 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 7 
Como resultado de la exposición de la madera al fuego, la disminución de la sección 
efectiva, expresada como pérdida de masa en un elemento estructural, puede servir 
como indicador de la vocación de una especie para su empleo en estructuras y 
productos confeccionados con madera. La literatura sobre el comportamiento al 
fuego de la madera reporta que la pérdida de masa es proporcional a la densidad 
de la madera (Friquin, 2011; Rocha y Landesmann, 2016). De tal forma, que, si se 
examinan maderas con densidades diferentes, se puede observar esta tendencia. 
 
La investigación propone a manera de hipótesis, que el laminado de madera es un 
tratamiento que aumenta el tiempo de ignición y disminuye la pérdida de masa 
cuando la madera es expuesta al fuego. En este contexto, la investigación tuvo por 
objetivo determinar estas dos variables para comparar la resistencia al fuego de 
madera aserrada y laminada. 
 
Para esto, se implementó un protocolo experimental para comparar la resistencia al 
fuego de madera aserrada de Abies religiosa versus la madera laminada de A. 
religiosa, Fraxinus uhdei y Alnus acuminata. 
 
Materiales y métodos 
 
El material experimental provino de madera acondicionada y empleada en las líneas 
de investigación que se desarrollan en el Laboratorio de Mecánica de la Madera, de 
la Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera, dependiente de la 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, en Morelia, México. La madera 
se recolectó en aserraderos en el Estado de Michoacán (19° 10 07 Latitud norte, 
101° 53 59 Longitud oeste), México. El taxón botánico de las especies fue 
identificado en el Laboratorio mencionado. 
 
La estrategia experimental consistió en realizar pruebas de resistencia al fuego con 
dos grupos de 15 probetas. El primero estuvo compuesto por madera serrada de A. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 8 
religiosa y el segundo por madera laminada de A. religiosa, Fraxinus uhdei y Alnus 
acuminata. 
 
Las probetas fueron almacenadas durante 24 meses en una cámara de 
acondicionamiento con una temperatura de 20 °C (± 1 °C) y una humedad relativa 
del aire de 65 % (± 2 %), hasta lograr un peso constante. Todas las probetas se 
elaboraron solamente con madera de albura y se revisó que estuviesen libres de 
anomalías de crecimiento y de madera de duramen. Las dimensiones de las 
probetas fueron para la madera aserrada de A. religiosa: 0,02 m x 0,02 m x 0,48 m, 
y para la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata, las dimensiones 
fueron 0,017 m x 0,018 m x 0,48 m. Las probetas y sus componentes estuvieron 
orientas en las direcciones radial, tangencial y longitudinal con respecto al plano 
leñoso. 
 
La densidad y el contenido de humedad de la madera aserrada se calcularon en 
dos grupos complementarios de 15 probetas cada uno, con dimensiones de la 
sección transversal similares a las de las probetas para las pruebas de resitencia al 
fuego. La longitud para ambos grupos fue de 0,060 m. Todas las probetas estaban 
orientadas respectivamente en las direcciones radial, tangencial y longitudinal 
(International Organization for Standardization, 2012b). Para cada probeta, la 
densidad de la madera al momento del ensayo se determinó de acuerdo con la 
norma ISO 13061-2:2014 (International Organization for Standardization, 2014a). El 
contenido de humedad de la madera se calculó por el método de diferencia de pesos 
según la norma ISO 13061-1:2014 (International Organization for Standardization, 
2014b). 
 
Fabricación de madera laminada 
 
La fabricación de las probetas de madera laminada siguió el procedimiento utilizado 
por Sotomayor et al. (2015). Para la fabricación de las probetas de madera 
laminada, se posicionaron cinco tabletas de acuerdo a la estructura mostrada en la 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 9 
Figura 1. Para adherir las tabletas, se aplicaron 2,5 kg m-2 de pegamento de 
contacto a base de resina de poliacetato de vinilo, repartidos en las cuatro caras 
interiores de las probetas, correspondientes al plano longitudinal-radial. 
 
Figura 1. Estructura de las probetas de madera laminada. R: dirección radial; T: 
dirección tangencial; L: dirección longitudinal. 
 
Una vez armadas las probetas, se posicionaron en un dispositivo ad-hoc y se 
prensaron en la dirección tangencial, hasta que las viguetas alcanzaron una altura 
o espesor uniforme de 0,017 m. Con el objetivo de que el adhesivo solidificara, el 
tiempo de prensado fue de 48 horas en ambiente de laboratorio (Temperatura de 
20 °C y humedad relativa del aire de 65 %). Finalmente, las probetas de madera 
laminada, se almacenaron durante tres meses en la cámara de acondicionamiento 
con las condiciones de temperatura y de humedad relativa del aire antes citadas, 
hasta que su peso fue constante. 
 
 
 
Tableta 1: A. acuminata 
Tableta 2: F. uhdei 
Tableta 5: A. acuminata 
Tableta 4: F. uhdei 
Tableta 3: A. religiosa 
Líneas de pegamento 
 
Tableta 1 
Tableta 2 
Tableta 5 
Tableta 4 
Tableta 3 
R 
T 
L 
0,017 m 
0,48 m 
0,018 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 10 
Pruebas de comportamiento al fuego 
 
Se preparó un dispositivo de ensayo que consistió en un mechero de gas y dos 
soportes para las probetas (Figuras 2a y 2b). Entre los soportes se posicionó la 
probeta de tal forma que la llama del mechero impactara en la dirección transversal 
de la probeta. 
 
 
Figura 2. a) Esquema del dispositivo para las pruebas de comportamiento al fuego 
(Sotomayor y Carrillo, 2017); b) Fotografía de las pruebas de comportamiento al 
fuego de una probeta de madera A. religiosa. 
 
La metodología implementada para las pruebas de comportamiento al fuego 
consistió en las siguientes etapas: 
 
1. Se midieron el peso y las dimensiones de la probeta. 
 
2. La probeta se posicionó en el dispositivo para las pruebas de comportamiento al 
fuego (Figuras 2a y 2b). La orientación fue la dirección radial coincidiendo con el 
flujo vertical de la flama. 
 
3. La probeta se expuso durante dos minutos al fuego directo de la flama de 9 cm 
de altura de un mechero de laboratorio tipo Meker-Fisher, con regulación de aire y 
de gas, con quemador de 0,03 m de diámetro y temperatura máxima de 1300 °C. 
0,09 m 
0,44 m Probeta 
Mechero 
Soportes 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 11 
4. Con un cronómetro, se midió el tiempo necesario para que apareciera la ignición 
en al menos las tres caras de la probeta expuestas a la flama. 
 
5. Transcurridos dos minutos, la probeta se retiró de la flama y se paró su 
combustiónen una cama de arena. 
 
6. La madera carbonizada de la probeta se retiró y se midió el peso de la probeta 
después de la exposición al fuego (Figura 3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Diagrama de la probeta después de la exposición al fuego. R = Dirección 
radial, T = Dirección tangencial; L = Dirección longitudinal. 
 
Cálculos 
 
La densidad aparente de la madera al momento del ensayo se calculó con la fórmula 
(1) (International Organization for Standardization, 2014a): 
 
ρCH = ( 
P
V ) (1) 
 
Donde: 
ρCH = Densidad de la madera (kg m-3) 
P = Peso de la probeta (kg) 
V = Volumen de la probeta (m-3) 
Zona carbonizada 
L/2 L/2 
Zona de expansión de la flama 
T 
L 
Zona carbonizada R 
L 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 12 
El contenido de humedad de la madera se calculó con la fórmula (2) (Dietsch et al., 
2015): 
 
CH = ( 
P1 - P2
P2
 ) X 100 (2) 
 
Donde: 
CH = Contenido de humedad de la madera (%) 
P1 = Peso de la probeta en estado húmedo (kg) 
P2 = Peso de la probeta en estado seco (kg) 
 
La pérdida de masa de la probeta ocasionada por la exposición al fuego se calculó 
con la fórmula (3) (Yuksel et al., 2014). 
 
Δm = ( Pat - Pdt
Pat
 ) X 100 (3) 
 
Donde: 
Δm = Pérdida de masa (%) 
Pat = Peso de la probeta antes de tratamiento (kg) 
Pdt = Peso de la probeta después de tratamiento (kg) 
 
Diseño experimental 
 
Las variables de respuesta fueron el tiempo de ignición (tign) y la pérdida de masa 
(Δm). La densidad de la madera (ρCH) se consideró variable de referencia. Se 
calcularon los estadísticos media (x̅), desviación estándar (σ) y el coeficiente de 
variación (CV). Los resultados de la madera aserrada de A. religiosa se contrastaron 
con los de la madera laminada de A. religiosa, F. ondee y A. acuminata. 
 
Para esto, se calcularon el sesgo (S) y curtosis (C) para las variables tign y Δm. 
Cuando las pruebas de normalidad y de igualdad de varianzas fueron satisfactorias, 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 13 
se realizaron pruebas t de Student de diferencias de medias de muestras 
independientes para un nivel del 95 % de confianza. En caso contrario, se realizaron 
pruebas no paramétricas de Kruskal-Wallis de diferencias de medianas (X), para un 
nivel del 95 % de confianza. En ambos casos, la hipótesis nula x̅1+ x̅2 = 0, se 
contrastó con la hipótesis alterna x̅1+ x̅2 ≠ 0. Los subíndices 1 y 2 representan el 
valor correspondiente a las variables de respuesta antes y después de la exposición 
al fuego. Se efectuaron pruebas con 15 réplicas (probetas por especie), totalizando 
60 observaciones para cada una de las variables. Para el análisis de madera 
aserrada versus madera laminada, la especie A. religiosa se seleccionó porque 
forma parte del armado de la madera laminada y es la de más baja densidad, en 
comparación con F. uhdei y A. acuminata. 
 
Resultados y análisis 
 
El contenido de humedad de la madera fluctuó entre 11,2 % y 11,6 %, con un 
coeficiente de variación del 4,1 %. De tal forma que este parámetro de referencia se 
consideró uniforme y sin influencia en el análisis de los resultados. 
 
A manera de ilustración de los resultados, la Figura 4 muestra las probetas de 
madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata después de ser limpiada 
la zona carbonizada. 
 
Los resultados se analizan desde tres perspectivas. Primeramente, se comparan 
las diferencias aritméticas de la densidad, del tiempo de ignición y de la pérdida de 
masa de madera serrada de A. religiosa versus madera laminada de A. religiosa, F. 
uhdei y A. acuminata (Tabla 1). Con una segunda perspectiva, se examinan los 
resultados de las pruebas de normalidad y de diferencia de medias y/o medianas, 
del tiempo de ignición y de la pérdida de masa (Tabla 2). Finalmente se discuten las 
tendencias del tiempo de ignición y de la pérdida de masa de los resultados de esta 
investigación, en comparación con los reportados por Sotomayor y Carrillo (2017) y 
presentados como referencia en la Tabla 3. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 14 
 
 
Figura 4. Probetas después de la limpieza de la zona carbonizada de madera 
laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata. 
 
La densidad de la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata en 
comparación con la madera aserrada de A. religiosa aumentó 34,8 %. En cambio, 
el coeficiente de variación de la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. 
acuminata en comparación con la madera aserrada de A. religiosa disminuyó 57,4 
%. 
 
El tiempo de ignición de la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata 
en comparación con la madera aserrada de A. religiosa, el cual fue constante, 
aumentó 33 %. La comparación del coeficiente de variación de la madera laminada 
de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata con el de la madera aserrada de A. religiosa 
es difícil de cuantificar dado que se observó un tiempo de ignición constante. 
 
La pérdida de masa de la madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata 
en comparación con la madera aserrada de A. religiosa disminuyó 7,4 %. De la 
misma manera, el coeficiente de variación de la madera laminada de A. religiosa, F. 
uhdei y A. acuminata en comparación con la madera aserrada de A. religiosa 
disminuyó 41,3 %. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 15 
Tabla 1. Densidad, del tiempo de ignición y de la pérdida de masa de madera 
aserrada de A. religiosa y de madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. 
acuminata. 
 ρCH tign Δm 
 (kg m-3) (s) (%) 
 Madera aserrada de A. religiosa. 
x̅ 431,3 10,0 5,4 
σ 26,2 0,0 0,6 
CV 6,1 0,0 10,9 
 Madera laminada de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata. 
(x̅) 581,8 13,3 5,0 
σ 15,3 1,1 0,3 
CV 2,6 8,0 6,4 
ρCH = Densidad; tign = Tiempo de ignición; Δm = Pérdida de masa; x̅ = Media; σ = 
Desviación estándar; CV = Coeficiente de variación en porciento. 
 
Tabla 2. Resultados pruebas de normalidad y de diferencia de medias y/o medianas. 
Material S C P 
 tign 
Madera aserrada de A. religiosa 0,0 0,3094 - 
Madera laminada de A. religiosa, 
F. uhdei y A. acuminata. 
0,0 0,5542 < 0,0001* 
 Δm 
Madera aserrada de A. religiosa 0,4780 2,0830† - 
Madera laminada de A. religiosa, 
F. uhdei y A. acuminata. 
1,6160 0,8017 0,0175††* 
tign = Tiempo de ignición; Δm = Pérdida de masa; S = Sesgo; C = Curtosis; P = 
Valor calculado; * Valor menor que 0,05 concluye que existe una diferencia 
estadísticamente significativa con un nivel del 95 % de confianza; † = Valor fuera 
del intervalo [-2, +2], indica desviación significativa de la normalidad; †† = Prueba 
de Kruskal-Wallis. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 16 
Los valores del sesgo de las distribuciones de las muestras para las variables 
tiempo de ignición y pérdida de masa mostraron normalidad. Con excepción de la 
madera aserrada de A. religiosa, los valores de la curtosis verificaron la normalidad 
en la distribución de las muestras observadas (Tabla 2). 
 
En el mismo contexto, para contrastar los tiempos de tiempo de ignición, y con 
excepción de la madera aserrada, las pruebas de diferencias de medias y/o de 
medianas, resultaron en diferencias estadísticamente significativas (P ≤ 0,05). 
Igualmente, para la pérdida de masa, las diferencias fueron estadísticamente 
significativas (P ≤ 0,05). 
 
Tiempo de ignición 
 
Desde otro punto de vista, la Figura 5 muestra el posicionamiento y la tendencia del 
tiempo de ignición (tign) de los resultados de esta investigación, en comparación con 
los reportados por Sotomayor y Carrillo (2017) y presentados como referencia en la 
Tabla 3. Es importante mencionar que la configuración de las pruebas de esta 
investigación es similar a la de los autores citados.Así, el tiempo de ignición de las 
maderas de referencia se incrementa proporcionalmente a su densidad. De modo 
similar, se observó un aumento en el tiempo de ignición para la madera laminada, 
proporcional al aumento de la densidad y en comparación al de la madera laminada. 
 
Pérdida de masa 
 
La Figura 6 explica el posicionamiento y la tendencia de la pérdida de masa (Δm) 
de los resultados de esta investigación en comparación con los de maderas 
mexicanas reportados igualmente por Sotomayor y Carrillo (2017) y presentados en 
la Tabla 3. La pérdida de masa de las probetas disminuyó a medida que la densidad 
de la madera aumenta. Y esta tendencia concuerda con la reportada por Sotomayor 
y Carrillo (2017). Cuando se densifica madera laminada, su pérdida de masa 
disminuye, es decir, el material mejora su resistencia al fuego. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 17 
Tabla 3. Densidad, tiempo de ignición y pérdida de masa de cinco especies 
reportadas por Sotomayor y Carrillo (2017). 
Especie ρCH tign Δm 
 (kg m-3) (s) (%) 
1 Tabebuia rosea 613 8,0 5,3 
2 Andira inermis 737 12,3 3,6 
3 Juglans pyriformis 773 22,9 3,5 
4 Quercus spp. 866 29,9 2,6 
5 Cordia elaeagnoides 996 34,4 2,0 
ρCH = Densidad; tign = Tiempo de ignición; Δm = Pérdida de masa. 
 
 
 
Figura 5. Posicionamiento y tendencia del tiempo de ignición (tign) de los resultados 
de esta investigación en comparación con los de Sotomayor y Carrillo (2017) 
presentados en la Tabla 3. La leyenda de estos datos corresponde a la numeración 
de la misma Tabla. 
 
 
1
2
3
4
5
0
10
20
30
40
300 500 700 900 1100
t ig
n
(s
)
ρCH (kg m-3)
Sotomayor y Carrillo (2017)
Madera aserrada A. religiosa
Madera laminada tres especies
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 18 
 
Figura 6. Posicionamiento y tendencia de la pérdida de masa (Δm) de los resultados 
de esta investigación en comparación con los de Sotomayor y Carrillo (2017) 
presentados en la Tabla 3. La leyenda de estos datos corresponde a la numeración 
de la misma Tabla. 
 
Conclusiones 
 
El tiempo de ignición aumenta proporcionalmente a la densidad. En contraste, la 
pérdida de masa decrece. Así, se concluye que el laminado de madera es un 
tratamiento que aumenta el tiempo de ignición y disminuye la pérdida de masa 
cuando la madera es expuesta al fuego. Estas desigualdades pueden ser 
aritméticas y no coinciden necesariamente con las diferencias estadísticas. 
 
Los resultados de esta investigación son concluyentes pero restringidos para las 
condiciones experimentales particulares al procedimiento experimental propuesto. 
Para su aplicación práctica en diseño de estructuras y productos de madera, se 
recomienda realizar ensayos utilizando piezas de madera con dimensiones 
próximas a las de empleo. 
 
 
 
1
2
3
4
5
0
2
4
6
300 500 700 900 1100
Δm
 (
%
)
ρCH (kg m-3)
Sotomayor y Carrillo (2017)
Madera aserrada A. religiosa
Madera laminada tres especies
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 19 
Agradecimientos 
 
A los alumnos de la Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera de la 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, por su colaboración en los 
trabajos de laboratorio. La investigación fue patrocinada por la Universidad 
Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 
 
Referencias 
 
Boonmee, N., & Quintiere, J. G. (2002). Glowing and flaming autoignition of wood. 
Proceedings of the Combustion Institute, 29(1), 289-296. doi: 10.1016/S1540-
7489(02)80039-6 
 
Dietsch, P., Franke. S., Franke, B., Gamper. A., & Winter, S. (2015). Methods to 
determine wood moisture content and their applicability in monitoring concepts. 
Journal of Civil Structural Health Monitoring, 5(2), 115-127. doi: 10.1007/s13349-
014-0082-7 
 
Friquin, K. (2011). Material properties and external factors influencing the charring 
rate of solid wood and glue-laminated timber. Fire and Materials, 35(5), 303-327. 
doi: 10.1002/fam.1055 
 
International Organization for Standardization (ISO). (2012a). ISO 834-1:1999/Amd 
1:2012. Fire Resistance Tests. Elements of Building Construction. Part 1: General 
Requirements. Geneva: International Organization for Standardization. 
https://www.iso.org/standard/54878.html 
 
International Organization for Standardization (ISO). (2012b). ISO 3129:2012. 
Wood. Sampling methods and general requirements for physical and mechanical 
testing of small clear wood specimens. Geneva: International Organization for 
Standardization. https://www.iso.org/standard/52489.html 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 20 
International Organization for Standardization (ISO). (2014a). ISO 13061-2:2014. 
Wood. Determination of density for physical and mechanical tests. Geneva: 
International Organization for Standardization. 
http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber
=60064 
 
International Organization for Standardization (ISO). (2014b). ISO 13061-1:2014. 
Wood. Determination of moisture content for physical and mechanical tests. Geneva: 
International Organization for Standardization. 
http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber
=60063 
 
Rocha, M. A., & Landesmann, A. (2016). Combustion properties of Brazilian natural 
wood species. Fire and Materials, 40(2), 219-228. doi: 10.1002/fam.2281 
 
Shmulsky, R., & Jones, P. D. (2011) Front Matter, in Forest Products and Wood 
Science. Oxford: Wiley-Blackwell. doi: 10.1002/9780470960035.fmatter 
 
Sotomayor Castellanos, J. R., & Carrillo Gómez, M. I. (2017). Comportamiento al 
fuego de cinco especies mexicanas. Estudio comparativo. Investigación e Ingeniería 
de la Madera, 13(2), 4-00. https://www.researchgate.net/ 
 
Sotomayor Castellanos, J. R. et al. (2015). Madera laminada de Pinus 
pseudostrobus. Caracterización dinámica con métodos no destructivos. 
Investigación e Ingeniería de la Madera. 11(3):4-34. https://www.academia.edu/ 
 
Yuksel, M., Baysal, E., & Toker, H. (2014). Combustion characteristics of oriental 
beech wood impregnated with commonly used borates. Wood Research, 59(1), 39-
50. http://www.woodresearch.sk/intro.php 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 21 
Xu, Q. F., Chen, L. Z., Harries, K. A., Zhang, F. W., Liu, Q., & Feng, J. H. (2015). 
Combustion and charring properties of five common constructional wood species 
from cone calorimeter tests. Construction and Building Materials, 96, 416-427. doi: 
10.1016/j.conbuildmat.2015.08.062 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 22 
 
Caracterización dinámica de madera laminada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos1 
 
Faustino Ruiz Aquino2 
 
Resumen 
 
El objetivo de la investigación fue fabricar probetas de madera laminada 
combinando madera de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata y determinar sus 
módulos dinámicos por ultrasonido y ondas de esfuerzo. Se prepararon 32 probetas 
de madera aserrada de las tres especies y se midió su densidad y la velocidad de 
ultrasonido y de ondas de esfuerzo. Después, con la madera de estas probetas se 
fabricaron pequeñas vigas laminadas y se repitió el procedimiento. Así, se 
calcularon los módulos dinámicos con las dos técnicas y los módulos específicos 
correspondientes. El factor de variación se consideró el tratamiento a la madera 
aserrada al transformarla en madera laminada. Los resultados indican que el 
coeficiente de variación de la densidad de la madera laminada disminuyó en 
comparación con el de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata. La investigación 
demostró además que el módulo específico es particular a cada especie y a la 
maderalaminada. Se concluye que las velocidades del ultrasonido y de ondas de 
esfuerzo, y los módulos dinámicos son diferentes según la técnica empleada para 
su determinación. Los valores del ultrasonido son mayores comparativamente con 
los de ondas de esfuerzo. 
 
Palabras clave: A. religiosa, F. uhdei, A. acuminata, ultrasonido, ondas de esfuerzo, 
densidad de la madera, módulo de elasticidad. 
 
 
1 Profesor, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. madera999@yahoo.com 
2 Profesor. Universidad de la Sierra de Juárez, México. ruiz.aquino@unsij.edu.mx 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 23 
Abstract 
 
The objective of the research was to produce laminated wood samples combining 
A. religiosa, F. uhdei and A. acuminata wood and to determine their dynamic 
modules by ultrasound and stress waves. Thirty-two specimens of sawn wood were 
prepared from all three species and their density and velocity of ultrasound and 
stress waves were measured. Then, with the wood of these specimens, small 
laminated beams were made and the procedure was repeated. Thus, the dynamic 
modules were calculated with the two techniques and the corresponding specific 
modules. The variation factor was considered the treatment to the sawn wood when 
transforming it into laminated wood. The results indicate that the coefficient of 
variation of the density of the laminated wood decreased in comparison with that of 
A. religiosa, F. uhdei and A. acuminata. The research also showed that the specific 
module is particular to each species and laminated wood. It is concluded that the 
speeds of the ultrasound and stress waves, and the dynamic modules are different 
according to the technique used for their determination. The values of ultrasound are 
higher compared to those of stress waves. 
 
Key words: A. religiosa, F. uhdei, A. acuminata, ultrasound, stress waves, density 
of wood, modulus of elasticity. 
 
Introducción 
 
Debido a la forma y tamaño de los árboles, existen limitaciones en las dimensiones 
de la sección transversal y en la longitud de madera aserrada que complique su 
empleo en productos utilitarios. Este problema puede solucionarse reconstituyendo 
piezas fabricadas con placas de madera, orientadas en la dirección longitudinal y 
consolidadas con un adhesivo apropiado para un uso específico (Walker, 2006). 
Así, las dimensiones y propiedades mecánicas de la “madera laminada" están solo 
restringidas por las restricciones de fabricación, manipulación y transporte (Kandler 
et al., 2015). 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 24 
Los beneficios principales de esta tecnología son la reducción de la heterogeneidad 
natural de la madera, la diversificación de las dimensiones y formas de diseño, así 
como el aprovechamiento de especies de baja apreciación tecnológica (López et 
al., 2013). Entre otras, una aplicación de la madera laminada es la fabricación de 
vigas y columnas para estructuras de madera (Icimoto et al., 2016). En el mismo 
contexto, árboles con fustes difícilmente aprovechables para madera aserrada y 
especies de rápido crecimiento, pueden ser beneficiados en productos útiles para 
el diseño ingenieril y arquitectural (Tenorio et al., 2011). 
 
Por otra parte, una de las ventajas técnicas más significativas de la madera 
laminada es que al colocar estratégicamente láminas de diferentes especies y/o 
calidades de madera, es posible fabricar un producto con propiedades físicas y 
mecánicas controladas (Rahayu et al., 2015). Sin embargo, la madera laminada 
presenta la inconveniencia de utilizar una gran cantidad de adhesivo durante su 
fabricación, que puede representar hasta 20 % de su masa total (Daoui et al., 2011). 
El adhesivo es un componente con importantes implicaciones técnicas y 
económicas en la elaboración de madera laminada, y su costo puede representar 
incluso la mitad de su precio (De Melo y Del Menezzi, 2015). 
 
Una vez fabricada la madera laminada, el cálculo ingenieril requiere datos 
experimentales de sus propiedades físicas y mecánicas. Estas características, 
antes de convertirse en parámetros de ingeniería, se rigen entre otros factores, por 
las cualidades de las especies de madera utilizada, por los procesos de fabricación 
y de control de calidad y finalmente, por la aplicación racional de estos productos 
(Lam, 2001). 
 
El módulo dinámico es uno de los parámetros que permiten a la madera laminada 
ser comparativamente un material de sustitución de las vigas y/o columnas de 
madera aserrada que se encuentra comúnmente en el marcado de materiales de 
construcción (Lam, 2001). Otro factor importante en ingeniería de la madera, son 
las características estéticas de la especie que constituyen las caras de las vigas o 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 25 
columnas y mejoran la apreciación del usuario. De tal forma, que propiedades de 
resistencia mecánica equivalentes a las de la madera aserrada, combinadas con la 
apariencia natural de especies estéticamente apreciadas, se prospecta como una 
solución práctica para el desarrollo de madera de ingeniería. En este caso, de 
madera laminada, la cual puede ser también empleada en la fabricación de muebles 
(Ozarska, 1999). 
 
La caracterización mecánica de la madera implica determinar una serie de 
propiedades asociadas con su comportamiento estructural. Puede realizarse 
utilizando piezas de tamaño completo o pequeños especímenes libres de defectos. 
Los resultados de la caracterización con piezas de tamaño completo proporcionan 
información sobre la calidad real de la madera actualmente en el mercado, pero 
revelan poco sobre el verdadero potencial de una especie. Otro enfoque en el 
estudio de la madera laminada es su caracterización con probetas pequeñas para 
determinar el potencial mecánico de la especie y simular su comportamiento en 
condiciones experimentales de laboratorio. Así, con esta perspectiva, se puede 
hacer una comparación de los resultados obtenidos de la madera de varias especies 
y procedencias (Rodrigo et al., 2013). 
 
En el mismo contexto, la madera laminada, ha sido estudiada desde diferentes 
puntos de vista. Entre otros, se pueden citar tratamientos de termocompresión 
(Arruda y Del Menezzi, 2016), de protección (Örs et al., 2007; Keskin, 2009), y otros 
factores que influyen en su rendimiento, como es el tipo de adhesivo empleado (De 
Melo y Del Menezzi, 2015; Gaborik et al., 2016), la calidad de la madera utilizada 
(Daoui et al., 2011; Hermoso et al., 2015) y la incorporación de nuevas especies 
para su uso en madera laminada (Rahayu et al., 2015; Bal, 2016). 
 
Las técnicas dinámicas con carácter no destructivo han sido utilizadas para 
caracterizar madera laminada. De Souza et al. (2011) emplearon ondas de esfuerzo 
para medir la velocidad de onda y determinar el módulo dinámico de madera 
aserrada y laminada de Pinus oocarpa. Zhou et al. (2013) emplearon igualmente 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 26 
ondas de esfuerzo para medir la velocidad de onda y determinar el módulo dinámico 
de madera laminada fabricada con pliegos de Populus euramericana. Sotomayor et 
al. (2015) aplicaron ultrasonido y ondas de esfuerzo para medir velocidades de onda 
y determinar módulos dinámicos de Pinus pseudostrobus. De Melo y Del Menezzi 
(2016) emplearon ultrasonido para medir la velocidad de onda y determinar el 
módulo dinámico de madera laminada de Schizolobium amazonicum. Por otra parte, 
Teles et al. (2010); Teles y Del Menezzi (2010), Teles et al. (2013) y Rahayu et al. 
(2015) emplearon pruebas no destructivas de vibraciones transversales para 
determinar el módulo dinámico en madera laminada. 
 
Haciendo abstracción de otros factores que influyenen la resistencia mecánica de 
madera laminada, los autores citados reportan la dificultad para comparar 
resultados derivados de diferentes configuraciones experimentales y/o de probetas 
observadas con distintas dimensiones. Así, es difícil concluir si el valor del módulo 
dinámico de la madera laminada aumenta en comparación con el de las especies 
que la constituyen. De tal forma, que es necesario ponderar los resultados 
particulares de cada investigación por un parámetro común que uniformice los datos 
para su mejor interpretación práctica. Esta idea ha sido desarrollada por Ashby 
(2010) al desarrollar el concepto de índice material. 
 
Un índice material es la combinación de las propiedades físico-químicas de un 
material, las cuales caracterizan su rendimiento para una aplicación específica y 
tiene por objeto estandarizar los valores particulares determinados 
experimentalmente. Un significativo índice material de una madera propone una 
mejor resistencia en relación a su densidad y una buena apreciación como material 
de ingeniería (Ashby, 2010). Entre otros indicadores de calidad de los materiales de 
construcción, el índice material que relaciona su módulo dinámico con su densidad 
y nombrado módulo especifico es un indicador de la calidad de la madera para usos 
específicos (Sotomayor et al., 2010). 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 27 
Abies religiosa (Kunth Schltdl. et Cham.), Fraxinus uhdei (Wenz.) Lingelsh y Alnus 
acuminata subsp. arguta (Schltdl.) Furlow son especies endémicas de México. Las 
características tecnológicas de su madera están reportadas por Tamarit y López, 
(2007), Silva et al. (2010) y Sotomayor (2015). La madera de A. religiosa se 
caracteriza por su empleo generalizado en la industria de la construcción y su baja 
valoración tecnológica. En cambio, F. uhdei y A. acuminata son maderas apreciadas 
para su transformación en productos de alto valor agregado. De tal forma, que su 
combinación en el armado de madera laminada es una propuesta viable. 
 
El objetivo de la investigación fue fabricar probetas de madera laminada 
combinando madera de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata y determinar sus 
módulos dinámicos por ultrasonido y ondas de esfuerzo. 
 
Materiales y métodos 
 
Se recolectó madera de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata en aserraderos del 
Estado de Michoacán (19° 10 07 Latitud norte, 101° 53 59 Longitud oeste), 
México y se prepararon 32 probetas de cada especie. Estas probetas se definen 
como madera aserrada. La madera se almacenó durante 24 meses en una cámara 
de acondicionamiento con una temperatura de 20 °C (± 1 °C) y una humedad 
relativa del aire de 65 % (± 2 %) hasta que el peso de la madera fue constante. Las 
dimensiones de estas probetas fueron de 0,02 m × 0,02 m de sección transversal y 
con longitud de 0,32 m en las direcciones radial, tangencial y longitudinal, 
respectivamente y conforme a la norma ISO 3129: 2012 (International Organization 
for Standardization, 2012). 
 
Para la determinación de la densidad de la madera (International Organization for 
Standardization, 2014b) y de su contenido de humedad (International Organization 
for Standardization, 2014a). Se prepararon tres lotes adicionales de 32 probetas 
correspondientes a cada una de las especies, con dimensiones de 0,02 m × 0,02 m 
× 0,06 m. Estas probetas tuvieron características similares y provenían del mismo 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 28 
lote de madera que se destinó al tratamiento. La madera no contenía anomalías 
estructurales ni defectos de crecimiento. Para fines de comparación, se consideró 
que la humedad fue constante y, en consecuencia, este factor no influyó en los 
resultados. Una vez fabricadas las probetas de madera laminada, se calcularon su 
densidad y contenido de humedad adaptando las normas citadas. 
 
La estrategia experimental consistió en determinar la densidad de la madera, y 
realizar pruebas de ultrasonido y de ondas de esfuerzo. Primeramente, en probetas 
de madera aserrada y después de fabricar madera laminada, determinar 
nuevamente la densidad y realizar una segunda serie de pruebas de ultrasonido y 
de ondas de esfuerzo. Una vez realizada la primera serie de pruebas con probetas 
de madera aserrada, las probetas se recortaron en láminas con espesor de 0,00327 
m, un ancho de 0,01765 m y largo de 0,49 m en la dirección longitudinal. 
 
Para la fabricación de las probetas de madera laminada, se posicionaron las 
tabletas de acuerdo a la estructura mostrada en la Figura 1. Para adherir las 
tabletas, se aplicaron 2,5 kg m-2 de pegamento de contacto a base de resina de 
poliacetato de vinilo, repartidos en las cuatro caras interiores de las probetas, 
correspondientes al plano longitudinal-radial. Una vez armadas las probetas, se 
posicionaron en un dispositivo ad-hoc y se prensaron en la dirección tangencial, 
hasta que las viguetas alcanzaron una altura o espesor uniforme de 0,017 m. Con 
el objetivo de que el adhesivo solidificara, el tiempo de prensado fue de 48 horas en 
ambiente de laboratorio (temperatura de 20 °C y humedad relativa del aire de 65 
%). Finalmente, las probetas de madera laminada, se almacenaron durante tres 
meses en la cámara de acondicionamiento con las condiciones antes citadas de 
temperatura y de humedad relativa del aire, hasta que su peso fue constante. 
 
Esta estrategia se seleccionó considerando que trabajos como los de Nadir y 
Nagarajan (2014) y Wang et al. (2003), fabrican diferentes tipologías de madera 
laminada compuesta de chapas para sus investigaciones. Sin embargo, las pruebas 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 29 
de laboratorio las realizan con probetas que modelan el comportamiento de 
pequeñas vigas. 
 
Figura 1. Estructura de las probetas de madera laminada. L: dirección longitudinal. 
 
Las pruebas de ultrasonido consistieron en suministrar un impulso ultrasónico en 
transmisión directa en la dirección longitudinal de la probeta. El tiempo de 
transmisión del ultrasonido se midió directamente con el aparato SylvatestDuo 
posicionado en un dispositivo diseñado especialmente para pruebas no destructivas 
(Figura 2a). Para esto, se colocaron los sensores emisor y receptor en los extremos 
de la probeta. La velocidad del ultrasonido se calculó con el cociente de la longitud 
de las probetas y el tiempo de transmisión. El módulo dinámico se calculó con la 
fórmula (1) propuesta por Brémaud (2012): 
 
Eus = vus
2 ρCH (1) 
 
Donde: 
Eus = Módulo dinámico por ultrasonido (N m-2) 
voe = Velocidad del ultrasonido (m s-1) 
ρCH = Densidad (kg m-3) 
 
 
Tableta 1: A. acuminata 
Tableta 2: F. uhdei 
Tableta 5: A. acuminata 
Tableta 4: F. uhdei 
Tableta 3: A. religiosa 
Líneas de pegamento 
L 
0,32 m 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 30 
 
Figura 2. Dispositivos para pruebas de a) ultrasonido y b) ondas de esfuerzo. 
 
Las pruebas de ondas de esfuerzo consistieron en medir el tiempo de transmisión 
de onda a través de la longitud de la probeta. Para las pruebas se empleó el aparato 
Metriguard239A posicionado en un dispositivo diseñado especialmente para 
pruebas no destructivas (Figura 2b). Con la longitud de las probetas y el tiempo de 
transmisión, se calculó la velocidad de onda. El módulo dinámico se calculó con la 
fórmula (2) propuesta por Dackermann et al. (2014): 
 
Eoe = voe
 2 ρCH (2) 
 
Donde: 
Eoe = Módulo dinámico por ondas de esfuerzo (N m-2) 
voe = Velocidad de las ondas de esfuerzo (m s-1) 
ρCH = Densidad (kg m-3) 
 
El módulo específico se calculó con la fórmula (3) propuesta por Ashby (2010): 
 
Eesp = 
Eus
ρCH
 ; 
Eoe
ρCH
 (3) 
 
Donde: 
Eesp = Módulo específico de la madera (m2 s-2) 
Eus = Módulo dinámico por ultrasonido(N m-2) 
a b 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 31 
Eoe = Módulo dinámico por ondas de esfuerzo (N m-2) 
ρCH = Densidad de la madera a un contenido de humedad CH (kg m-3) 
 
Diseño experimental 
 
Las variables de respuesta fueron las densidades, las velocidades del ultrasonido y 
de ondas de esfuerzo, los módulos dinámicos y los módulos específicos. El factor 
de variación fue el tratamiento a la madera aserrada al transformarla en madera 
laminada. Para estas variables se calcularon la media (x̅), la desviación estándar 
(σ) y el coeficiente de variación (CV) y se realizaron pruebas de normalidad 
calculando el sesgo (S) y la curtosis (C). Para el módulo especifico por ultrasonido 
y por ondas de esfuerzo se calculó solamente la media (x̅) y se contrastó según la 
técnica de terminación: ultrasonido versus ondas de esfuerzo.. 
 
Para contrastar las velocidades y los módulos dinámicos según la técnica de 
ensayo, se realizaron pruebas de diferencias de medias para muestras 
independientes con un nivel de confianza de 95 % (α = 0,05). La hipótesis nula 
x̅1+x̅2 = 0, se contrastó con la hipótesis alterna x̅1+x̅2 ≠ 0. Los subíndices 1 y 2 
representan valores de los métodos de ultrasonido y ondas de esfuerzo. 
 
Para diferenciar los datos y facilitar el análisis de resultados, las tres especies 
estudiadas y la madera laminada fabricada con ellas, cuando es pertinente son 
nombradas materiales. Además, para distinguir las variables correspondientes a las 
pruebas de ultrasonido y ondas de esfuerzo, son utilizados los subíndices “us” y “oe” 
respectivamente. 
 
Resultados y discusión 
 
La Tabla 1 presenta las densidades, las velocidades del ultrasonido y de ondas de 
esfuerzo, y los módulos dinámicos para madera aserrada de A. religiosa, F. uhdei y 
A. acuminata y de madera laminada. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 32 
Para las variables de respuesta, los valores promedio, desviaciones estándar y 
coeficientes de variación de A. religiosa, F. uhdei y A. acuminata (Tabla 1) son 
similares a los reportados en la bibliografía para estas especies por Sotomayor 
(2015). Particularmente, los módulos dinámicos son ligeramente mayores a los 
módulos de elasticidad estáticos reportados por Tamarit y López (2007) y Silva et 
al. (2010) los cuales fueron determinados con pruebas en condiciones de carga 
estática. Estas diferencias entre módulos dinámicos y estáticos son ocasionadas 
por la velocidad de la solicitación, lo cual, al aumentar, provoca la participación de 
las propiedades viscoelásticas de la madera, induciendo así, un aumento en su 
rigidez aparente (Bowyer et al., 2007). 
 
Para todas las muestras los valores del sesgo (-2 < S < +2) y curtosis (-2 < C < +2) 
verificaron que sus distribuciones fueran normales. En contraste, los valores P < 
0,05 de las pruebas de diferencias de medias entre las técnicas de ensayo, 
confirmaron diferencias estadísticamente significativas entre las velocidades y los 
módulos dinámicos de las dos muestras. 
 
Densidades 
 
La densidad de la madera laminada fue mayor 34,5 % que la de madera aserrada 
de A. religiosa. Sin embargo, fue menor 10,4 % que la de F. uhdei y 1,2 % en relación 
a la de A. acuminata. En la densidad de la madera laminada está incluido el peso 
adicional del adhesivo seco que contienen las probetas de madera laminada, el cual 
representó 3,3 % del peso total de las probetas. 
 
Uno de los objetivos de fabricar madera laminada es la homogenización de sus 
propiedades físicas, en este caso, la densidad (Daoui et al., 2011). Los resultados 
de la Tabla 1 muestran que, para la madera laminada, el coeficiente de variación de 
la densidad disminuyó hasta 30 % en comparación con el de A. religiosa y en menor 
proporción para F. uhdei (22,2 %) y A. acuminata (4,8 %). 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 33 
Tabla 1. Densidades, velocidades del ultrasonido y de ondas de esfuerzo y módulos 
dinámicos. 
 Abies religiosa Fraxinus uhdei Alnus acuminata Madera laminada 
ρCH (kg m-3) 
x̅ 415 623 565 576 
σ 24,67 33,36 23,62 23,97 
CV 5,94 5,35 4,18 4,16 
vus (m s-1) 
x̅ 6204 4515 4778 4694 
σ 427 389 318 279 
CV 6,88 8,61 6,67 5,95 
Eus (MN m-2) 
x̅ 7258 13183 12833 12706 
σ 1000 1423 1639 1379 
CV 13,78 10,79 12,78 10,85 
voe (m s-1) 
x̅ 3754 3939 4240 4184 
σ 256 133 214 115 
CV 6,82 3,37 5,06 2,75 
Eoe (MN m-2) 
x̅ 5849 9802 10694 10081 
σ 526 1135 1113 597 
CV 8,99 11,57 10,41 5,92 
ρCH = Densidad; vus = Velocidad del ultrasonido; Eus = Módulo dinámico por 
ultrasonido; voe = Velocidad de ondas de esfuerzo; Eoe = Módulo dinámico por 
ondas de esfuerzo; x̅ = Media; σ = desviación estándar; CV = Coeficiente de 
variación. 
 
 
 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 34 
Velocidades 
 
Las velocidades del ultrasonido fueron mayores que las de ondas de esfuerzo. Para 
la madera aserrada de A. religiosa 65,3 %, para F. uhdei 14,6 % y para A. acuminata 
12,7 %. De la misma forma, para la madera laminada, la velocidad del ultrasonido 
fue 10,9 % mayor en comparación con la velocidad de ondas de esfuerzo (Tabla 1). 
Esta variación entre las velocidades del ultrasonido y de ondas de esfuerzo en 
función de la densidad, se visualiza en la Figura 3. En efecto, las dos velocidades 
de A. religiosa se diferencian de las de los otros materiales. 
 
 
Figura 3. Posicionamiento de las velocidades del ultrasonido (vus) y de ondas de 
esfuerzo (voe) en función de la densidad (ρCH). 
 
El valor promedio de la velocidad de las ondas de esfuerzo de la madera laminada 
de esta investigación es similar al reportado por Zhou et al. (2013) para madera 
laminada (ρCH = 540 kg m-3) de Populus euramericana de 4420 m s-1. También, son 
similares a los de De Souza et al. (2011) quienes reportan velocidades de onda de 
esfuerzo en madera laminada de Pinus oocarpa (ρCH = 717 kg m-3) y Pinus kesiya 
(ρCH = 712 kg m-3) que van de 4687 a 4775 m s-1. 
Módulos dinámicos 
 
Madera laminada
A. religiosa
F. uhdei
A. acuminata
Madera laminadaA. religiosa F. uhdei
A. acuminata
3000
4000
5000
6000
7000
400 500 600 700
v u
s,
 v
oe
(m
 s
-1
)
ρCH (kg m-3)
Ultrasonido
Ondas de esfuerzo
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 35 
Los módulos dinámicos por ultrasonido fueron mayores que los módulos por ondas 
de esfuerzo (Figura 4). Para A. religiosa 19,4 %, para F. uhdei 25,6 %, para A. 
acuminata 16,7 % y para la madera laminada 26 % (Tabla 1). Los módulos 
dinámicos son determinados con las Fórmulas (1) y (2) en las cuales están implícitas 
las densidades y las velocidades del ultrasonido y de las ondas de esfuerzo. Así, su 
combinación resulta en un posicionamiento relativo entre los cuatro materiales 
estudiados. 
 
 
Figura 4. Posicionamiento de los módulos dinámicos por ultrasonido (Eus) y por 
ondas de esfuerzo (Eoe) en función de la densidad (ρCH). 
 
En pruebas de flexión estática, Burdurlu et al. (2007) y Erdil et al. (2009) reportan 
una mejora en los valores del módulo de elasticidad estático de piezas de madera 
laminada, en comparación con los del módulo de elasticidad estático de madera 
aserrada de la especie con que se fabricó el material compuesto. 
 
Los resultados de esta investigación son diferentes. Para las dos técnicas, el módulo 
dinámico de la madera laminada mejora en comparación con el de madera aserrada 
de A. religiosa y es relativamente similar y/o menor a los de F. uhdei y A. acuminata 
(Figura 4). En el caso de estudio, el efecto de la especie parece resaltar las 
diferencias, inferencia que coincide con la reportada por Erdil et al. (2009). En 
Madera laminada
A. religiosa
F. uhdeiA. acuminata
Madera laminada
A. religiosa
F. uhdei
A. acuminata
5000
7500
10000
1250015000
400 500 600 700
E
us
, E
oe
(M
N
 m
-2
)
ρCH (kg m-3)
Ultrasonido
Ondas de esfuerzo
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 36 
efecto, para madera de Fagus orientalis (ρCH = 600 kg m-3), no obstante el 
incremento en la densidad, el módulo de elasticidad estático fue menor que el 
correspondiente a la madera laminada (ρCH = 650 kg m-3). En cambio, la variación 
en la magnitud del módulo de elasticidad estático no es clara para Pinus sylvestris 
(ρCH = 460 kg m-3) y Populus nigra (ρCH = 330 kg m-3) igualmente con un incremento 
en la densidad de la madera laminada. 
 
Los resultados de la presente investigación coinciden con los de Burdurlu et al. 
(2007) quienes reportan resultados combinados entre el módulo de elasticidad 
estático de Fagus orientalis (ρCH = 703 kg m-3) y Poplar nigra (ρCH = 400 kg m-3) y 
los módulos correspondientes a diferentes combinaciones de estas especies en el 
armado de madera laminada. Igualmente, Nadir y Nagarajan (2014) no encontraron 
diferencias estadísticamente significativas entre el módulo de elasticidad estático de 
la madera aserrada y el de laminada para pruebas de flexión estática con Hevea 
brasiliensis (ρCH = 605 kg m-3). 
 
Módulos específicos 
 
La Figura 5 construida a partir de los resultados de la Tabla 1, presenta los módulos 
específicos por ultrasonido y ondas de esfuerzo de los cuatro materiales estudiados. 
 
En la industria de la construcción, la madera sólida funciona como elemento 
estructural, con el objetivo técnico de minimizar peso y optimizar las propiedades de 
resistencia. El índice material de la madera interpreta su capacidad elástica 
ponderada por su densidad. Una de las aplicaciones básicas de este indicador es 
como referencia para la selección de materiales en el proceso de diseño. 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 37 
 
Figura 5. Módulos específicos (Eesp) por ultrasonido y ondas de esfuerzo de los 
cuatro materiales estudiados. 
 
El módulo específico es particular a cada material. Las especies que mostraron altos 
valores poseen un potencial de calidad para su empleo en la industria de la 
construcción y en aplicaciones donde las propiedades acústicas son importantes. 
En este caso, la madera laminada mejoró este parámetro en comparación con los 
de A. religiosa y F. uhdei. Sin embargo, es menor en comparación con el de A. 
Acuminata. 
 
Conclusiones 
 
Los resultados de velocidades del ultrasonido y de ondas de esfuerzo, y los módulos 
dinámicos calculados son diferentes según la técnica empleada para su 
determinación. Los valores del ultrasonido son mayores comparativamente con los 
de ondas de esfuerzo. 
 
El módulo dinámico de la madera laminada mejora en comparación con el de 
madera aserrada de A. religiosa y es relativamente similar y/o menor a los de F. 
uhdei y A. acuminata. 
17,50
14,09
15,73
18,93
22,06
17,49
21,16
22,71
10 15 20 25
Madera laminada
A. religiosa
F. uhdei
A. acuminata
Eesp (m2 s-2)
Ultrasonido Ondas de esfuerzo
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 38 
Los resultados de esta investigación y su contrastación con los de la literatura 
sugieren considerar los resultados caso por caso. El incremento y/o decremento del 
módulo dinámico dependen, por una parte, de la configuración de las pruebas, y por 
otra, de factores de variación como la especie y/o la combinación de diferentes 
especies utilizadas, el adhesivo aplicado, así como el acomodo y las características 
de los componentes de la madera laminada. 
 
Los resultados de la investigación están restringidos por su determinación 
empleando probetas de pequeñas dimensiones. Para fines de cálculo ingenieril de 
elementos estructurales, es recomendable realizar experiencias con probetas de 
tamaño similar a las dimensiones reales de empleo. 
 
Agradecimientos 
 
A los alumnos de la Facultad de Ingeniería en Tecnología de la Madera de la 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, por su colaboración en los 
trabajos de laboratorio. La investigación fue patrocinada por la Coordinación de la 
Investigación Científica, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 
México. 
 
Referencias 
 
Arruda, L. M., & Del Menezzi, C. H. S. (2016). Properties of a Laminated Wood 
Composite Produced with Thermomechanically Treated Veneers. Advances in 
Materials Science and Engineering, 2016, 1-9. doi: 10.1155/2016/8458065 
 
Ashby, M. F. (2010). Materials selection in mechanical design. Oxford: Butterworth 
Heinemann. 
http://jpkc.fudan.edu.cn/picture/article/255/1c/8c/8a256ed84a98beafbd225ea6936e
/43f6d2e4-9479-4872-9970-f70754fce954.pdf 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 39 
Bal, B. C. (2016). Some technological properties of laminated veneer lumber 
produced with fast-growing Poplar and Eucalyptus. Maderas: Ciencia y Tecnología, 
18(3), 413- 424. doi: 0.4067/S0718-221X2016005000037 
 
Burdurlu, E., Kilic, M., Ilce, A. C., & Ozan, U. (2007). The effects of ply organization 
and loading direction on bending strength and modulus of elasticity in laminated 
veneer lumber (LVL) obtained from beech (Fagus orientalis L.) and lombardy poplar 
(Populus nigra L.). Construction and Building Materials, 21(8), 1720-1725. doi: 
0.1016/j.conbuildmat.2005.05.002 
 
Bowyer, J. L., Shmulsky, R., & Haygreen, J. G. (2007). Forest Products and Wood 
Science. Hoboken: Wiley. 576 p. 
 
Brémaud, I. (2012). Acoustical properties of wood in string instruments soundboards 
and tuned idiophones: Biological and cultural diversity. Journal of the Acoustical 
Society of America, 131(1), 807-818. doi: 10.1121/1.3651233 
 
Dackermann, U., Crews, K., Kasal, B., Li, J., Riggio, M., Rinn, F., & Tannert, T. 
(2014). In situ assessment of structural timber using stress-wave measurements. 
Materials and Structures, 47(5), 787-803. doi: 10.1617/s11527-013-0095-4 
 
Daoui, A., Descamps, C., Marchal, R., & Zerizer, A. (2011). Influence of veneer 
quality on beech LVL mechanical properties. Maderas: Ciencia y Tecnología, 13(1), 
69-83. doi: 10.4067/S0718-221X2011000100007 
 
De Melo, R. R., & Del Menezzi, C. H. S. (2015). Influence of Adhesive Type on the 
Properties of LVL Made from Paricá (Schizolobium amazonicum Huber ex. Ducke) 
Plantation Trees. Drvna Industrija, 66(3), 205-212. doi: 10.5552/drind.2015.1438 
 
De Melo, R. R., & Del Menezzi, C. H. S. (2016). Ultrasound nondestructive method 
to predict physical-mechanical properties of LVL made from Schizolobium 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 40 
amazonicum. Ciência Florestal, 26(1), 263-272. 
http://www.scielo.br/pdf/cflo/v26n1/0103-9954-cflo-26-01-00263.pdf 
 
De Souza, F., Del Menezzi, C. H. S., & Bortoletto J., G. (2011). Material properties 
and nondestructive evaluation of laminated veneer lumber (LVL) made from Pinus 
oocarpa and P. kesiya. European Journal of Wood and Wood Products, 69(2), 183-
192. doi: 10.1007/s00107-010-0415-0 
 
Erdil, Y. Z., Kasal, A., Zhang, J., Efe, H., & Dizel, T. (2009). Comparison of 
mechanical properties of solid wood and laminated veneer lumber fabricated from 
Turkish beech, Scotch pine, and Lombardy poplar. Forest Products Journal, 59(6), 
55-60. https://www.researchgate.net/ 
 
Gaborik, J., Gaff, M., Ruman, D., Zaborsky, V., Kasickova, V., & Sikora, A. (2016). 
Adhesive as a Factor Affecting the Properties of Laminated Wood. Bioresources, 
11(4), 10565-10574. doi: 10.15376/biores.11.4.10565-10574 
 
Hermoso, E., Mateo, R., Cabrero, J. C., & Fernández-Golfín, J. I. (2015). Evaluación 
y análisis de propiedades estructurales de productos de madera. Informes de la 
Construcción, 67(537), 1-9. doi: 10.3989/ic.13.061 
 
Icimoto, F. H., Calil N., C., Ferro, F. S., Borges de M., L., Christoforo, A.L., Rocco 
L., F. A., & Calil J., C. (2016). Influence of Lamellar Thickness on Strength and 
Stiffness of Glued Laminated Timber Beams of Pinus oocarpa. International Journal 
of Materials Engineering, 6(2), 51-55. https://www.researchgate.net/ 
 
International Organization for Standardization. (2012). ISO 3129:2012. Wood. 
Sampling methods and general requirements for physical and mechanical testing of 
small clear wood specimens. Geneve: International Organization for 
Standardization. https://www.iso.org/standard/52489.html 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 41 
International Organization for Standardization. (2014a). ISO 13061-1:2014. Wood. 
Determination of moisture content for physical and mechanical tests. Geneve: 
International Organization for Standardization. 
http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber
=60063 
 
International Organization for Standardization. (2014b). ISO 13061-2:2014. Wood. 
Determination of density for physical and mechanical tests. Geneve: International 
Organization for Standardization. 
http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber
=60064 
 
Kandler, G., Füssl, J., Serrano, E., & Eberhardsteiner, J. (2015). 
Effective stiffness prediction of GLT beams based on stiffness distributions of 
individual lamellas. Wood Science and Technology, 49(6), 1101-1121. doi: 
10.1007/s00226-015-0745-5 
 
Keskin, H. (2009). Impact of impregnation chemical on the bending strength of solid 
and laminated wood materials. Materials and Design, 30(3), 796-803. doi: 
10.1016/j.matdes.2008.05.043 
 
Lam, F. (2001). Modern structural wood products. Progress in Structural Engineering 
and Materials, 3(3), 238-245. doi: 10.1002/pse.79 
 
López Y., F. N., Polanco T., C., & Bermúdez E. J. C. (2013). Caracterización 
mecánica estructural para veinte combinaciones de madera laminada encolada. 
Colombia Forestal, 16(2), 138-157. 
http://revistas.udistrital.edu.co/ojs/index.php/colfor/article/view/3918/6982 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 42 
Nadir, Y., & Nagarajan, P. (2014). The behavior of horizontally glued laminated 
beams using rubber wood. Construction and Building Materials, 55, 398-405. doi: 
10.1016/j.conbuildmat.2014.01.032 
 
Örs, Y., Keskin, H., Atar, M., & Çolakoğlu, M. (2007). Effects of impregnation with 
Imersol-aqua on the modulus of elasticity in bending of laminated wood materials. 
Construction and Building Materials, 21(8), 1647-1655. doi: 
10.1016/j.conbuildmat.2006.05.033 
 
Ozarska, B. (1999). A review of the utilization of hardwoods for LVL. Wood Science 
and Technology, 33(4), 341-351. doi: 10.1007/s002260050120 
 
Rahayu, I., Denaud, L., Marchal, R., & Darmawan, W. (2015). Ten new poplar 
cultivars provide laminated veneer lumber for structural application. Annals of Forest 
Science, 72(6), 705-715. doi: 10.1007/s13595-014-0422-0 
 
Rodrigo, B. G., Esteban, L. G., de Palacios, P., García-Fernández, F., & Guindeo, 
A. (2013). Physico-mechanical characterization of Abies alba Miller wood from the 
Spanish Pyrenees using clear specimens. Informes de la Construcción, 65(530), 
213-218. doi: 10.3989/ic.12.049 
 
Silva G., J. A., Fuentes T., F. J., Rodríguez A., R., Torres A., P. A., Lomelí R., M. G., 
Ramos Q., J., Waitkus, C., & Richter, H. G. (2010). Fichas técnicas sobre 
características tecnológicas y usos de maderas comercializadas en México. México: 
Comisión Nacional Forestal. 
 
Sotomayor C., J. R. (2015). Banco FITECMA de características físico-mecánicas de 
maderas mexicanas. Morelia: Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 
https://www.researchgate.net/ 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 43 
Sotomayor C., J. R. et al. (2015). Madera laminada de Pinus pseudostrobus. 
Caracterización dinámica con métodos no destructivos. Investigación e Ingeniería 
de la Madera, 11(3), 4-34. https://www.academia.edu/ 
 
Sotomayor C., J. R., Guridi Gómez, L. I., & García Moreno, T. (2010). Características 
acústicas de la madera de 152 especies mexicanas. Velocidad del ultrasonido, 
módulo de elasticidad, índice material y factor de calidad. Base de datos. 
Investigación e Ingeniería de la Madera, 6(1), 3-32. https://www.researchgate.net/ 
 
Tamarit U., J. C., & López Torres, J. L. (2007). Xilotecnología de los principales 
árboles tropicales de México. San Martinito: Instituto Nacional de Investigaciones 
Forestales, Agrícolas y Pecuarias. 264 p. 
 
Teles, R. F., Del Menezzi, C. H. S., De Souza, R. M., & De Souza, F. (2010). Effect 
of nondestructive testing of laminations on the bending properties of glulam beams 
made from louro-vermelho (Sextonia rubra). Cerne, 16(1), 77-85. 
http://www.redalyc.org/pdf/744/Resumenes/Abstract_74415015009_2.pdf 
 
Teles, R. F., Del Menezzi, C. H. S., De Souza, F., & De Souza, R. M. (2013). 
Theoretical and experimental deflections of glued laminated timber beams made 
from a tropical hardwood. Wood Material Science & Engineering, 8(2), 89-94. doi: 
10.1080/17480272.2012.700644 
 
Tenorio, C., Moya, R., & Muñoz, F. (2011). Comparative study on physical and 
mechanical properties of laminated veneer lumber and plywood panels made of 
wood from fast-growing Gmelina arborea trees. Journal of Wood Science, 57(2), 
134-139. doi: 10.1007/s10086-010-1149-7 
 
Wang, X., Ross, R. J., Brashaw, B. K., Verhey, S. A., Forsman, J. W., & Erickson, J. 
R. (2003). Flexural properties of laminated veneer lumber manufactured from 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 44 
ultrasonically rated red maple veneer. Madison: Forest Products Laboratory. 
https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplrn/fplrn288.pdf 
 
Walker, J. C. F. (2006). Primary Wood Processing. Dordrecht: Springer. 596 p. doi: 
10.1007/1-4020-4393-7 
 
Zhou, Z. R., Zhao, M. C., Wang, Z., Wang, B. J., & Guan, X. (2013). Acoustic Testing 
and Sorting of Chinese Poplar Logs for Structural LVL Products. Bioresources, 8(3), 
4101-4116. 
http://ojs.cnr.ncsu.edu/index.php/BioRes/article/view/BioRes_08_3_4101_Zhou_Ac
oustic_Testing_Chinese_Poplar/2207 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 45 
 
Resistencia al fuego de madera densificada 
 
Javier Ramón Sotomayor Castellanos1 
 
María Pilar Giraldo Forero2 
 
Resumen 
 
La madera y sus productos derivados, dadas sus características físico-químicas, 
son materiales combustibles. En consecuencia, la industria de la madera necesita 
conocer cómo se comportan estos materiales cuando son expuestos al fuego. El 
objetivo de la investigación fue determinar el tiempo de ignición y la pérdida de masa 
de madera aserrada y densificada de Gyrocaupus americanus. Se prepararon 15 
probetas de madera aserrada y 15 de madera densificada y se sometieron a 
pruebas de reacción al fuego. Para la densidad y la pérdida de masa, se 
encontraron diferencias estadísticamente significativas entre la madera aserrada de 
G. americanus y la densificada. No así para el tiempo de ignición. En comparación 
con los de la madera aserrada, el tiempo de ignición de la madera densificada 
aumenta 2,9 % y disminuye la pérdida de masa en 18,9 %. Los resultados son del 
mismo orden que los reportados en la literatura. Estos aspectos son muy 
importantes cuando se evalúa la resistencia al fuego de elementos constructivos de 
madera. Sin embargo, para mejores comparaciones de los datos experimentales, 
es recomendable realizar pruebas adicionales con protocolos normalizados. 
 
Palabras clave: Densidad de la madera, tiempo de ignición, pérdida de masa, 
madera aserrada, combustible. 
 
 
 
1 Profesor. Universidad Michoacana de SanNicolás de Hidalgo. madera999@yahoo.com 
2 Investigadora. Universitat Politècnica de Catalunya, España. pilar.giraldo@incafust.cat 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 46 
Abstract 
 
Wood and its by-products, given their physical-chemical characteristics, are 
combustible materials. Consequently, the wood industry needs to know how these 
materials behave when exposed to fire. The objective of the investigation was to 
determine the ignition time and mass loss of sawn and densified wood of 
Gyrocaupus americanus. 15 sawnwood and 15 densified wood specimens were 
prepared and subjected to fire reaction tests. For density and mass loss, statistically 
significant differences were found between G. americanus and densified wood. Not 
so for the ignition time. Compared with sawn wood, the ignition time of the densified 
wood increases by 2.9 % and the loss of mass decreases by 18.9 %. The results are 
of the same order as those reported in the literature. These aspects are very 
important when evaluating the fire resistance of wooden construction elements. 
However, for better comparisons of the experimental data, it is advisable to perform 
additional tests with standard protocols. 
 
Key words: Density of wood, time of ignition, mass loss, lumber, fuel. 
 
Introducción 
 
El densificado de la madera incrementa artificialmente su relación peso-volumen, 
mejora sus propiedades higroscópicas y aumenta su resistencia mecánica y al 
biodeterioro. Los tratamientos de densificado de la madera, de tipo higro-termo-
mecánico, son de carácter eco-sustentable y pueden ser clasificados desde tres 
perspectivas. La que tiene por objeto el plastificado de la madera, la que pretende 
la estabilización dimensional de la madera y la que tiene por propósito incrementar 
sus propiedades mecánicas. Para lograr estos objetivos se han experimentado 
diferentes procedimientos de densificado y condiciones de ensayo (Asaba y 
Nishimura, 2001; Hayashi y Nishimura, 2001; Kubojima et al., 2004; Haller y 
Wehsener, 2004; Tang et al., 2004; Navi y Heger, 2005; Sandberg y Navi, 2007; 
Navi y Pizzi, 2015). 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 47 
Por su parte, la madera aserrada es combustible e inflamable, como lo son también 
todos sus productos derivados. En consecuencia, la industria de la madera necesita 
conocer cómo se comporta este material cuando es expuesto al fuego. Entre otros 
parámetros, la densidad, el tiempo en que se inicia la ignición y la pérdida de masa 
ocasionada por la combustión son indicadores que pueden orientar en el cálculo y 
diseño de productos y estructuras donde la madera juega un papel sustancial 
(Grexa y Lübke, 2001; Ragan et al., 2016) 
 
El tiempo de ignición es el lapso requerido para que el material inicie la combustión, 
y en el caso de materiales inflamables, alcance una llama auto sostenida y es un 
factor importante para evaluar la reacción al fuego de los materiales. El tiempo de 
ignición es proporcional a la densidad de la madera (Harada, 2001; Rocha y 
Landesmann, 2016). Cuanto más corto sea el tiempo de ignición, más inflamable 
será el material (Boonmee y Quintiere, 2002; Xu et al., 2015). 
 
Como resultado de la exposición de la madera al fuego, la pérdida de masa puede 
servir como indicador de la vocación de una especie para su empleo en estructuras 
y productos confeccionados con madera. La literatura sobre el comportamiento al 
fuego de la madera reporta que la pérdida de masa depende de la especie, de la 
temperatura y del tiempo de exposición, y es proporcional a la densidad de la 
madera (Ragan et al., 2016; Friquin, 2011; Rocha y Landesmann, 2016). 
 
Existen protocolos experimentales para determinar el tiempo de ignición y la pérdida 
de masa de la madera. Entre otros se pueden citar: pruebas con horno ISO 834-1 
(International Organization for Standardization, 2012) y ASTM 119-14 (American 
Society for Testing and Materials International, 2014); ensayos con muestras en 
pequeña escala con calorímetro (Nussbaum, 1988; Tran y White, 1992); y pruebas 
con especímenes con dimensiones de servicio (Walton et al., 1996; Lennon et al., 
2000). Otra perspectiva de investigación en ciencias de la madera es implementar 
configuraciones especiales para fines de experimentación. En el Laboratorio de 
Mecánica de la Madera, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 48 
se han desarrollado protocolos para densificar madera (Sotomayor, 2016) y para 
estudiar el comportamiento al fuego de probeta a pequeña escala (Sotomayor y 
Carrillo, 2017). La presente investigación emplea los procedimientos reportados por 
estos autores. 
 
La especie Gyrocarpus americanus Jacq., es endémica de México y Centroamérica 
(Rivera, 2006) y presenta potencial para la fabricación de productos de valor 
agregado (Cordero y Boshier, 2003). Sus características físicas y mecánicas están 
reportadas por Sotomayor (2015). No se detectó información sobre su reacción y su 
resistencia al fuego. 
 
La investigación propone a manera de hipótesis, que el densificado de la madera 
aumenta el tiempo de ignición, y disminuye la pérdida de masa cuando la madera 
es expuesta al fuego. En este contexto, la investigación tuvo por objetivo determinar 
estas dos variables para comparar el comportamiento de la madera aserrada 
versus madera densificada. Igualmente, se considera que la densidad es una 
característica intrínseca de la madera de G. americanus. En cambio, la densidad de 
la madera densificada es una característica artificial. 
 
Materiales y métodos 
 
La madera de G. americanus se recolectó en el Municipio de Arteaga (18° 21 00 
N - 102° 17 00 O), del Estado de Michoacán, México. El taxón botánico de la 
especie fue identificado en el Laboratorio de Mecánica de la Madera, de la 
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 
 
Se prepararon 15 probetas de madera aserrada y 15 de madera densificada. Sus 
dimensiones fueron 0,25 m en la dirección longitudinal de la madera y 0,02 m en la 
dirección tangencial. Para las probetas de madera aserrada el espesor fue de 0,02 
m y para las probetas densificadas fue de 0,013 m. Las probetas fueron 
almacenadas durante 24 meses en una cámara de acondicionamiento con una 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 49 
temperatura de 20 °C y una humedad relativa del aire de 65 %, hasta lograr un peso 
constante. Las probetas se elaboraron con madera de albura y se revisó que 
estuviesen libres de anomalías de crecimiento y de madera de duramen. 
 
La densidad de la madera al momento del ensayo se determinó de acuerdo con la 
norma ISO 13061-2:2014 (International Organization for Standardization, 2014a). El 
contenido de humedad de la madera se calculó según la norma ISO 13061-1:2014 
(International Organization for Standardization, 2014b). 
 
Tratamiento de densificado 
 
El tratamiento de densificado de madera siguió el procedimiento utilizado por 
Sotomayor (2016) y consistió en los pasos siguientes: 
 
1. Hidratado de la madera, a temperatura de 20 °C, durante 72 horas. 
 
2. Suavizado en agua con una temperatura de 93,5 °C, durante 4 horas. 
 
3. Prensado mecánico de las probetas empleando un dispositivo ad-hoc (Figura 1). 
 
4. Moldeado al interior de un horno con una temperatura de 80 °C, durante 24 horas. 
 
5. Estabilizado en una cámara de acondicionamiento con una temperatura de 20 °C 
y con una humedad relativa del aire de 65 %, durante 60 días. 
 
Investigación e Ingeniería de la Madera 
Volumen 13, Número 3, Diciembre 2017 
 50 
 
Figura 1. Dispositivo de densificado (Sotomayor, 2016). 
 
Pruebas de reacción al fuego 
 
Las pruebas de reacción al fuego siguieron el protocolo reportado por Sotomayor