MATERIALES ORGANICOS

MADERA(Esta presentacin est en proceso de elaboracin. Se basa en su mayor parte en el texto editado en Lima, Per por la Junta de Acuerdo de Cartagena, titulado Cartilla de Construccin con madera)

La madera es un material de origen orgnico constituido por el conjunto de tejidos que forman la masa de los rboles desprovistos de su corteza. COMPOSICIN: Anatmica: est constituida por clulas longitudinales y transversales que segn las funciones que desempean en el rbol tienen diferentes caractersticas. Qumica: tiene 3 compuestos bsicos, celulosa (la mayor parte), hemicelulosa y lignina. Y otros compuestos secundarios tales como, taninos, gomas, aceites, colorantes, resinas, etc. PARTES DEL RBOL Copa: ramas y hojas que forman la parte superior. A travs de las hojas los rboles respiran y realizan la fotosntesis. Las flores y frutos son reproductores. Tronco o fuste: constituido por millones de clulas leosas como las fibras, radios y vasos que desempean diferentes funciones como, sostn, conduccin y almacenamiento de sustancias de reserva. Raz: penetra el suelo, absorbe agua y nutrientes minerales y fija la planta al suelo.

Componentes del tronco Mdula: situada en el centro del tronco, constituida por clulas muertas, tiene forma cilndrica, es mas blanda que el resto de la madera que laq circunda, de ella parten los radios medulares hacia la corteza, dimetro vara de entre menos de un milmetro hasta varios centmetros segn la especie. Duramen: es la parte que se emplea en la construccin. Es llamada corazn, rodea la mdula, es mas oscura que el resto, su proporcin depende de la especie y edad del rbol. Albura: capa de color claro, es la parte viva del rbol donde circula la sabia bruta. Es la madera mas joven que con el tiempo se convierte en duramenMientra mas joven es el rbol mas abundante es la albura. Cambium: es la capa que engendra la madera, es difcil de observar a simple vista. Origina el crecimiento en grosor del tronco formando capas concntricas de clulas de madera en gran proporcin hacia el interior y clulas de corteza hacia el exterior. Peridicamente conforma los anillos de crecimiento. Corteza: capa exterior llamada suber o corcho, compuesta por clulas muertas y cumple funcin protectora. Su capa interior se llama liber y est fomada por clulas vivas por las cuales se realiza el traslado y depsito de las sustancias.

CLASIFICACIN DE LOS BOSQUES Cientficamente se clasificanpor los caracteres histolgicos de la estructura anatmica en conferas y latifoliadas o frondosas.

Conferas: pertenecen a las especies mas antiguas de bosques desarrollados en zonas fras y templadas en el extremo del hemisferio norte y en menor proporcin del hemisferio sur. Se caracterizan por la homogeneidad de las especies ( pinos, cipreses, abetos). En regiones templadas tambien existen bosques de latifoliadas pero tienen definidas las pocas de exfoliacin por las marcadas estaciones climticas donde se desarrollan. El rbol es generalmente de tronco recto, cnico hasta su pice y revestidos por las ramas. La madera es homognea constituida por clulas concntricas que conforman los anillos de crecimiento. Las hojas son resistentes, generalmente verdes todo el ao, duras en forma de aguja. El tallo y las hojas segregan resinas.

Latifoliadas: crecen en zonas tropicales de Asia, frica, Amrica y Oceana donde los bosque estn integrados por una variedad de especies que representan un gran potencial maderero, como el nogal, Ceiba, caoba, roble, cedro. De estos bosques se obtienen maderas de densidades y otras caractersticas muy diferentes. La madera de las latifoliadas es heterognea, est formada por diferentes tipos de clulas que a diferencia de las conferas presentan vasos por lo cual no se diferencias claramente los anillos de crecimiento. Las hojas tienen forma laminar, son anchas y pueden ser perennes y caducas.

En la subregin andina, aproximadamente el 50% de la superficie de los pases est cubierto por 222 millones de hectreas de bosques tropicales, en los que existen 2500 especies maderables, de las cuales muy pocas son comercializadas. El uso ha sido limitado principalmente por la carencia de conocimientos tcnicos adecuados en sus procesos de produccin, manejo, aprovechamiento, etc.

En Venezuela existe 49 millones de hectreas de bosques donde las especies mas comercializadas son, charo amarillo, apamate, mijao, saquisaqui, algarrobo, carapa, jabillo.

CARACTERSTICAS EXTERNAS DE LA MADERA

Color: originado por sustancias colorantes y otros compuestos secundarios. En general las maderas mas duras y duraderas son oscuras. Olor: producido por sustancias voltiles como resinas y aceites que en ciertas especies producen olores caractersticos. Textura: depende del tamao de los elementos anatmicos. Tiene importancia en el acabado de las piezas. Veteado: son figuras en la superficie de la madera que dependen de la disposicin, tamao forma, color y abundancia de los distintos electos anatmicos. Tiene importancia en diferenciacin y uso de la madera. Orientacin de la fibra o grano: es la direccin que siguen los elementos anatmicos longitudinales. Tiene importancia en la trabajabilidad de la madera y su comportamiento mecnico.

PROPIEDADES La descripcin de las propiedades de la madera se hace con referencia a tres direcciones principales: Longitudinal: direccin paralela al eje del rbol Radial: direccin que sigue los radios medulares desde la mdula hasta la corteza Tangencial: direccin tangencial a los anillos de crecimiento

Propiedades fsicas Peso: 500 Kg/m3 Dependen de crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco. Humedad La madera contiene: Agua libre: ocupa los espacios intercelulares, la cual es absorbida por capilaridad a travs de los vasos y desaparece despus de cierto tiempo. Agua de saturacin o higroscpica: se encuentra retenida en las paredes de las clulas entre el 0% y 30% de contenido de humedad. sta se expresa como % del peso de la madera calculada segn la siguiente frmula: CH%= Pi-Po x 100 donde Pi es el peso inicial y Po es el peso en estado anhidro en gramos Po El agua de saturacin corresponde a la humedad de la atmsfera que rodea la madera hasta encontrar el equilibrio. El contenido de agua es mayor en a albura que en el duramen. La madera cambia de volumen segn el grado de humedad, si esta recin cortada oscila entre 50% y 60%, por inhibicin puede alcanzar 250%, secada al aire entre 13% y 17% en peso.

Densidad (D)Es la relacin entre la masa (m) y el volumen (v) de la madera expresada en gr/cm3 D=m/v

La densidad de la madera se relaciona con el comportamiento de la madera frente a la absorcin y prdida de agua, el grado de variacin dimensional bajo el punto de saturacin de las fibras, el comportamiento mecnico de la madera antes los esfuerzos y su aptitud para trabajabilidad y acabado . Se puede definir como el grado de compactacin de la fibra de la madera. Esta relacionada directamente con el peso y la resistencia. Mayor densidad, significa mayor peso y resistencia general

Segn la densidad la madera puede ser:

Pesada (densa) si la densidad es mayor de 0,8 Son de alta resistencia a deformaciones, impactos, corte y ataques de plantas y animales. Su secamiento es lento y son relativamente difciles de trabajar con mquinas y herramientas. Se usan para muebles finos, columnas, vigas, escaleras, etc. Semipesada (semi-densa) si la densidad es entre 0,8 y 0,6 Sus propiedades son intermedias entre las maderas pesadas y las livianas. Como por ejemplo: el roble, la CAOBA. Por lo general las maderas semipesados se usan para muebles, marcos de puertas y armarios, para ventanas. Muy ligera: si la densidad es menor de 0,5

Contraccin e hinchamiento La madera cuando pierde agua se contrae cuya magnitud vara segn las caractersticas de la especie, las secciones y la orientacin anatmica del corte. La contraccin es mayor en la albura que en el corazn, originndose tensiones que alabean y agrietan la pieza. Para evitar problemas de contraccin es conveniente el despiece radial y utilizar con contenido de humedad prximo al que se encuentre en equilibrio con el clima del lugar. La contraccin en sentido tangencial es mnima.

El hinchamiento se produce cuando la madera absorbe humedad hasta un punto de saturacin (del 20% al 25% de agua) a partir del cual no aumenta mas el volumen aunque pueda absorber mas agua. Hay que tener en cuenta las variaciones de volumen en las piezas que sern sometidas a oscilaciones de sequedad y hmedas, dejando suficientes tolerancias para no comprometer la estabilidad de la estructura.

Dureza La dureza es la resistencia que opone la madera al desgaste, rayado, dejarse clavar. Depende de la densidad, edad, estructura y si se trabaja en sentido longitudinal o transversal de la fibra. Las maderas mas viejas son mas duras al igual que las de crecimiento lento. Son maderas duras la del bano; bastante duras el roble, acacia, almendro; algo dura el castao o el nogal; blanda el abeto, pino, sauce y muy blanda el tilo. Una madera muy hendible es el castao y hendible el roble. Resistencia al fuego La madera es un material combustible. Es usual la proteccin de las estructuras de madera contra el fuego, por el sistema de a madera perdida, simplemente mediante un sobredimensionado de las piezas.

Conductividad Por su composicin y estructura la madera es excelente aislante del calor. Esto depende de la direccin de las fibras, la densidad, la presencia de nudos, grietas y contenido de humedad. Las maderas de alto contenido de humedad son inferiores como aislantes del calor. La madera seca es mala conductora de calor y electricidad, pero hmeda s es conductora. La conductividad es mayor en el sentido longitudinal que en el radial o transversal. En general la madera es buena aislante acstica.

Propiedades mecnicas La resistencia de la madera depende de la aplicacin del esfuerzo segn la orientacin de la fibra o grano Mdulo de elasticidad (Ea): 120000Kg/cm2

Compresin perpendicular al grano La madera se comporta como un conjunto de tubos alargados presionados en sentido perpendicular a su longitud, sus secciones transversales se aplantan y sufren una disminucin de sus dimensiones bajo esfuerzos suficientemente altos. En la prctica la madera se somete a estos esfuerzos en cartelas de cerchas La resistencia es de la compresin paralela

Compresin paralela al grano La madera se comporta como un conjunto de tubos alargados que sufren la presin de una fuerza que trata de aplastarlos. Su comportamiento ante este esfuerzo es considerado dentro de su estado elstico, es decir mientras tenga capacidad de recuperar su dimensin una vez retirada la fuerza. La madera se somete a este esfuerzo en columnas, pilotes, barras internas en cerchas. La resistencia es de 100 a 900 Kg/cm2. Es de la traccin paralela

Traccin perpendicular al grano Tiene mal comportamiento pues este tipo de esfuerzo es asumido bsicamente por la lignina de la madera que cumple una funcin cementante de las fibras. La madera tiene menor resistencia a este tipo de esfuerzo en relacin con otras solicitudes. Es 3 a 4 veces menos que a traccin paralela

Traccin paralela al grano

La madera tiene buena resistencia a este tipo de esfuerzo porque las uniones longitudinales de las fibras la madera son de30 a 40 veces mas resistentes que las uniones transversales. La resistencia puede ser de 500 a1500 Kg/cm2. Es dos veces mayor que a compresin paralela.

Corte paralelo al grano Tiene mal comportamiento pues este tipo de esfuerzo bsicamente es asumido por la lignina. Corte perpendicular al grano Tiene buen comportamiento a este esfuerzo

Flexin En un elemento de la madera sometido a esfuerzo de flexin se combina la compresin paralela al grano por encima del eje neutro y la traccin paralela al grano por debajo del eje neutro. Como la madera tiene su mejor comportamiento esos esfuerzos, sta es particularmente apta a la flexin perpendicular al grano en vigas, dinteles, etc.

Eje neutro

Clasificacin por resistencia

Grupo A- Mas resistentes: densidades de 0,71 a 0,90 Grupo B- Resistencia intermedia: densidades de 0,56 a 0,70 Grupo C- Menos resistentes: densidades de 0,40 a 0,55 Clasificacin segn las normas COVENIN Las maderas pueden tener usos estructurales y no estructurales, y de acuerdo a las normas COVENIN se clasifican segn el coeficiente mximo de rotura a la flexin en muy duras (ms de 1500 K/cm2), duras (900-1500 K/cm2) y semi duras (400-900 K/cm2).

Proceso de obtencin de la maderaSiendo la madera un recurso forestal renovable es fundamental que la utilizacin de este recurso se realice en el marco de un plan de ordenamiento forestal que garantice su renovacin. El plan debe considerar aspectos tcnicos, econmicos y legales del rea de intervencin y conlleva estudios de aprovechamiento, regeneracin, proteccin e industrializacin del bosque.

Fases: 1 ExtraccinProceso de talado y desramado del rbol para luego trozar el tronco segn longitudes comerciales previstas. El cubicado real de la troza consiste en determinar el volumen de la madera segn longitudes y dimetros. Las trozas seleccionadas se apilan en un patio donde las especies susceptibles de deformaciones o ataques de hongos e insectos son tratadas temporalmente hasta que sean aserradas

2 Aserrado Es la transformacin primaria de la troza, dndole a la madera mediante sierras manuales y mecnicas una escuadra determinada para obtener piezas de grandes dimensiones o tablones. Paralelamente a la obtencin de las piezas, se van seleccionando a base de la apreciacin visual de su calidad desechando aquellas con defectos considerables. Luego son apiladas en un patio.

3 Reaserrado Es la transformacin secundaria o recortes de los tablones de madera obtenidos en el aserrado para convertirlos en piezas con secciones y largos nominales definidos, de acuerdo con el uso que se destinen. Despus de obtenidas las piezas se realiza la clasificacin visual segn su calidad y resistencia estructural, segn la especie y los defectos que presente cada una. Luego las piezas so acondicionadas de acuerdo a su utilizacin.

Defectos de la madera

Las anomalas o defectos afectan el comportamiento estructural y la apariencia de la madera

4 Secado Es el proceso mediante el cual la madera pierde agua paulatinamente, primero por evaporacin desde la superficie, que luego va acompaada por la traslacin de agua desde las capas internas a las externas por capilaridad y difusin. Se debe controlar la intensidad del secado para evitar la aparicin de defectos como grietas, rajaduras o alabeos originado por las tensiones internas las cuales se controlan tomando las precauciones estipuladas para ello.

4 Preservacin La afectacin de la madera por hongos, termitas o pulverizadores, se evita protegindola con sustancias qumicas que eviten su degradacin. Durabilidad natural

El grado de durabilidad natural de la madera depende de la especie, del lugar de crecimiento y la zona del tronco de donde proviene. La albura carece de durabilidad natural, el duramen es mas resistente porque en el crecimiento del rbol las clulas se lignifican y en sus cavidades se depositan sustancias txicas que impiden el ataque de los degradantes. Segn la durabilidad, la madera protegida de la humedad, se clasifica en:

No durable: hasta 5 aos Moderadamente durable: 5 a 20 aos Durable: 20 aos o mas

Durabilidad adquirida Para la preservacin de la madera se aplican sustancias qumicas por diversos mtodos: Brocha y aspersin Inmersin Difusin Al vaco y presin

Tipos de maderas Comercialmente tenemos las maderas macizas naturales y las maderas artificiales. La madera se usa en Venezuela mayoritariamente como revestimiento o componentes aislados en la construccin (escalones, pavimentos, marcos, puertas y ventanas) A) Tipos de Maderas naturales Las maderas de construccin, llamadas tambin maderas de corazn, se dividen en: Muy duras Coeficiente mximo de rotura a la flexin de ms de 1.500 kg/cm2, a saber: araguaney, blsamo, canalete, curarire o puy, granadillo o bano, mora, cedro, piln, clavellino, vera, etc. Duras Coeficiente mximo de rotura a la flexin de 900 a 1.500 kg/cm2, a saber: carreto o paraguatn, cartn, gateado, melero, orozul, pardillo negro, entre otros. Semiduras Coeficiente mximo de rotura a la flexin de 400 a 900 kg/cm2, a saber: angelino, apamate, caoba, hueso de pescado, laurel, majomo, melero, pino rojo, etc.

Formas comerciales -Madera Aserrada: Se trata de piezas de madera maciza obtenida por el corte con cuchillas siguiendo la direccin longitudinal de las fibras. Segn el grosor y la anchura de los elementos, as como su uso, dichas piezas se clasifican en: vigas viguetas y largueros, tablones y tablas. Tradicionalmente se usan como soportes, vigas, viguetas, correas, etc.

B) Madera artificial: Productos laminados

a) Tablero Contrachapado :Est compuesto por chapas de madera encoladas siempre en nmero impar, alternando la direccin de las fibras. Se fabrican para exteriores e interiores y pueden tener usos estructurales y no estructurales. Su principal uso es el cerramiento de entramados de muros y forjados, aportando resistencia a stos, adems del puro revestimiento.

Proceso de produccin del Tablero Contrachapado :

b) Tablero de aglomerados de partculas de madera

c) Tableros de fibras de madera

d) Tableros de lana de madera

Elementos y Sistemas Estructurales Gracias a su capacidad para resistir tracciones y compresiones, la madera es un material que se utiliza para la construccin de los siguientes elementos y sistemas estructurales:

-Vigas de Madera Laminada: Est compuesta por tiras de chapa de madera orientadas en la direccin longitudinal, encoladas y prensadas (contraenchapado). Estticamente tiene la apariencia de madera maciza con la veta que produce la cola marcada. Se caracteriza por sus elevadas resistencias mecnicas y la gran longitud que puede alcanzar hasta 24 mt (tamao mx del transporte) Es muy adecuada para utilizarla para vigas y soportes en construcciones en las que se requiere cubrir una gran luz. -Vigas doble T: Se trata de vigas y viguetas mixtas de seccin den doble T, elaboradas con madera aserrada maciza (madera natural) o laminada en las alas y tablero contrachapado en el alma. Su resistencia a la flexin y su ligero peso las hacen aptas para cubrir grandes luces. Poseen un excelente relacin resistencia/peso. Admiten taladros para el paso de instalaciones y se puede cortar in situ.

-Celosas: Fabricadas a partir de la unin de piezas de madera aserrada mediante conectores en forma de placas y tornillos, que transmiten los esfuerzos axiales entre los distintos elementos. Pueden obtenerse luces hasta de 20 mt.

-Elementos con Comportamiento fundamental de compresin: Soportes Piezas comprimidas que pueden realizarse con secciones constantes de madera aserrada o con secciones constantes o variables de madera laminada. Adems de las condiciones resistentes ser necesario tomar en cuenta la influencia del pandeo en las dos direcciones principales.

-Elementos y Sistemas con comportamiento de flexin y cortante: Vigas Pueden realizarse con secciones constantes de madera serrada, con secciones constantes o variables de madera laminada o con secciones doble T de madera aserrada o laminada.TIPO Aserrada Laminada Doble T 2-9 mt 3-25 mt 5-30 mt LUZ CANTO L/18 L/18 L/20 L/18 L/20

Emparrillados Sistema formado por la unin, den dos direcciones ortogonales, de vigas, generalmente de seccin rectangular constante de madera laminada. Prticos Estructura formada por una o dos vigas y dos soportes, conectados entre s por nudos rgidos. Actualmente, el caso mas generalizado consiste en un prtico a dos aguas formado por barras de madera laminada de seccin rectangular de canto variable.

-Sistemas con Comportamiento simultneo de traccin y compresin: Celosas Sistema formado por piezas de seccin rectangular de madera serrada, entrelazada mediante articulaciones que slo soportan esfuerzos axiales. En este sistema es frecuente la combinacin de piezas de madera con tirantes de acero que aligeran el aspecto de la estructura. Elementos de Unin Entre los distintos tipos de nudos y los distintos esfuerzos a trasmitir, el problema principal consiste en la realizacin de nudos capaces de transmitir tracciones. Estas tracciones acaban transmitindose en forma de corte a lo largo de las fibras. Ensambles Clavos, tornillos y pernos Llaves de madera y conectores metlicos

Comportamiento de las uniones en la madera

Uniones amarradas

Uniones clavadas

Uniones atornilladas

Uniones apernadas

Uniones con conectores y pletinas

Uniones con anclajes

Debilidades-Fortalezas La madera, dotada de extraordinarias capacidades estructurales, tiene entre sus limitaciones: las dimensiones impuestas por razones naturales, su dificultad para mantenerse inalterable con el paso del tiempo y de los agentes externos, y por ltimo su elevado costo. Este elevado costo est relacionado no slo con el material en s mismo y las tcnicas que hay que utilizar para preservarlo, sino adems con una mano de obra que requiere de gran especializacin. Su utilizacin ha quedado reducida a paneles y marcos para puertas y ventanas y en estructuras de pequeas luces, propias de la vivienda unifamiliar, donde su aplicacin no requiere de grandes movilizaciones de material y su costo puede ser absorbido y plenamente justificado por las calidades de su presencia.