TÉCNICA DE PENETROMETRÍA

1.- DEFINICIÓN

La técnica se basa en la medición de la densidad y dureza de la madera mediante un instrumento portátil conocido como penetrómetro. El instrumento es un cilindro metálico, en cuyo interior se aloja un muelle que se comprime manualmente hasta que acumula una energía potencial determinada (6 Julios en el modelo PILODYN J6). 

Cuando el muelle se libera, impulsa una varilla metálica contra la madera. Dependiendo de la de la profundidad alcanzada por la varilla, pueden predecirse valores de densidad y dureza. La punta de la varilla se cambia cada 5.000 golpes aproximadamente.

2.- FUNDAMENTOS FÍSICOS

Al accionar el dispositivo se cuantifica la penetración de la varilla metálica percutora en la madera, impulsada por la fuerza elástica del resorte, mediante una escala graduada de 40 mm de distancia máxima. La densidad se obtiene relacionando con el valor de incisión del cilindro.

Mediante el disparo de la varilla metálica sobre la madera con una energía uniforme (normalmente, 6 Julios), se obtiene una penetración de la varilla cuya profundidad se lee en una escala de 0-40 mm. A partir de la profundidad se determina la densidad de la madera y su dureza.  

La penetración de la aguja es inversamente proporcional a la densidad o estado de conservación de la madera, teniendo importancia su contenido de humedad, puesto que su mayor o menor contenido afecta a las propiedades físicas del material (Palaia, 2014).

Da valores de profundidad de penetración (mm). Los valores normales para madera en buen estado van de 9 a 12 mm, pudiendo llegar a 13 mm, dependiendo de la especie en concreto. Valores superiores a 13 mm pueden indicar degradación de la madera.

Los resultados son locales. Es decir, corresponden al área dónde se aplica el instrumento, y no a todo el elemento.

3.- VALIDEZ DE LOS RESULTADOS

En la investigación detallada en Iñiguez (2007) se estudiaron 155 muestras de pino radiata, 120 de pino laricio y 120 de pino silvestre, y se concluyó que existía un coeficiente de determinación de 0,59 entre la densidad media y la profundidad de penetración. En otra investigación similar (Notivol et al., 2008) se encontró para pino resinero un R2 de 0,73, resultado que permite usar el penetrómetro para predecir la densidad en esa especie. Sin embargo, para otros autores como Bonamini et al. (1990), la correlación obtenida entre densidad y profundidad de penetración no es en general significativa. Muchos autores proponen emplear el penetrómetro con otras técnicas no destructivas (Basterra et al., 2005; Montón, 2012). Sea cual sea el caso, las mediciones relacionadas con este instrumento atañen a la superficie de la madera, y no son útiles para piezas de gran sección.

4.- VENTAJAS

• Se puede determinar la densidad de la madera de forma rápida y no destructiva.
• Es un instrumento ligero, fácilmente transportable, y de fácil uso, pudiendo evaluar los árboles en pie o en servicio.
• La norma UNE 41805-8:2009 IN (Diagnóstico de edificios. Parte 8: Estudio patológico de la estructura del edificio. Estructuras de madera) recoge la técnica de penetrometría (Pilodyn) como una moderna técnica de clasificación por métodos no destructivos, aplicable en el ámbito del diagnóstico de madera puesta en obra.
• Es más cómodo de usar que los equipos de ultrasonidos y de resistografía.

5.- DESVENTAJAS

• La correlación de los resultados obtenidos con la densidad de la madera no es por el momento concluyente para cualquier especie de madera. En algunos casos la correlación es claramente no significativa.
• Su uso se limita a valorar el estado superficial de la pieza, hasta 40 mm de profundidad.
• Es necesario determinar el contenido de humedad a la hora de realizar los ensayos, por medio de un xilohigrómetro, debido a la influencia del contenido de humedad en las características mecánicas de la madera (Smith y Morrell, 1986).
• Muchos autores recomiendan usarlo en combinación con otras técnicas no destructivas como resistografías o ultrasonidos, a fin de contrastar y mejorar resultados.
• Es conveniente tener en cuenta la dirección en la que se está introduciendo la varilla, puesto que pueden variar los resultados.
• No proporciona valores de resistencia mecánica ni sus resultados son susceptibles de convertirse directamente en esos valores. Los resultados pueden servir para rechazar elementos, de pequeña sección, de madera nueva (en la industria) o para recomendar el refuerzo de elementos de madera antigua (en rehabilitación), pero no para clasificarlos según el sistema de clases resistentes del CTE.