Medición indirecta de la madurez del culmo de guadua por medio de las vibraciones mecánicas

Abstract

Un esfuerzo importante de la industria maderera se centra en el desarrollo de ensayos robustos no destructivos para determinar las propiedades intrínsecas de la madera. En este trabajo se presenta un método indirecto para la determinación experimental de la madurez de los culmos de guadua a partir de un ensayo de vibración libre. En sistemas mecánicos, las vibraciones libres ocurren porque la energía cinética se convierte en energía potencial elástica debido a la deformación del sistema, y retorna a energía cinética repetidamente durante el movimiento. En el caso de la madera, la frecuencia natural se asocia con la rigidez propia del sistema que, a la vez, está directamente relacionada con las propiedades físico-mecánicas del culmo y estas con la madurez. En el ensayo experimental, después de un golpe sobre el culmo se captura la señal de vibración con dos sensores: un acelerómetro o un parlante; mediante la transformada rápida de Fourier se determina la frecuencia natural del culmo analizado. Los resultados obtenidos muestran que este procedimiento es viable, utilizando el parlante como sensor; en el caso del acelerómetro, se requiere más procesamiento de la señal para que sea de utilidad.

An important effort of the wood industry is focused on the development of robust non-destructive tests to predict intrinsic properties of wood. Basing on a free vibration test, an indirect method for experimental determination of culm maturity was developed. In mechanical systems, free vibrations occur because kinetic energy is converted into elastic potential energy due to deformation of the system, and it repeatedly changes back to kinetic energy during the movement. In the case of wood, the natural frequency is associated to the system rigidness which directly relates to the culm’s physical and mechanical properties and those to the culm’s maturity. In these experimental tests, after hitting a culm, the vibration signal was captured with two sensors: an accelerometer or a tiny speaker, and the natural frequency of the culm was determined using the fast Fourier transform (FFT). The results showed that the procedure using the speaker as sensor is viable; in the case of the accelerometer more signal processing is required.