Mejora de la caracterización mecánica de la madera estructural mediante el análisis espectral de los registros del georradar

Abstract

[EN] This thesis includes the analysis, results and conclusions of the research performed in the application of the ground penetrating radar to evaluate structural timber using non-destructive methods. The main objective of this thesis is the possible application of the ground penetrating radar as a non destructive technique for improving the current visual classification of structural wood and evaluation of wooden structures to rehabilitate and reduce the discard of new structural timber sawmill. For this purpose have been tested pieces of new wood of Pinus sylvestris L, using a new methodology, which allows to be exported and applied to other species of structural timber. This new methodology is based on the analysis of the spectrum, and not on the search of the image of the defect of wood //wood's defect in the radargrama. This new methodology goes beyond what has been investigated to date regarding the ground penetrating radar and the radargrams images (where it had tried to identify defects of wood visually in the radargama: splits, knots, resin pockets...) by obtaining an image and its interpretation). It is a step forward in the study of the ground penetrating radar, as it have been studied its electromagnetic properties - spectrum of frequency- subsequently to the obtaining of the image. Which was an improvement of wood classification and its diagnosis.

Visual classification has been applied to the analysis of the wooden parts, in accordance with the provisions of the standard UNE 56544:2011. Subsequently, the radar has been applied on the surface of the wood, and finally, it has been subjected to an axial flexural strength test. Once implementation of the results was carried out, the spectra of the radargrams have been analyzed, giving rise to a result of reliability and accuracy of 97,05% in the identification of singularities present in the wood by ground penetrating radar. This high percentage obtained allows to confirm the possible application of the ground penetrating radar in evaluation of structural timber as method of non-destructive testing, of complementary and decisive way. The results would allow the reduction of the disposal of the structural timber sawmill and the use of this technique for structural evaluation structures of wood to rehabilitate on-site or in the laboratory. Finally, the possible applications of this technique and future lines of research are proposed.

[ES] En la presente tesis se recoge el análisis, resultados y conclusiones del trabajo de investigación realizado en la aplicación del georradar para evaluar madera estructural por medio de métodos no destructivos. El principal objetivo de esta tesis es la posible aplicación del georradar como técnica no destructiva para mejorar la actual clasificación visual de la madera estructural y mejorar así la evaluación de estructuras de madera a rehabilitar y reducir el descarte de madera estructural nueva en aserradero. Para ello se han ensayado piezas de madera nueva de Pinus sylvestris L, utilizando una metodología novedosa, que permite ser exportada y aplicada a otras especies de madera estructural. Esta nueva metodología se basa en el análisis del espectro, y no en la búsqueda en el radargrama de la imagen del defecto de la madera. Esta nueva metodología va más allá de lo que se ha investigado hasta la fecha respecto al georradar y las imágenes de los radargramas (donde se intentaba identificar de manera visual en el radargama defectos de la madera: nudos, fendas, bolsas de resina¿mediante la obtención de una imagen y su interpretación). Supone un paso adelante en estudios del georradar, pues se han estudiado las propiedades electromagnéticas - espectro de frecuencia- posteriormente a la obtención de la imagen. Lo cual ha supuesto una mejora de la clasificación de la madera y su diagnostico. Para el análisis de las piezas se ha aplicado la clasificación visual conforme a las disposiciones de la norma UNE 56544:2011, posteriormente se ha realizado la lectura de las piezas aplicando el georradar y por último se han sometido a un ensayo de la resistencia a flexión axial. Una vez realizada la puesta en común de los resultados se han analizado los espectros de los radargramas, dando lugar a un resultado de fiabilidad y precisión del 97,05% en la identificación a través del georradar de singularidades presentes en la madera. Este alto porcentaje obtenido permite afirmar la posible aplicación del georradar en evaluación de madera estructural como método de ensayo no destructivo de manera complementaria y determinante. Los resultados obtenidos permitirían la reducción del descarte de la madera estructural en aserradero y la utilización de esta técnica para evaluación estructural en estructuras de madera a rehabilitar in situ o en laboratorio. Finalmente se proponen las posibles aplicaciones de esta técnica y unas futuras líneas de investigación.

[CA] En la present tesi s'arreplega l'anàlisi, resultats i conclusions del treball d'investigació realitzat en l'aplicació del georradar per a avaluar fusta estructural per mitjà de mètodes no destructius. El principal objectiu d'esta tesi és la possible aplicació del georradar com a tècnica no destructiva per a millorar l'actual classificació visual de la fusta estructural i millorar així l'avaluació d'estructures de fusta a rehabilitar i reduir el descart de fusta estructural nova en serradora. Per a això s'han assajat peces de fusta nova de Pinus sylvestris L, utilitzant una metodologia nova, que permet ser exportada i aplicada a altres espècies de fusta estructural. Esta nova metodologia es basa en l'anàlisi de l'espectre, i no en la busca en el radargrama de la imatge del defecte de la fusta. Esta nova metodologia va més enllà del que s'ha investigat fins a la data respecte al georradar i les imatges dels radargrames (on s'intentava identificar de manera visual en el radargama defectes de la fusta: nucs, fendes, bosses de resina¿) per mitjà de l'obtenció d'una imatge i la seua interpretació). Suposa un pas avant en l'estudis del georradar perquè s'han estudiat les propietats electromagnètiques -espectre de freqüència- posteriorment a l'obtenció de la imatge. La qual cosa ha suposat una millora de la classificació de la fusta i el seu diagnosi.

Per a l'anàlisi de les peces s'ha aplicat la classificació visual d'acord amb les disposicions de la norma UNE 56544:2011, posteriorment s'ha realitzat la lectura de les peces aplicant el georradar i finalment s'han sotmés a un assaig de la resistència a flexió axial. Una vegada realitzada la posada en comú dels resultats s'han analitzat els espectres dels radargrames, donant lloc a un resultat de fiabilitat i precisió del 97,05% en la identificació a través del georradar de singularitats presents en la fusta. Este alt percentatge obtingut permet afirmar la possible aplicació del georradar en avaluació de fusta estructural com a mètode d'assaig no destructiu de manera complementària i determinant. Els resultats obtinguts permetrien la reducció del descart de la fusta estructural en serradora i la utilització d'esta tècnica per a avaluació estructural en estructures de fusta a rehabilitar in situ o en laboratori. Finalment es proposen les possibles aplicacions d'esta tècnica i unes futures línies d'investigació.