Propiedades físico-mecánicas de algunas maderas nativas chilenas coníferas y latifoliadas por ultrasonido

La utilización de técnicas no destructivas juega un papel importante y complementario en los procesos de caracterización de la madera. En este trabajo el objetivo fue evaluar algunas propiedades físicomecánicas de maderas nativas chilenas por medio de ultrasonido y compararlas con ensayos mecánicos tradicionales de flexión. Las maderas seleccionadas fueron cuatro latifoliadas: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) y lenga (Nothofagus pumilio), y dos coníferas: alerce (Fitzroya cupressoides) y mañío (Podocarpus nubigena). Para ésto, se utilizaron los equipos de ultrasonido Steinkamp BP5 y Panametric Epoch XT. Los resultados mostraron mayor anisotropía elástica para las latifoliadas que para las coníferas y una relativa simetría en las velocidades de propagación transversal y los módulos de corte a lo largo de las tres principales direcciones del árbol. También los valores medios de los módulos de elasticidad calculados por ultrasonido resultaron entre 25 y 47 % más altos que los medidos por ensayos mecánicos. AbstractThe non-destructive techniques are a very important tool in the process of wood characterization and evaluation. In this work, the objective is the evaluation of physical and mechanical properties of some native Chilean wood species by using the ultrasound techniques and their comparision with the results of typical mechanical tests. The selected woods were four hardwoods: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) and lenga (Nothofagus pumilio) and two softwoods: alerce (Fitzroya cupressoides) and mañío (Podocarpus nubigena). The equipment used were two types of ultrasound generators: Steinkamp BP5 and Panametric Epoch XT. The results shown a higher anisotropy for hardwoods than for softwoods, and a relatively symmetry for transversal wave propagation velocities and for shear modulus of elasticity, along the principal directions of the tree. At the same time the mean values of Young modulus of elasticity (MOE) obtained by using the ultrasound equipments were a 25-47 % higher than the same modulus measured by mechanical tests

CHARACTERIZATION OF TRANSVERSE CYLINDRICAL CAVITIES IN WOODEN BLOCKS OF THE SPECIES Cedrela odorata USING NON-DESTRUCTIVE ULTRASOUND TESTS

The main objective of the present work was to characterize the transverse cylindrical cavities of Cedrela odorata wood blocks using the non-destructive ultrasound techniques (NDT). The dispersions of acoustic wave propagation velocity (AWV) were measured and, considering the anisotropic structure of the wood,  the Hankinson model was used for modeling with 2D graphics. The results showed strong dispersion in the frontal direction depending on the diameter of the cavities, in addition to good linear relationships between them for the cavity axis. Therefore, the results support the use of NDT ultrasound techniques to assess deteriorated structural elements such as historical monuments

Transmission of optical communication signals through ring core fiber using perfect vortex beams

Orbital angular momentum can be used to implement high capacity data transmission systems that can be applied for classical and quantum communications. Here we experimentally study the generation and transmission properties of the so-called perfect vortex beams and the Laguerre-Gaussian beams in ring-core optical fibers. Our results show that when using a single preparation stage, the perfect vortex beams present less ring-radius variation that allows coupling of higher optical power into a ring core fiber. These results lead to lower power requirements to establish fiber-based communications links using orbital angular momentum and set the stage for future implementations of high-dimensional quantum communication over space division multiplexing fibers.Comment: 13 pages, 6 figure

Elastic constants of chilean Pinus radiata using ultrasound

Elastic constants of Pinus radiata were determined using ultrasound technique. In parallel, typical compression mechanical testing was carried out to compare the effectiveness of the nondestructive test using ultrasound technique. The longitudinal elastic constant values were similar to the mechanical testing (ultrasound technique was 12,8 % higher than mechanical testing), showing that ultrasound technique is a reliable and valid tool. The values for radial and tangential moduli obtained by ultrasound technique versus mechanical testing showed more differences. This may be due to the difficulty in obtaining adequate samples for mechanical testing. The symmetry of the shear modulus was revealed by ultrasound technique (Gij = Gji). Poisson’s ratios were not comparable using either method; however, values obtained by ultrasound technique were more consistent with the existing literature for Pinus species. Additionally, the elastic anisotropy of the analyzed wood samples was demonstrated through ultrasound velocity propagation in the material. It was thus possible to obtain the twelve engineering constants that characterize the mechanical behavior of wood by means of the proposed ultrasound techniqu

Propiedades físico-mecánicas de algunas maderas nativas chilenas coníferas y latifoliadas por ultrasonido Physical and mechanical properties of some chilean softwoods and hardwoods using ultrasound

La utilización de técnicas no destructivas juega un papel importante y complementario en los procesos de caracterización de la madera. En este trabajo el objetivo fue evaluar algunas propiedades físico-mecánicas de maderas nativas chilenas por medio de ultrasonido y compararlas con ensayos mecánicos tradicionales de flexión. Las maderas seleccionadas fueron cuatro latifoliadas: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) y lenga (Nothofagus pumilio), y dos coníferas: alerce (Fitzroya cupressoides) y mañío (Podocarpus nubigena). Para ésto, se utilizaron los equipos de ultrasonido Steinkamp BP5 y Panametric Epoch XT. Los resultados mostraron mayor anisotropía elástica para las latifoliadas que para las coníferas y una relativa simetría en las velocidades de propagación transversal y los módulos de corte a lo largo de las tres principales direcciones del árbol. También los valores medios de los módulos de elasticidad calculados por ultrasonido resultaron entre 25 y 47 % más altos que los medidos por ensayos mecánicos.The non-destructive techniques are a very important tool in the process of wood characterization and evaluation. In this work, the objective is the evaluation of physical and mechanical properties of some native Chilean wood species by using the ultrasound techniques and their comparision with the results of typical mechanical tests. The selected woods were four hardwoods: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) and lenga (Nothofagus pumilio) and two softwoods: alerce (Fitzroya cupressoides) and mañío (Podocarpus nubigena). The equipment used were two types of ultrasound generators: Steinkamp BP5 and Panametric Epoch XT. The results shown a higher anisotropy for hardwoods than for softwoods, and a relatively symmetry for transversal wave propagation velocities and for shear moduli of elasticity, along the principal directions of the tree. At the same time the mean values of Young moduli of elasticity (MOE) obtained by using the ultrasound equipments were a 25-47 % higher than the same moduli measured by mechanical tests

Propiedades físico-mecánicas de algunas maderas nativas chilenas coníferas y latifoliadas por ultrasonido

The non-destructive techniques are a very important tool in the process of wood characterization and evaluation. In this work, the objective is the evaluation of physical and mechanical properties of some native Chilean wood species by using the ultrasound techniques and their comparision with the results of typical mechanical tests. The selected woods were four hardwoods: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) and lenga (Nothofagus pumilio) and two softwoods: alerce (Fitzroya cupressoides) and mañío (Podocarpus nubigena). The equipment used were two types of ultrasound generators: Steinkamp BP5 and Panametric Epoch XT. The results shown a higher anisotropy for hardwoods than for softwoods, and a relatively symmetry for transversal wave propagation velocities and for shear moduli of elasticity, along the principal directions of the tree. At the same time the mean values of Young moduli of elasticity (MOE) obtained by using the ultrasound equipments were a 25-47 % higher than the same moduli measured by mechanical tests.La utilización de técnicas no destructivas juega un papel importante y complementario en los procesos de caracterización de la madera. En este trabajo el objetivo fue evaluar algunas propiedades físico-mecánicas de maderas nativas chilenas por medio de ultrasonido y compararlas con ensayos mecánicos tradicionales de flexión. Las maderas seleccionadas fueron cuatro latifoliadas: tepa (Laureliopsis philipiana), olivillo (Aextoxicon punctatum), laurel (Laurelia sempervirens) y lenga (Nothofagus pumilio), y dos coníferas: alerce (Fitzroya cupressoides) y mañío (Podocarpus nubigena). Para ésto, se utilizaron los equipos de ultrasonido Steinkamp BP5 y Panametric Epoch XT. Los resultados mostraron mayor anisotropía elástica para las latifoliadas que para las coníferas y una relativa simetría en las velocidades de propagación transversal y los módulos de corte a lo largo de las tres principales direcciones del árbol. También los valores medios de los módulos de elasticidad calculados por ultrasonido resultaron entre 25 y 47 % más altos que los medidos por ensayos mecánicos

Estudio del efecto de la dirección de medición y contenido de humedad en la velocidad de ultrasonido en madera de Pinus radiata D. Don a través de análisis de varianza

This study was carried out in order to analyse the ultrasound technique as an alternative form of assessing the structural state of different wooden buildings. This work studies the effect and relative importance of measurement direction and moisture content on ultrasound speed in wood. Radiata pine wood samples were subjected to 1 MHz longitudinal ultrasound pulses. A 22 factorial design was run in a completely random experiment. Measurement direction was the significant factor, as shown by the analysis of variance, explaining 95% of total ultrasound velocity variability. Average tangential and radial propagation speeds were between 0% and 15% moisture content, 1644 m/s and 2130 m/s, respectively. The results of this study showed that wave propagation direction is the most important factor during wood structure ultrasound evaluation. Future studies with combined planes are underway.Para analizar la técnica de ultrasonido como una alternativa en la evaluación del estado estructural de diferentes edificaciones construidas en madera, se estudió el efecto e importancia relativa de la dirección de medición y el contenido de humedad, sobre la velocidad de transmisión en este material. Para esto, se aplicaron pulsos longitudinales ultrasónicos de 1 Mhz sobre probetas de madera de Pinus radiata D. Don, bajo un procedimiento experimental que consideró la utilización de un diseño factorial 22 completamente aleatorizado. Como resultado del análisis de varianza, se determinó que dentro de los rangos de contenido de humedad y dirección de medición estudiados, este último se presenta como factor significativo, explicando el 95% de la variabilidad total observada. De hecho, la variación del contenido de humedad entre 0 y 15%, conlleva a valores de velocidad de propagación promedio de 1.644 m/s y 2.130 m/s para las direcciones tangencial y radial, respectivamente. Los resultados de este trabajo permiten concluir que al momento de realizar una evaluación mediante ultrasonido en estructuras en servicio, principalmente se debe considerar la dirección de medición como un factor determinante en el estudio; sin embargo, la efectividad de aplicación de esta técnica requiere de otros trabajos complementarios que consideren la propagación en planos mixtos de la madera. Este estudio se llevará a cabo próximamente

Estudio del efecto de la dirección de medición y contenido de humedad en la velocidad de ultrasonido en madera de pinus radiata d. don a través de análisis de varianza

Para analizar la técnica de ultrasonido como una alternativa en la evaluación del estado estructural de diferentes edificaciones construidas en madera, se estudió el efecto e importancia relativa de la dirección de medición y el contenido de humedad, so- bre la velocidad de transmisión en este material. Para esto, se aplicaron pulsos longitudinales ultrasónicos de 1 Mhz sobre pro- betas de madera de Pinus radiata D. Don, bajo un procedimiento experimental que consideró la utilización de un diseño fac- torial 22 completamente aleatorizado. Como resultado del análisis de varianza, se determinó que dentro de los rangos de con- tenido de humedad y dirección de medición estudiados, este último se presenta como factor significativo, explicando el 95% de la variabilidad total observada. De hecho, la variación del contenido de humedad entre 0 y 15%, conlleva a valores de veloci- dad de propagación promedio de 1.644 m/s y 2.130 m/s para las direcciones tangencial y radial, respectivamente. Los resulta- dos de este trabajo permiten concluir que al momento de realizar una evaluación mediante ultrasonido en estructuras en servi- cio, principalmente se debe considerar la dirección de medición como un factor determinante en el estudio; sin embargo, la e- fectividad de aplicación de esta técnica requiere de otros trabajos complementarios que consideren la propagación en planos mixtos de la madera. Este estudio se llevará a cabo próximamente.This study was carried out in order to analyse the ultrasound technique as an alternative form of assessing the structural state of different wooden buildings. This work studies the effect and relative importance of measurement direction and moisture content on ultrasound speed in wood. Radiata pine wood samples were subjected to 1 MHz longitudinal ultrasound pulses. A 22 factorial design was run in a completely random experiment. Measurement direction was the significant factor, as shown by the analysis of variance, explaining 95% of total ultrasound velocity variability. Average tangential and radial propagation speeds were between 0% and 15% moisture content, 1644 m/s and 2130 m/s, respectively. The results of this study showed that wave propagation direction is the most important factor during wood structure ultrasound evaluation. Future studies with combined planes are un- derway

Contenido de humedad en fardos de papel y cartón a través de la potencia de recepción en el rango de las microondas

The purpose of this paper is to measure the moisture content in bales of paper and cardboard through a microwave technique in the free space defined by the path of the electromagnetic wave, which in this particular work  consists on the transmitting antenna, air, sample, air and receiving antenna. Measurements were made at a laboratory scale using different test tubes that simulated bales’ characteristics with various moisture content. The interaction between the material and the microwaves is quantified by measuring the reception power within a frequency range of 3,84-12,5 GHz, and then establishing the optimal measurement frequency. In order to identify one or more calibration curves for estimating the moisture content in each bale, analysis focused on the mean distribution of the variables of interest. Results show a relationship between the reception power at different humidity contents, and that the measurements are sensible to the variability of the samples and the laboratory environment.O objetivo é medir o teor de umidade em fardos de papel e papelão usando uma técnica de micro-ondas de espaço livre. Para isso, foram realizadas medições em escala laboratorial em diferentes espécimes que simulam as características dos fardos com diferentes teores de umidade. A quantificação da interação entre o material e as microondas é alcançada através de medições da potência de recepção em uma faixa de frequência de 3,84-12,5 [GHz] e, em seguida, estabelece a freqüência de medição ideal. As informações obtidas experimentalmente são submetidas a uma fase de análise das distribuições médias das variáveis estudadas, em busca de uma ou várias curvas de calibração que permitem estimar o teor de umidade em cada fardo. Os resultados obtidos mostram uma relação entre a potência de recepção em diferentes teores de umidade, por outro lado, a variabilidade das amostras e o ambiente do laboratório influencia as mediçõesEl presente tiene por finalidad medir el contenido de humedad en fardos de papel y cartón aplicando técnica de microonda en el espacio libre definido por la trayectoria de la onda electromagnética, particularmente en este trabajo es antena transmisora, aire, muestra, aire y antena receptora. Se realizaron a escala de laboratorio mediciones en diferentes probetas que simulan las características de los fardos a distintos contenidos de humedad. La cuantificación de la interacción entre el material y las microondas se logra a través de mediciones de potencia en recepción en un rango de frecuencia de los 3,84-12,5 GHz para luego establecer la frecuencia óptima de medición. La información obtenida experimentalmente se somete a una fase de análisis de las distribuciones medias de las variables estudiadas, en busca de una o varias curvas de calibración que permitan estimar el contenido de humedad en cada fardo. Los resultados obtenidos evidencian una relación entre la potencia de recepción a diferentes contenidos de humedad, por otra parte, la variabilidad de las muestras y el ambiente del laboratorio influye en las mediciones