RECOPILADO POR: MSc. ING. CLAUDIA ARAUZ SANCHEZ.

“MADERA”

RECOPILADO POR:

MSc. ING. CLAUDIA ARAUZ SANCHEZ.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

RECINTO UNIVERSITARIO PEDRO ARAUZ PALACIOS DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCION

RECOPILADO POR: MSc. ING. CLAUDIA ARAUZ SANCHEZ.

ASPECTOS GENERALES DE LA MADERA

La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen año tras año, formando anillos concéntricos correspondientes al diferente crecimiento de la biomasa según las estaciones, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas.

La madera cuenta con unas características muy adecuadas para su uso como material para la construcción, y como tal se ha empleado desde los inicios de la civilización. Entre sus principales cualidades destaca su buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable, siendo además, su proceso de transformación para su utilización en la construcción bien sencillo, necesitando poca energía para ello, si se compara con los distintos métodos de obtención de otros materiales.

Una vez cortada y seca, la madera se utiliza para distintas finalidades y distintas áreas:

Fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel.

Alimentar el fuego, en este caso se denomina leña y es una de las formas más simples de uso de la biomasa.

Menaje: vajillas, cuberterías.

Ingeniería, construcción y carpintería.

Medicina.

Medios de transporte: barcos, carruajes.

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Pavimentos: La madera se ha usado como material en pavimentos de madera desde tiempos antiguos, debido a su ductilidad y aislamiento, pero no es hasta el siglo XVII cuando se extiende a través de Europa. Ejemplos incluyen la tarima, la tarima flotante y el parqué.

Estructura de la madera:

Analizando un tronco desde el exterior hasta el centro se encuentran distintas estructuras con

distinta función y características.

Corteza externa: es la capa más externa del árbol. Está formada por células muertas del mismo árbol. Esta capa sirve de protección contra los agentes atmosféricos.

Cámbium: es la capa que sigue a la corteza y da origen a otras dos capas: la capa interior o capa de xilema, que forma la madera, y una capa exterior o capa de floema, que forma parte de la corteza.

Albura: es la madera de más reciente formación y por ella viajan la mayoría de los compuestos de la savia. Las células transportan la savia, que es una sustancia azucarada con la que algunos insectos se pueden alimentar. Es una capa más blanca porque por ahí viaja más savia que por el resto del tronco.

Duramen (o corazón): es la madera dura y consistente. Está formada por células fisiológicamente inactivas y se encuentra en el centro del árbol. Es más oscura que la albura y la savia ya no fluye por ella.

Médula vegetal: es la zona central del tronco, que posee escasa resistencia, por lo que, generalmente no se utiliza

CLASIFICACION DE LA MADERA

Hay que tener presente que no es lo mismo una madera que su uso va a ser estructural, a una madera destinada a un revestimiento. Por ello, hay que diferenciar si hablamos de madera natural o artificial. A continuación se muestran los tipos de madera:

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1. MADERA NATURAL: Según su dureza, la madera natural se clasifica en:

Maderas duras: Son aquellas que proceden de árboles de un crecimiento lento (los de hoja

caduca), por lo que pesan más y soportan mejor las inclemencias del tiempo que las blandas. Estas maderas proceden de árboles que tardan décadas, e incluso siglos, en alcanzar el grado de madurez suficiente para ser cortadas y poder ser empleadas en la elaboración de muebles o vigas de los caseríos o viviendas unifamiliares. Son mucho más caras que las blandas, debido a que su lento crecimiento provoca su escasez, pero son de mucha mayor calidad. También son muy empleadas para realizar tallas de madera.

Maderas blandas: La gran ventaja que tienen respecto a las maderas duras, es que tienen un

periodo de crecimiento mucho más corto (los de hoja perenne), que provoca que su precio sea mucho menor. Este tipo de madera no tiene una vida tan larga como las duras. Dar forma a las maderas blandas es mucho más sencillo, aunque tiene la desventaja de producir mayor cantidad de astillas, por lo que el acabado es mucho peor. Además, la carencia de veteado de esta madera le resta atractivo, por lo que casi siempre es necesario pintarla, barnizarla o teñirla.

2. MADERA ARTIFICIAL: Son derivados de la madera elaborados a partir de láminas o virutas de madera tratadas convenientemente. Algunas maderas artificiales: Según el proceso de fabricación utilizado podemos tener:

Aglomerado: Están fabricados con madera triturada o virutas de madera unida por medio de un aglomerante sintético. Presentan una superficie bastante lisa, que admite todo tipo de revestimiento (lacados, barnizados, pintado, chapado en madera, plastificado...) Contrachapado: Se fabrica mediante la unión encolada y prensada de varias láminas finas de madera, colocandolas con sus fibras perpendiculares entre sí para obtener mayor resistencia en todas las direcciones.

Tableros de fibra: Se obtienen uniendo partículas o fibras de madera con una resina sintética y luego prensando.

Laminados: Están formados por una base de tablero artificial al que se le ha pegado una lámina muy fina de madera o plástico con un veteado o acabado atractivo.

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PROPIEDADES DE LA MADERA

La madera es un material que, como todos ya sabemos, es fruto del recurso forestal sostenible que ha sido utilizado durante mucho tiempo en la construcción. “Es un material resistente y versátil, que gracias a los tratamientos que existen hoy en día, se convierte en un material con unas prestaciones únicas. La madera ofrece propiedades térmicas y acústicas, belleza y calidad”

La madera en la construcción tiene innumerables usos ya que aporta diversas ventajas y beneficios, tales como:

Perfecto aislante: “La madera, además de aportar calidez, calidad y textura a cualquier ambiente, es un buen aislante eléctrico, térmico y acústico. Sus fibras huecas y alineadas axialmente en la longitud de un árbol contienen aire que le confiere excelentes cualidades como aislante del sonido y del calor, pudiendo alcanzar un aislamiento acústico hasta diez veces superior al hormigón”

Por ello, la madera combinada con otros elementos aislantes -fibras de poliéster, cáñamo, lino etc proporciona en la edificación un alto grado de confort en el interior de cualquier espacio, pudiendo satisfacer requerimientos térmicos en los climas más extremos. “Al tratarse de un material higroscópico, que intercambia agua con el medio, es también un excelente regulador de humedad en cualquier espacio”

Así pues, nos aísla del calor y nos protege del frío, amortiguando los cambios bruscos de temperatura. En cuanto a acondicionamiento acústico, “su composición porosa aporta una amortiguación de la onda interesante. En este sentido, “actúa como corrector acústico, reduciendo la reverberación de las ondas sonoras y mejorando el confort acústico interno. En combinación con otros materiales, estas cualidades se multiplican.

Material resistente al fuego: como lo demuestra la experiencia en otros países, “las estructuras y revestimientos de madera tratada, presentan un comportamiento ante la acción del fuego superior al de otros materiales. No se producen emanaciones tóxicas.

Gran aportación decorativa y estética: “dada la gran variedad de especies disponibles y su diversidad estética, será sencillo encontrar la especie que se ajuste a nuestro gusto, para crear el ambiente que deseemos. Por su textura y color, ofrece gran belleza natural. Se trata de un “material fácilmente moldeable, ofreciendo muchas posibilidades de diseño, y facilidad para lograr cualquier solución arquitectónica urbana o rural. Material apto para recibir cualquier aplicación de barnices, texturas y acabados.

Propiedades físico-mecánicas: Es un material capaz de resistir tanto esfuerzos de compresión como de tracción. Tiene baja densidad y alta resistencia mecánica. Su resistencia a flexión puede ser aproximadamente 10 veces superior a la del hormigón, así como su resistencia a cortante. Lo que la confieren como material óptimo para las estructuras de los edificios.

El peso de la madera puede estar alrededor de los 400kg/m 3 y conseguir una resistencia elevada. Esto permite construir edificios de menor peso con el consiguiente ahorro. También la madera es mejor para zonas sísmicas, aislamiento térmico, acústico, incluso para los incendios, pues retrasa la combustión a diferencia del hierro o del hormigón.

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DEFECTOS DE LA MADERA

Colainas o acebolladuras: Son los huecos producidos por la separación los tejidos leñosos, se produce por las heladas, más frecuentemente en los árboles ricos en tanino como el castaño y la encina. Estando el árbol en pie no se aprecia esta afección en la madera.

Acebollado en un tronco y su efecto al cortar las tablas. Las tablas de una madera con acebolladuras rajan durante el secado y sus fibras se separan en los anillos afectados.

Grietas: Son rajaduras que se producen en el sentido de los radios medulares. Generalmente por una desecación excesiva con perdida muy rápida de humedad.

Hendiduras o fendas: A diferencia de las grietas se producen desde el exterior hacia el centro del árbol. Son causadas por la contracción o secado demasiado rápido del árbol, la pueden producir la sequía, la acción excesiva de sol o intensas heladas.

Pata de gallo: Similares a las grietas, pero con mayores proporciones, que se ramifican desde el corazón hacia la corteza. En el castaño y roble pueden producirse durante el desarrollo del árbol, y en haya, abeto blanco y pino después del apeo.

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Nudos: El desarrollo de las ramas produce la desviación de las fibras que rodean a las formaciones de las ramas que crecen en diferente dirección que el tronco. Cuando éstas se rompen, secan o son cortadas quedan atrapadas entre las nuevas capas de la albura, y sobre ellas se van formando nuevos tejidos que los cubren, dando lugar a lo que llamamos nudos. Estos nudos por tener la fibra en diferente dirección que el resto de la madera, tienen mayor dureza y si permanecen fuertemente adheridos a los tejidos que los circundan se los llama nudos vivos, por el contrario si sus tejidos están compuestos tejidos muertos, se los llama nudos muertos y se desprenden con facilidad por la contracción de las fibras durante el el secado.

Corazón excéntrico: Es frecuente por la acción de los fuertes vientos y el sol, que en los árboles que están en las zonas desprotegidas del bosque crezcan con cierta excentricidad del corazón lo que produce distintas calidades de madera en las diferentes zonas del tronco. Una tabla que contenga el corazón descentrado responderá de manera diferente a la humedad y esfuerzos, ocasionando deformaciones desiguales, ya que la zona de anillos expandidos absorberán más humedad y serán más hendibles que los anillos con mayor compresión en sus fibras.

Corazón hueco: Se origina por la pudrición roja, Cuando el árbol se pone viejo si sus anillos centrales se desecan y desintegran, siendo afectado el árbol por el virus que descompone el corazón, quedando el hueco. Cuando la madera presenta éste defecto dificulta su aprovechamiento.

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CONSERVACION,TRATAMIENTO Y ALMACENAMIENTO DE LA MADERA

Comprende las siguientes etapas para su producción y transformación:

Apeo, corte o tala: leñadores con hachas o sierras eléctricas o de gasolina cortan el árbol, le quitan las ramas, raíces y corteza para que empiece a secarse. Se suele recomendar que los árboles se corten en invierno u otoño. Es obligatorio replantar más árboles que los que se cortaron.

Transporte: es la segunda fase y es en la que la madera es transportada desde su lugar de corte al aserradero y en esta fase influyen muchas cosas como la orografía y la infraestructura que haya. Normalmente se hace tirando con animales o maquinaria pero hay casos en que hay un río cerca y se aprovecha para que los lleve, si hay buena corriente de agua se sueltan los troncos con cuidado de que no se atasquen pero si hay poca corriente se atan haciendo balsas que se guían hasta donde haga falta.

Aserrado: en esta fase la madera es llevada a unos aserraderos. El aserradero divide en trozos el tronco, según el uso que se le vaya a dar después. Suelen usar diferentes tipos de sierra como por ejemplo, la sierra alternativa, de cinta, circular o con rodillos. Algunos aserraderos combinan varias de estas técnicas para mejorar la producción.

Secado: este es el proceso más importante para que la madera esté en buen estado.

Secado natural: se colocan los maderos en pilas separadas del suelo, con huecos para que corra el aire entre ellos, protegidos del agua y el sol para que así se vayan secando. Este sistema tarda mucho tiempo y eso no es rentable al del aserradero que demanda tiempos de secados más cortos.

Secado artificial:

-Secado por inmersión: en este proceso se mete al tronco o el madero en una piscina, y debido al empuje del agua por uno de los lados del madero la savia sale empujada por el lado opuesto, consiguiendo eliminar la savia interior, evitando que el tronco se pudra. Esto priva a la madera de algo de dureza y consistencia, pero lo compensa en longevidad. El proceso dura varios meses, tras los cuales, la madera secará más deprisa debido a la ausencia de savia.

-Secado al vacío: en este proceso la madera es introducida en unas máquinas de vacío. Es el más seguro y permite conciliar tiempos extremadamente breves de secado con además: bajas temperaturas de la madera en secado; limitados gradientes de humedad entre el exterior y la superficie; eliminación del riesgo de fisuras, hundimiento o alteración del color; fácil utilización; mantenimiento reducido de la instalación.

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-Secado por vaporización: se meten los maderos en una nave cerrada a cierta altura del suelo por la que corre una nube de vapor de 80 a 100 °C; con este proceso se consigue que la madera pierda un 25% de su peso en agua, a continuación, se hace circular por la madera, una corriente de vapor de aceite de alquitrán, impermeabilizándola y favoreciendo su conservación. Es costoso pero eficaz.

-Secado mixto: en este proceso se juntan el natural y el artificial: se empieza con un secado natural que elimina la humedad en un 20-25 % para proseguir con el secado artificial hasta llegar al punto de secado o de eliminación de humedad deseado.

-Secado por bomba de calor: este proceso es otra aplicación del sistema de secado por vaporización, con la a aplicación de la tecnología de bomba de calor al secado de la madera permite la utilización de un circuito cerrado de aire en el proceso, ya que al aprovecharse la posibilidad de condensación de agua por parte de la bomba de calor, de manera que no es necesaria la entrada de aire exterior para mantener la humedad relativa de la cámara de la nave ya que si no habría desfases de temperatura y humedad.

El circuito será el siguiente: el aire que ha pasado a través de la madera —frío y cargado de humedad— se hace pasar a través de una batería evaporadora —foco frío— por la que pasa el refrigerante (freón R-134a) en estado líquido a baja presión. El aire se enfría hasta que llegue al punto de roció y se condensa el agua que se ha separado de la madera. El calor cedido por el agua al pasar de estado vapor a estado líquido es recogido por el freón, que pasa a vapor a baja a presión. Este freón en estado gaseoso se hace pasar a través de un compresor, de manera que disponemos de freón en estado gaseoso y alta presión, y por lo tanto alta temperatura, que se aprovecha para calentar el mismo aire de secado y cerrar el ciclo. De esta manera disponemos de aire caliente y seco, que se vuelve a hacer pasar a través de la madera que está en el interior de la nave cerrada.

La gran importancia de este ciclo se debe a que al no hacer que entren grandes cantidades de aire exterior, no se rompa el equilibrio logrado por la madera, y no se producen tensiones, de manera que se logra un secado de alta calidad logrando como producto una madera maciza de alta calidad.

CONTROL DE CALIDAD DE LA MADERA

Los tratamientos de conservación de maderas han sido una preocupación constante en las industrias de transformación de la madera. Desde los orígenes de la humanidad, el hombre ha tratado de incrementar la durabilidad natural de las estructuras elaboradas con madera mediante diferentes métodos. Para ello, ha recurrido a productos y métodos que han variado mucho a lo largo de los tiempos, actualizados en cada momento por las innovaciones tecnológicas disponibles.

El deterioro de la madera es un proceso que altera las características de ésta. En amplios términos, puede ser atribuida a dos causas primarias:

agentes bióticos (que viven) agentes abióticos (que no viven) (pueden ser físicos, químicos, atmosféricos).

En la mayoría de los casos, el deterioro de la madera es una serie continua, donde las acciones de degradación son uno o más agentes que alteran las características de la madera al grado requerido

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para que otros agentes ataquen. La familiaridad del inspector con los agentes de deterioro es una de las ayudas más importantes para la inspección eficaz. Con este conocimiento, la inspección se puede acercar con una visión cuidadosa de los procesos implicados en el daño y los factores que favorecen o inhiben su desarrollo. A continuación se muestran los puntos de control de calidad de la madera que se deben realizar a través de inspección final en las siguientes etapas:

A- Un primer punto de control de calidad es con la compra de las trozas: En estas se pueden presentar principalmente los siguientes defectos:

1. Los nudos: su origen son las ramas. Estos son medidos con la norma UNE 56511, como la relación entre el diámetro mayor del nudo y el diámetro menor de la troza, y se expresa en porcentaje, esto para cuando el destino de la troza es aserrío.

2. La médula o el corazón: Está constituida por células de parénquima (ver módulo de ingeniería de la madera), totalmente diferentes a la madera, presenta características de blandura, escasa resistencia y color. La médula afecta en la medida que sea de gran tamaño, excéntrica o migrante.

3. La madera juvenil: son los primeros anillos que forman el árbol, si bien es cierto esta madera no difiere de la del resto en apariencia, posee características físicas y mecánicas diferentes a las del resto del árbol.

4. Reventadura, pudredumbre, picadura, mancha por hongos. Todos estos defectos pueden ser inherentes a la madera o causados por problemas de manejo, porque la troza es vieja o no ha sido almacenada adecuadamente.

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5. Defectos en la forma del tronco: curvaturas, conicidad, bifurcaciones (horquetas), acanaladura del tronco. En figura 10 se muestra una troza de Pochote con curvatura en la figura 11 un ejemplo de bifurcación.

6. Otros defectos inherentes a la troza o la especie de madera: fibras onduladas, entrelazadas o revertidas (ver Módulo de Ingeniería de la Madera), tensiones decrecimiento, especialmente en maderas de plantación, bolsas de resina o madera enresinada. En las siguientes figuras se muestran ejemplos de otros defectos.

B- Un segundo punto de control se da con la madera aserrada. Este puede ser tanto como insumo (para empresas que compran la madera aserrada para producir productos finales – tal es el caso de fabricación de pisos), como para empresas que han aserrado la troza y deben comprobar que las tablas aserradas que están obteniendo se ajustan a la especificación de calidad establecida. La madera aserrada puede presentar, entre otros, los siguientes defectos:

Nudos, Defectos de procesado (cortes no uniformes, rayas superficiales profundas, superficies irregulares) y Defectos de espesor y medida.

Desde un punto de vista de control de calidad, reventaduras y deformaciones son detectadas visualmente, mientras que el contenido de humedad de las tablas se verifica con instrumentos de medición de humedad o mediante el cálculo por peso.

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C- Posteriormente se dan los controles de calidad del proceso, estos dependerán del proceso y el producto y los defectos serán diferentes para diferentes tipos de productos algunos de los defectos que se pueden presentar serían los siguientes:

1. Problemas de apariencia: grano arrancado, golpe de cuchilla, nudos muertos, presencia de albura.

2. Problemas de maquinado: espesor, largo, ancho, precisión en el machimbre, escuadrado. 3. Problemas de uso: piezas que no acoplan bien, piezas torcidas o pandeadas, etc

Es importante reiterar que cada proceso debe tener su especificación de calidad, en cada proceso se deben realizar los muestreos y las mediciones correspondientes, documentándolas debidamente y, en caso de presentarse problemas, llevar a cabo los análisis respectivos para encontrar y solucionar las causas.

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WEB GRAFIA

http://roble.pntic.mec.es/jprp0006/tecnologia/1eso_recursos/unidad06_la_madera/actividades/paginas_web_madera/clasificacion_madera.htm

https://promateriales.com/pdf/PM-102-8.pdf

https://sites.google.com/site/tecnologiadelamadera/enfermedades-y-defectos/defectos

https://es.wikipedia.org/wiki/Madera

https://onfcr.org/media/uploads/documents/control-de-calidad.pdf