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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INDUSTRIA DE LA MADERA CARRERA DE INGENIERIA EN INDUSTRIA DE LA MADERA
DETERMINACION DE CARACTERISTICAS DE CURVADO DE MADERA SÓLIDA PARA LAS ESPECIES NOTHOFAGUS PUMILIO (LENGA) Y LAURELIA PHILIPIANA (TEPA)
MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN INDUSTRIA DE LA MADERA. Profesor Guía: Ingeniero de Ejec. Luis Balboa Magíster en Ciencias Forestales (C)
CRISTIAN MARTÍN ARAYA LÓPEZ SANTIAGO – CHILE 2005
2 INDICE Página CAPITULO I
1
1.1 INTRODUCCION
1
CAPITULO II ANTECEDENTES GENERALES
3
2.1 PRINCIPIOS DEL PLASTIFICADO Y CURVADO DE LA MADERA 3 2.1.1 Proceso de Curvado de la madera
3
2.1.2 Los Principios del Plastificado y del Doblado
4
2.1.3 Principios del Curvado de la madera
7
2.1.4 Curvado de la madera
8
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA MADERA PARA EL CURVADO
9
2.2.1 Piezas curvadas de madera maciza
9
2.2.2 Cortes de Sierra
10
2.2.3 Listones y Duelas
12
2.2.4 Madera Multilaminada
13
2.2.5 Ensambles de tonel
15
2.2.6 Marcos y bastidores semicirculares
16
2.2.7 Especies de madera
18
2.2.8 Propiedades del material y del curvado
19
2.2.9 Incidencia del Contenido de Humedad en la madera curvada
19
2.3 PRETRATAMIENTO PARA EL PROCESO DE CURVADO
21
2.3.1 Mecanizado.
21
2.3.2 Vaporizado.
22
3 2.3.3 Otros Métodos para calentar.
24
2.3.4 Tratamientos químicos.
25
2.4 TIPOS DE CURVADO
26
2.4.1 Curvado en frío
26
2.4.2 Curvado en caliente sin apoyo
26
2.4.3 Curvado en caliente con apoyo
29
2.5 FORMAS Y MECANISMOS DE CURVADO
30
2.5.1 Curvatura en U sencilla.
30
2.5.2 Curvatura en dos planos.
35
2.5.3 Curvaturas en S y entrantes
37
2.5.4 Curvado de patas de silla
39
2.5.5 Curvado transversal
41
2.5.6 Refuerzo
42
2.5.7 Curvas compuestas
42
2.5.8 Madera precomprimida
43
2.5.9 Madera flexible
47
2.5.10 Curvado mecánico
48
2.6 TECNOLOGIA PARA EL CURVADO DE LA MADERA
49
2.6.1 Máquina cabrestante (torno eje vertical)
49
2.6.2 Máquinas de brazos y palancas.
50
2.6.3Máquina curvadora con pistón hidráulico
52
2.6.4 Máquina de mesa giratoria
54
2.6.5 Máquina para curvar mangos de palas.
56
4
CAPITULO III: DESARROLLO DEL ESTUDIO
57
3.1 OBJETIVOS
57
3.1.1 Objetivo General
57
3.1.2 Objetivos Específicos
57
3.2 MATERIALES Y METODOS
58
3.2.1 Obtención de Probetas
58
3.2.2 Máquinas y Equipos utilizados
59
3.2.3 Vaporizado
60
3.2.4 Prensado
63
CAPITULO IV: RESULTADOS
66
CAPITULO V: DISCUSIONES DE LOS RESULTADOS
73
CAPITULO VI: CONCLUSIONES
75
CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA
77
CAPITULO VIII: ANEXOS
79
5 INDICE DE FIGURAS Pág. Figura N° 1: Efecto de la temperatura en la posición de la línea neutra cuando la madera es sometida a temperatura
7
Figura N° 2: Pieza curvada de madera maciza
9
Figura N° 3: Plegadores para curvar chapas gruesas o tableros con cortes de sierra
10
Figura N° 4: Plegadores para tableros cóncavos
11
Figura N° 5: Curvado de radio pequeño
12
Figura N° 6: Curvado para maderas de 3mm de espesor
12
Figura N° 7: Proceso productivo de los curvados multilaminados
14
Figura N° 8: Silla multilaminada
15
Figura N° 9: Sistema utilizado para construir columnas huecas
15
Figura N° 10: Marcos y bastidores semicirculares
16
Figura N° 11: Parte superior del bastidor de una puerta
17
Figura N°12: Marco curvo de puertas
17
Figura N°13: Estufa de Vaporización
22
Figura N°14: Curvado en molde compuesto por macho y hembra
27
Figura N°15: Curvado con molde de metal
27
Figura N°16: Fabricación de aros
28
Figura N°17.A: Curvado con placas posteriores y sin ellas
31
Figura N°17 B: Dispositivo para hacer una curva
31
Figura N°18: Colocación de la banda, pinzas y topes ajustables para el moldeo de cercos de asientos redondos
33
Figura N°19: Tope desmontable y ajustable
33
Figura N°20: Tope desmontable y ajustable
34
Figura N°21: Cámara de vaporización
35
Figura N°22: Disposición inicial para curvar en dos planos
35
Figura N°23: Banda especial para curvar en dos planos
36
Figura N°24: Curva en S
37
6 Figura N°25: Curvatura Sinuosa
38
Figura N°26: Obtención de una curva entrante
39
Figura N°27: Método para curvar una pata de silla
40
Figura N°28: Microfotografías de fresno
43
Figura N°29: Soporte en forma de acordeón y muestra de madera comprimida
45
Figura N°30: Curvado mediante máquina cabrestante
49
Figura N°31: Máquina de brazo y palanca
50
Figura N°32: Máquina curvadora con pistón hidráulico
53
Figura N°33: Máquina de mesa giratoria
55
7 INDICE DE TABLAS Página Tabla Nº1: Exportaciones de muebles de madera nativa
82
Tabla Nº2: Bosques naturales por tipo forestal según región (hectáreas)
83
Tabla Nº3: Pesos de las muestras de Tepa y Lenga con un espesor de 15mm
85
Tabla Nº4: Pesos de las muestras de Tepa y Lenga con un espesor de 20mm
86
Tabla Nº5: Resultados de muestras de Tepa 15mm de espesor
87
Tabla Nº6: Resultados de muestras de Tepa de 20mm de espesor
88
Tabla Nº7: Resultados de muestras de Lenga de 15 mm de espesor
89
Tabla Nº8: Resultados de muestras de Lenga de 20mm de espesor
90
Tabla Nº9: Deformaciones obtenidas en el curvado de la madera de las especies Tepa y lenga con 15mm de espesor
91
Tabla Nº10: Deformaciones obtenidas en el curvado de la madera de las especies Tepa y lenga con 15mm de espesor
92
Tabla Nº11: Radios límites de curvaturas para maderas vaporizadas y secadas al aire de 25,4mm de espesor
93
Tabla Nº12: Radios límites de curvaturas para láminas delgadas de 3,2 mm. al 12% de humedad
94
Tabla Nº13: Características mecánicas de algunas maderas
95
8
Tabla Nº 14: Propiedades mecánicas de las especies madereras de Tepa y Lenga
96
INDICE DE GRAFICOS Pág. Gráfico Nº 1: Tensión, elongación, deformación y compresión de madera de Haya
4
Gráfico Nº 2: Diferencias de comportamiento de la madera a temperatura ambiente y a temperatura de 100°C
7
Gráfico Nº 3: Espesores versus Radio de Curvaturas de la especies Tepa y Lenga
66
Gráfico Nº 4: Tiempo de Vaporizado versus Radios de Curvaturas
67
Gráfico Nº 5: Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Especies
68
Gráfico Nº 6: Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura versus especies
69
Gráfico Nº 7: Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Especies
70
Gráfico Nº 8: Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura versus especies
71
Gráfico Nº 9: Tiempo de Vaporizado versus Tiempo de Prensado versus Radio C.
72
9 SUMMARY Given the Inter of the company Delma Ltda., and in asociacion with the company Lamino Mobel, it has been required, to investigate the form to curve wood in industrial form and taking advantage of the present infrastructure (machineries and productive processes of the laminated wood), in wood of Tepa and Lenga, with thicknesses of 1and 20 mm which are the used by the Delma company in all type of furniture, greater part for exportation to the U.S.A.. The process is undertaken looking for approximate same radios in which to work, under a Humidity Content, between 12? 18 % being satisfactory for later utilization. The process of experimentation tries to use the productive system already created for the laminate furniture.
In both species and thicknesses to be
put under
vaporizing, and later curved in the press, drying with the generator of high frequency, soon the corresponding weights were taken to observe the changes of humidity content. The wood to be facilitation by Delma Ltda. with a humidity content approximated of the 10 to 12% and later test tubes to be submerged in water to 80ºC by 10 minutes in which an increase of the humidity content is obtained, and immediately they are vaporized for obtained a humidity content of 30- 35 % time for the curved one. A study of the different forms is made to curve the wood: in artisan and alternative form. These to be the Inter principle on of curved forms, which detailed like the different processes of curved from which the different types name from plasticized: chemistry , with steam, pre compresition. The used mechanized one of which they are described of manual or automatic form, with support or without support, adem to identify the systems in it warms up.
10
RESUMEN Dado el interés de la empresa Delma Ltda., y en asociación con la empresa Lamino Mobel, se ha requerido, investigar la forma de curvar madera sólida en forma industrial y aprovechando la infraestructura actual (maquinarias y procesos productivos de la madera laminada), en maderas de Tepa y Lenga, con espesores de 15y 20 mm las cuales son las más utilizadas por la empresa Delma en todo tipo de muebles, en mayor parte para la exportación a EE UU. El proceso se emprende buscando radios máximos aproximados en los cuales podría trabajarse, bajo un Contenido de Humedad, entre un 12 – 18 % siendo satisfactorio para una posterior utilización. El proceso de experimentación pretende utilizar el sistema productivo ya creado para el mueble multilaminado. En síntesis ambas especies y espesores serán sometidas a un vaporizado, y posterior curvado en la prensa hidráulica, secado con el generador de alta frecuencia, luego se tomaran los pesos correspondientes para observar los cambios de contenido de humedad. La madera será facilitada por Delma Ltda. con un contenido de humedad aproximado de 10 al 12% y posteriormente las probetas serán sumergidas en agua a 80ºC por 10 minutos en los cuales se logra un aumento del contenido de humedad, e inmediatamente después se vaporizan para lograra un contenido de humedad de 30- 35 %, óptimo para el curvado.
Se realiza un estudio teórico de las diferentes formas de curvar la madera: en forma artesanal y alternativa. Estas técnicas serán el principio de interés sobre otros métodos de obtención de formas curvas, las cuales están detalladas como los diferentes procesos de curvado de los cuales se nombran los diferentes tipos de plastificado: químico, con vapor, pre compresión. El mecanizado utilizado del cual se describen de forma manual o automática, con apoyo o sin apoyo, además de identificar los sistemas en frió y caliente.
11 CAPITULO I 1.1 INTRODUCCION La tecnología del curvado de la madera para la producción de muebles tiene más de cien años. Los primeros muebles fueron producidos por Michael Thoenet (1796-1871) a finales del siglo XIX, dicho inventor después de una vida de investigación, y aunar los conceptos de diseño mejoró la producción, siendo modelos perdurables hasta hoy. Por la misma época de Michael Thonet, Samuel Gragg en Boston patenta su silla elástica usando vapor para lograr sus curvas (1808). En Italia, en 1920 Carlo Ratti hace experimentos y da la pauta hacia la tecnología del doblado-laminado al unir piezas curvas con capas de madera. En Italia, en 1920 Carlo Ratti hace experimentos y da la pauta hacia la tecnología del doblado laminado al unir piezas curvas con capas de madera. A principios de los años treintas Alvar Alto y Marcel Breuer aplican esta técnica en el diseño de sillas y sillones de madera con formas curvas, inspirados en el mobiliario que en fechas anteriores diseñaron usando curvas con secciones tubulares de metal, convirtiéndose así en pioneros en el uso de esta técnica a nivel mundial. El laminado también es aplicable a la construcción de espacios arquitectónicos, los primeros diseñados con este sistema datan de 1890 y la primera patente para la fabricación de vigas rectas fue en Suiza en 1901, registrada por Karl Friedrich Otto Hetzer. En 1906, Hetzer patenta en Alemania la construcción de piezas curvas de madera laminada, principiando así el desarrollo de los arcos de madera a nivel mundial.
12 El curvado de la madera sólida implica ablandar las piezas para después doblarlas, y esto se logra sometiendo la madera a una etapa de vaporizado. Previo a este paso, es necesario fabricar un molde con la forma que demanda el diseño del producto. Los materiales que se pueden utilizar para construir el molde pueden ser metal, plástico, madera, entre otros. Este procedimiento está en función de los recursos disponibles y de la cantidad de piezas que se desean producir. En Chile sólo se producen partes y piezas curvas mediante el método del multilaminado, es decir a partir de chapas o tulipas. El sistema de curvado de madera sólida, puede ser realizada por: vaporizado, vaporizado con vació, macerado y tratamientos químicos.
13 CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES
2.1 PRINCIPIOS DEL PLASTIFICADO Y CURVADO DE LA MADERA. 2.1.1 Proceso de Curvado de la madera. El proceso de curvado de la madera ha sido usado para manufacturas de partes de elementos curvados. Cuando, la fuerza obtenida de la madera en su espesor, d, y longitud, l, es curvada en forma circular con radio, r, al estirar la superficie externa (lado de tensionado), en la superficie interior (lado de compresión), se obtendrá la siguiente fórmula:
ε=
∆l d = l 2r
Esta dispersión en el eje neutral es cambiada en este lado para el lado de tensión en el borde se realiza una fuerza de tensión bajo ese lado y compresión en el lado superior. Este método es llamado Método Toenet. Este proceso de curvado esta realizado para este método. Esto es necesario para crear una comprensión homogénea y distribución de fuerzas para algunos ensayos El eje neutral se obtendrá del centro de su espesor sabiendo el estado de la madera. El valor más bajo de la tensión de fractura estirada (εtmax) en orden a la madera curvada causando tensión y fractura. Por ejemplo εtmax para el secado de el Haya es 0.75 a 1.0% de d es 0.015 a 0.02. r Por tanto aumentara el εtmax y la relación d/2r cuando es tratada en agua hervida. Se ha reportado εtmax 1.5 a 2.0 % y la fractura de esfuerzo en la presión es 25 a 30%.
En el proceso de curvado de la madera, uno de los métodos mas utilizados es Compresión de la madera. La banda de metal es colocada a lo largo del lado de tensión para tratar que la madera disperse su carga (tensión) para la fuerza de tensión.
14 El proceso de curvado se inicia propiamente tal después que la madera esta vaporizada, entra en la etapa de compresión (cuando la madera recibe presión y por ello el agua es forzada a salir de las paredes celulares), la estabiliza con el medio adoptando su forma final. Grafico N°1: Tensión, elongación, deformación y compresión de la madera de Haya. Tensión fuerza (Kg/cm2)
Deformación (%) Elongación Є (%) Compresión (kg/cm2)
T= tiempo de deformación (minutos)
2.1.2 Los principios del Plastificado y del Doblado. En condiciones simples, la madera esta compuesta por fibras celulares,
compuesto hecho de
polímeros celulósicos rígidos en una matriz de lignina y hemicelulosa. La lignina es un polímero tridimensional, amorfo, ramificado y termoplástico, es decir, se ablanda al calentar Este polímero se encuentra entre la lamela media y S3. La temperatura de transición vítrea (Tg) es una transición característica de todos los materiales poliméricos amorfos (lignina) o parcialmente amorfos. Debajo de la temperatura de transición vítrea la sustancia se encuentra en un estado sólido quebradizo y delicado como vidrio y sobre la temperatura el material asume un estado líquido o de goma.
15 La temperatura de transición vítrea de la lignina en la matriz es aproximadamente 170°C (338°F). Sobre ésta temperatura, es posible causar que la lignina se vuelva a un estado líquido o maleable y, al bajar la temperatura, se restablezca su configuración. Este es el principal concepto detrás del curvado de la madera. La temperatura de transición vítrea de la matriz puede disminuirse con la suma de humedad o a través del uso de plastificantes o suavizadores. Los métodos de plastificar madera son cociendo al vapor
atmosférico o una presión baja, o
microonda que calienta la madera húmeda llevando a la Madera a 20% a 25% de contenido de humedad. El plastificado es recomendado para los procesos
al vapor, en un tiempo aproximadamente de 15
min/cm (38 min/in) del espesor para madera a 20% a 25% de contenido de humedad. Cociendo al vapor la madera puede ser tratada a presiones altas para ponerse plástica,
pero la madera
generalmente tratada con vapor de alta presión no realiza la curvatura con tanto éxito como en madera tratada a presión atmosférica o a baja presión. El calentamiento con microonda requiere tiempos más cortos. La Madera puede plastificarse con una variedad de químicos. En general los químicos que plastifican madera pueden ser urea, dimetinol, resina de fenol-formaldehído de peso molecular baja,
el
dimetilsulfóxido, y el amoníaco líquido. La urea y el dimetinol han recibido la atención comercial limitada, y un proceso de curvado de madera que usa el amoníaco líquido ya está patentado.
16 2.1.3. Principios del Curvado de la Madera La madera se comporta como un material elástico, es decir que como resultado de un esfuerzo la madera se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo, la deformación también cesa. Este comportamiento sucede cuando la madera está a temperatura ambiente, pero cuando la temperatura de la madera oscila alrededor de los 100 °C el comportamiento es muy diferente, sobre todo a esfuerzos de compresión. Así, en el Gráfico N° 1 se establece las curvas de tensión-deformación a esfuerzos de tracción y compresión de la madera a temperatura ambiente y a una temperatura de 100 °C. Según este gráfico, a esfuerzos de tracción los cambios de comportamiento son muy pequeños, pero a compresión los cambios son muy importantes pues la madera se comporta más como un material plástico que como un material elástico de tal forma que a partir de un determinado valor la deformación se incrementa muy rápidamente. Además la deformación máxima es muy superior a la que puede alcanzar en condiciones normales.
17 También es importante el efecto que tiene la temperatura sobre la posición de la línea neutra. En términos generales, cuando a una madera se somete a flexión, la fibra neutra se localiza en el centro de la pieza, pero si la madera se encuentra a una temperatura de 100 °C (Gráfico Nº 2) en el esfuerzo de flexión la zona neutra se desplaza hacia la zona fraccionada.
Gráfico N°2: Diferencia de comportamiento de la madera a temperatura ambiente y a temperatura de 100°C.(Fuente: Vignote S., 1996)
(Fuente: Vignote S., 1996)
Figura N°1: Efecto de la temperatura en la posición de la línea neutra, cuando la madera es sometida a temperatura
18 La tecnología del curvado de la madera se fundamenta en proporcionar a la madera un tratamiento de calor y en someterla a esfuerzos de compresión hasta conseguir el curvado deseado (no sobrepasando el límite de rotura a compresión de la madera), dejando posteriormente la madera enfriar.
Existen otros métodos de curvado basados en el tratamiento químico de la madera, tal como el sumergir durante unos minutos la madera en un baño de amoníaco anhidro líquido (T < -30 °C). La madera así tratada puede doblarse hasta que el amoníaco se evapora, momento en el que la madera se endurece. El problema de este sistema es el costo.
2.1.4 Curvado de la madera. La madera sólida curvada posee especiales características visuales y de diseño para el mobiliario, en general, se logran muebles de gran belleza natural. El proceso productivo mejora el rendimiento de la madera, la cual no es procesada con elementos de corte, que eliminen volumen de materia prima. Se logran muebles curvados en serie, con un alto estándar de calidad, que logra diferenciar el producto, de alto valor agregado, convirtiéndose así en una ventaja comparativa dentro del mercado del mueble nacional.
19 2.2 CARACTERISTICAS DE LA MADERA PARA EL CURVADO.
Existen varios métodos para la ejecución de piezas de madera curvada, pero en cada caso particular hay que adaptarse a sus condiciones especiales. Los puntos principales que han de considerarse son: Si ha de emplear madera dura o blanda, y terminación de pintado o barniz.
2.2.1 Piezas curvadas de madera maciza. Cualquiera que sea la pieza de madera curvada debe diseñarse de tamaño natural en una tabla, y se ha de confeccionar plantillas de contrachapado de las formas necesarias. La forma de marcar por medio de una plantilla de contrachapado colocada sobre la madera, se recorta con una sierra cinta, de modo que queden intactas las marcas con lápiz que se hayan trazado sobre la madera, y entonces la curva interior se adapte a la línea del lápiz cepillándola, y la curva exterior se rebaja, de base flexible, que puede ajustarse a cualquier curva.
Cuando sea necesario una pieza de madera de mayor ancho, se pueden cortar dos o tres piezas y encolarlas juntas y cuando estén secas se pueden limpiar y cepillar como de costumbre. Se debe mencionar que cuando la curva que haya de darse sea de radio pequeño las espigas tendrán fibra corta y una tendencia a romperse fácilmente.
Figura N°2: Pieza curvada de madera maciza.
20
2.2.2 Cortes de Sierra Para curvar tableros, como en el caso de zócalos colocados sobre una pared curva, o peldaños redondeados de escaleras, se puede emplear el sistema de cortes de sierra, que consiste en hacer con esta herramienta una serie de semicírculos transversales. En casi todos los casos es necesario curvar los tableros sobre un plegador para darles la forma deseada. Los cortes de sierra son realizados por el lado que no se ve y se cubren luego los bordes del tablero.
Figura N°3: Plegadores para curvar chapas gruesas o tableros con cortes de sierra.
21 La figura N° 3 muestra dos tipos de plegadores empleados para curvar chapas gruesas o tableros con cortes de sierra. El tipo A es adecuado para las formas de poca curva. El B es conveniente para las curvas más pronunciadas.
Plegador
Lengüetas postizas Figura Nº4: Plegadores para tableros cóncavos. Se hace un bloque de aproximadamente 50 mm, al que se atornilla un extremo del tablero que ha de doblarse y encolando bien los cortes de sierra (figura N° 4 A) se dobla la contrahuella adaptándola al bloque y se atornilla el otro extremo. Cuando el adhesivo este seco se limpia la superficie con un cepillo, manteniéndolo en una posición inclinada y dando un acabando con el papel de lija. En la figura N° 4 B se indica el método empleado cuando la cara vista del tablero a de ser interior o cóncava. El tablero se dobla sobre un plegador de modo que los cortes de la sierra se abran.
22 Se hacen falsas lengüetas, que se introducen, sin gran presión, en los cortes, cepillándolas en esa posición; entonces se encolan, dándole ligeros golpes con el martillo. No se aplica con fuerza ya que debido a la tensión superficial convexa, se producirán alteraciones considerables de la forma de la curva al quitar el tablero al plegador. 2.2.3 Listones y duelas
Figura N° 5: Curvado de radio pequeño. En la figura N° 5 muestra el método de construir una superficie curva con listones o duelas, que es conveniente para curvas de pequeño radio.
Tablillas de sujeción
Figura N° 6: Curvado para maderas de 3mm de espesor.
23 Para doblar maderas de 3 mm de espesor se coloca sobre un plegador y se fija en ambos extremos. Antes de fijar se debe humedecer con agua hirviendo, lo que ayuda a doblarla y se reduce el peligro de que se rompa. Encima se colocan duelas con forma de cuña, que se encolan frotándolas, una a una, hasta completar la curva. Además se colocan algunas tablillas de madera para sujetarlas provisionalmente hasta su secado. 2.2.4 Madera multilaminada El proceso productivo de los curvados multilaminados (Figura N° 7), comienza con la recepción de materias primas, principalmente Láminas de Tepa y Pino. Las láminas son seleccionadas, de acuerdo a los pedidos de partes y piezas que la empresa tenga en ese momento y son llevadas a la sección de dimensionamiento 1, que es donde se realizan los cortes longitudinales de éstas mediante una sierra circular. Luego de esto, las láminas pasan a dimensionamiento 2, donde se realizan los cortes transversales, también en una sierra circular. Una vez que las láminas se encuentran dimensionadas, pasan a la sección de encolado, que es donde por medio de una máquina que posee dos rollos, se encolan con una mezcla de urea formaldehído, harina de maíz, y catalizador. Las láminas se pasan por estos rollos varias veces, hasta que queden completamente cubiertas de cola por ambos lados. Luego, las láminas
son ordenadas
por un operario, el cual va posicionándolas según las
características que se requieran de la pieza a elaborar, para su posterior prensado. Una vez apiladas las láminas, se introducen en un molde, donde se debe tener en cuenta su ubicación dentro de estos, ya que debe ser de forma muy cuidadosa porque si quedan mal ubicadas, la pieza final puede resultar defectuosa.
Los moldes, con las láminas de madera apiladas en su interior, se ubican
dentro de las prensas, donde por medio de un sistema por calentamiento dieléctrico son prensadas durante 5 a 10 minutos aproximadamente.
24 Una vez transcurrido el tiempo del prensado, se procede a sacar las piezas de los moldes y se realiza un control de calidad visual de las piezas, para luego trasladarlas a los otros centros de trabajo donde se sigue con el proceso de elaboración.
Las piezas prensadas, van directamente a las sierra huincha, que es donde se realizan los cortes para comenzar a darle forma a las piezas y partes solicitadas. Estas, pueden seguir elaborándose en la sierra circular, en el taladro o simplemente derivarlas a la lijadora para darle un acabado más minucioso. Los productos que
se trasladan a la sierra circular, son sometidos a distintos cortes para
dimensionarlas y darles forma según las especificaciones acordadas con el cliente. Luego, y si es necesario, las piezas son procesadas en la fresadora donde son rebajadas para darles formas más específicas. Posteriormente, algunas de las piezas se trasladan al taladro, donde se les realizan perforaciones si los clientes lo solicitan. Finalmente, las piezas se derivan a la lijadora donde se les da un acabado minucioso, ya que aquí es donde se lijan las superficies y cantos de las piezas, y donde se ven todos los detalles de éstas antes de ser entregadas a los clientes.
25 Recepción de Materias Primas
Selección de Material
Dimensión 1
Armado
Encolado
Dimensión 2
Prensado
Sierra Huincha
Fresadora
Lijadora
Taladro
Sierra Circular
Figura N° 7: Proceso productivo de los curvados multilaminados. Los productos realizados pueden ser sillas, mesas, cubiertas, respaldos, bases de asientos, cenefas, coronas, otros.
Figura N° 8: Silla Multilaminada. 2.2.5 Ensambles de tonel
26 El sistema utilizado generalmente para construir columnas huecas de madera, tableros y esquinas semicirculares, como las que existen en el frente de algunos armarios, también para ensambles de tonel.
Figura N° 9: Sistema utilizado para construir columnas huecas de madera. 2.2.6 Marcos y bastidores semicirculares. El procedimiento consiste en encolar una serie de tablillas estrechas, generalmente con ensambles de lengüetas cruzadas (Figura N° 10).
27 Figura N° 10: Marcos y bastidores semicirculares.
Se dibuja la sección de tamaño natural, marcando el número de piezas necesarias y las posiciones de las lengüetas y
asegurándose de que quede suficiente material para que, cuando se haya
redondeado al exterior con el cepillo, no exista el peligro de que las ranuras y lengüetas queden demasiado cerca de la superficie. Se hacen con el cepillo los biseles para las juntas encoladas, y entonces se cepillan los cantos exteriores, como se ve en la figura N° 10, lo que proporciona una superficie de apoyo de la guía del cepillo de acanalar. Se hacen las ranuras para las lengüetas cruzadas y entones se encola todo, y cuando esta seco se marca la forma en los extremos de las tablas con una plantilla, cepillando el conjunto para dejarlo bien acabado.
Figura N° 11: Parte superior del bastidor de una puerta. En la figura N° 11 se muestra el dibujo de la parte superior del bastidor de una puerta y su marco con dinteles semicirculares. Para las confecciones de estas piezas (Figura N° 12) deben dibujarse en forma natural la zona de la parte curva.
28
Figura N°12: Marco curvo de puertas.
2.2.7 Especies de Madera Para el proceso de curvado de madera, en general se utilizan maderas duras, dado que sus propiedades físicas y mecánicas logran curvados con mejores resultados. Al seleccionar las especies, se deben tener en cuenta varios factores, tales como disponibilidad de la madera, propiedades de curvado, características de resistencia después del curvado, etc.Las piezas curvadas para muebles se hacen normalmente de haya en Europa, dado que de ésta especie es abundante en dicho continente, tiene buenas propiedades de curvado y se usan mucho para mobiliario en general, en Chile existe una gran diversidad de maderas que se pueden utilizar para mobiliarios, de las cuales las especies madereras que se utilizarán en este estudio son la Tepa y Lenga. En Europa los fabricantes de artículos deportivos, seleccionan especies tales como el fresno para la producción de palos de hockey, dada su resistencia al impacto, así como sus buenas propiedades de curvado. En la Tabla 1que se encuentra en los anexos, se entrega información sobre
29 gran número de especies, de acuerdo con los ensayos realizados en el Laboratorio de Productos Forestales de Inglaterra. En la Tabla se da el radio de curvatura de seguridad para que menos del 5
% de las piezas se rompa durante el proceso. Los datos contenidos en ella se refieren a madera de buena calidad, secada al aire, de 25 mm de espesor y vaporizada a la presión atmosférica. La influencia de las bandas de apoyo en el radio de curvatura se deduce claramente, así como la sobresaliente aptitud para el curvado de maderas como las de olmo, fresno y haya, en comparación con otras como las de caoba, teca o abeto, por ejemplo. Es interesante observar que no hay gran diferencia entre la aptitud para el curvado del fresno, del haya y del roble, aunque la primera de ellas es considerada la madera para curvar por excelencia. (Fuente: Stevens, 1972)
2.2.8 Propiedades del material y del curvado. El material usado para el proceso de curvado es idealmente libre de nudos, desgastes, rajaduras, granos espiralados. El debilitamiento ocurre linealmente y es muy quebradizo con el debilitamiento en el lado de tensión debe ser eludido Los materiales cortados, longitudinalmente en la dirección del grano tienen menos posibilidad de fracturarse para la sección donde se interceptan las fibras.
2.2.9 Incidencia del Contenido de Humedad en la madera curvada.
30 El alto contenido de humedad después de empezado el tratamiento, requiere menos trabajo y es fácil de curvar. En todo caso, extremadamente alto contenido de humedad puede conducir a esfuerzos en el lado de compresión, requieren un largo tiempo de secado. La mayoría de las especies se pueden doblar en verde, inmediatamente después de la corta; algunas sin embargo, como el olmo, el castaño, y el roble, si se doblan en verde con radio de curvatura pequeño, se pueden romper por efecto de la presión hidráulica en las placas escaleriformes. Prescindiendo del hecho de que la fuerza para doblarla es mayor, la madera seca al aire o en cámara hasta el 25 % de humedad difiere poco de la madera verde. La experiencia ha demostrado que las bandas de apoyo se pueden quitar antes si se dobla material seco y que se necesita sujetarlo menos tiempo durante el secado posterior al curvado por tener menor tendencia a torcerse o a rajarse durante el proceso.
La obtención de curvas con material que tenga contenido de humedad bastante menor del 25 % es perfectamente posible, especialmente cuando se emplean máquinas de doblar, pero el riesgo de rotura en la cara convexa es mayor debido a que las tensiones inducidas son más altas. Además el material muy seco puede retorcerse y arrugarse por la cara cóncava. Debido a todo ello, no se recomienda el empleo de este material. Si se recibe la madera aserrada demasiado seca; se puede mejorar su estado sumergiéndola en agua fría durante una noche, o sumergiéndola en agua a 70 - 80°C durante 20minutos. (Vignote S., 1996)
31
2.3 PRETRATAMIENTOS DE LA MADERA PARA EL PROCESO DE CURVADO 2.3.1 Mecanizado Una vez que se ha elegido el material, las tablas deben
prepararse para el tratamiento
ablandador. Se deben cortar las piezas de forma adecuada, con las caras perfectamente escuadradas, dejando material sobrante para clavar en ellas tacos de sujeción, si fuera necesario. Sin embargo puede producirse movimientos longitudinales durante el vaporizado. Se deben prever tolerancias para ligeras distorsiones que pueden aparecer en la sección transversal debidos a merma de la madera y a la deformación que supone el curvado. Es deseable que las piezas tengan superficie lisa, ya que las señales de sierra tienden a inducir rugosidad. Por esta razón, la madera debe estar cepillada. Es posible curvar piezas de secciones determinadas, como, por ejemplo, redondas, pero al hacerlo debe recordarse que las piezas
32 tienden a aplastarse en los puntos en contacto con el molde o con la banda, produciéndose expansión lateral. La deformación de la sección transversal puede no tener importancia o bien puede remediarse con lijado de la zona curvada. La experiencia demuestra que la madera aserrada a lo largo, cortada y doblada de modo que los anillos de crecimiento sean sensiblemente paralelos a la cara del molde, da resultados ligeramente mejores que la madera aserrada con los anillos perpendiculares a la cara del molde. Sin embargo, la dificultad de conseguir piezas con orientación óptima de los anillos es grande. (Fuente: Stevens, 1972)
2.3.2 Vaporizado. El Vaporizado y el Hervido son los métodos más comunes. El método de vaporizado se realiza en una cubeta, la alta temperatura es obtenida por el incremento de vapor y presión; de este modo el tiempo de tratamiento es menor. En el método de hervido se debe necesariamente elevar la temperatura, este método es mas es fácil porque es lento. La superficie de la madera, antes de curvarse debe ser perfectamente lisa, no sólo porque es más fácil su mecanización antes de doblarse, sino porque irregularidades de superficie pueden inducir a la formación de rugosidades en la madera. Preparada la madera se puede aplicar el método de curvado por vaporizado.
33 El método de vaporizado se realiza introduciendo la madera ya preparada en una estufa de vapor, como lo indica la Figura N° 13. En esta estufa se inyecta vapor a una temperatura de 100°C, manteniéndola por un tiempo de aproximadamente 1,8 minutos por cada mm de espesor que tenga la madera.
Figura N°13: Estufa de Vaporización. A temperaturas superiores a los 100°C, no se obtienen mejores condiciones de curvado, tampoco proporcionando presión a la estufa, todo lo contrario, complica tanto la estufa como el procedimiento, y por último, mantener por más tiempo la madera en estas condiciones tampoco mejora el curvado. Para hacer que las maderas se vuelvan plásticas y compresibles es preciso tratarlas con vapor y calor. Ya se ha indicado que la madera con un 25 a 30 % de humedad contiene el agua necesaria para ser compresible cuando se la calienta; además el agua contenida facilita el calentamiento interno de la pieza.
34 La mayoría de los ensayos de laboratorio muestran que no se mejoran las cualidades de curvado por encima de la temperatura de ebullición del agua (100°C). Probablemente el método más común y más adecuado para obtener las condiciones requeridas es someter la madera a la acción de vapor saturado a la presión atmosférica en una estufa (figura N°13). Lo esencial de la estufa es que entre vapor suficiente para mantener una temperatura media de 100°C y que existan dispositivos para introducir y retirar rápidamente la madera. La madera dentro de la estufa se coloca en estanques. Conviene recordar que algunas maderas, como el roble, en contacto con el hierro o el acero se manchan. Para economizar vapor, la estufa debe estar aislada térmicamente. No interesa emplear vapor a gran presión, ya que las propiedades de curvado no se mejoran realmente por encima de la presión atmosférica. La alta presión tiene además varios inconvenientes. La estufa debe ser mucho más fuerte; antes de abrir la puerta hay que asegurarse de que la presión ha descendido a 1 atmósfera, lo que obliga a perder tiempo; además se ha comprobado que las altas presiones dañan a algunas maderas e incluso las manchan.
2.3.3 Otros Métodos para Calentar. Aunque el vaporizado es el sistema más corriente para hacer a la madera semiplástica, cualquier otro método, que la caliente a temperatura cercana al punto de ebullición sin dañar su estructurado, puede utilizarse. Por ejemplo, en la industria de tonelería se ablandaban antiguamente las duelas colocando las piezas parcialmente moldeadas sobre un fuego de virutas, manteniendo húmeda la parte cóncava empapándola con agua. Los fabricantes de bastones y de mangos de paraguas ablandaban los palos con arena caliente y húmeda o sumergiéndolos en agua hirviendo antes de curvarlos. Cuando se hacían de bambú, se ablandaban sometiéndolos a la acción de una llama de gas. Recientemente se ha empleado la radiofrecuencia. Sin embargo, tiene varios inconvenientes,
35 el primero de ellos es su elevado costo, por otra parte las maderas no permeables, como el Roble blanco americano (Quercus spp.), e incluso en algunas más permeables, como el Haya, el vapor generado en el interior de las células puede encontrar dificultades para salir, alcanzando presiones que rompan la pared celular (colapso).
2.3.4 Tratamientos químicos Se han hecho estudios para ablandar la madera mediante tratamientos químicos, pero hasta la fecha no se ha encontrado ninguno satisfactorio. Uno de los tratamientos ensayados consiste en impregnar la madera con una disolución saturada de urea, calentando luego en cámara a 100ºC. Se afirma que de ese modo se puede curvar la madera con banda de apoyo y sin ella. Sin embargo los ensayos realizados en el Laboratorio de Productos Forestales de Inglaterra demuestran que las propiedades obtenidas no son distintas de las que produce el vaporizado. Además se ha comprobado que, aunque no es necesario secar ni enfriar la madera, si se introduce ésta en atmósfera con elevada humedad relativa, absorbe rápidamente vapor, rectificándose las curvas completamente.
36 Recientemente se ha desarrollado en Estados Unidos un sistema de inmersión en amoniaco anhidro líquido, a –33°C de temperatura. La madera suspendida en este baño durante unos minutos, se puede doblar y moldear, dándole cualquier forma. En cuanto se evapora el amoniaco se endurece. Según parece, los resultados han sido satisfactorios con fresno, abedul y olmo, pero sólo en
espesores hasta 3,2 mm.
2.4 TIPOS DE CURVADO 2.4.1 Curvado en frío. El método de curvado más sencillo es el que se hace con madera sin tratar, en estado natural o seca, aunque el radio de curvatura que se puede obtener sin rotura es muy pequeño. Para la mayoría de las especies esta dado por la fórmula R = 50 S, en la que R es el radio de curvatura y S el espesor de la pieza. De ella se deduce por ejemplo, que una pieza de madera sin tratar de 25 mm. de espesor no puede curvarse con radio menor de 1 ,2 5 m. Esta madera posee toda su elasticidad, por lo que habrá que sujetar la pieza rígidamente a una estructura que contenga la curva deseada. Como ejemplo de este trabajo se pueden citar las planchas que constituyen el casco de una barca, que a veces se curvan en frío y se sujetan con marcos.
37
Cuando las consideraciones de resistencia son de poca importancia y sólo será visible una cara del
conjunto,
el
espesor
de
la
pieza
puede
reducirse
en
determinados
puntos
para facilitar el curvado mediante cortes con sierra, separados por distancias convenientes. Este método se emplea en muebles tapizados y en carpintería para pasamanos.
2.4.3 Curvado en caliente sin apoyo. Para curvas de radio pequeño que deban conservarse sin sujeción de la pieza, es preciso ablandar la madera calentándola, como se ha dicho. La Tabla I muestra que, por ejemplo, el haya vaporizada puede curvarse con radio R = 13 S. Para curvar sin apoyo madera vaporizada se, emplean los siguientes métodos:
a) La pieza se sujeta en un molde compuesto por macho y hembra adecuados. Según la figura siguiente.
38 Figura N° 14: Curvado en molde compuesto por macho y hembra.
b) Se fuerza a la pieza a tomar la forma de un molde de madera o, preferiblemente metal y se la sujeta sobre él (Figura N°15)
Figura N°15: Curvado con molde de metal.
El primer método tiene el inconveniente de que es difícil secar la madera, por lo que se suele usar el segundo. Los bastones hechos de brotes de cepa de castaño, fresnos y avellano, se pueden curvar con este método. Si la curva tiene 180°, la sujeción puede ser simplemente
una cuerda atada transversal
mente al mango. Estas piezas se pueden sacar del molde inmediatamente después de atar. Hay muchas aplicaciones específicas de este método, por ejemplo, para piezas de muebles y de cascos de embarcaciones. Otra aplicación de este método en la fabricación de aros para barriles, cedazos, etc., se realiza con la ayuda de una máquina accionada a mano (Figura N°16). Consiste en curvar
39 tiras delgadas del material vaporizado hasta un diámetro menor que el requerido. La máquina lleva dos rodillos y una banda de acero de 1 , 2 mm de espesor sujeta al superior. Sobre la banda se coloca la tira de madera, ya dimensionada en longitud y con sus extremos ligeramente afilados. Uno de ellos debe quedar sujeto entre el rodillo superior y la banda. Luego se pone en marcha la máquina, enrollando la tira de madera al rodillo. Inmediatamente después se quita de la máquina y se sujeta con la mano para evitar que se estire. También se puede colocar dentro de un aro metálico, cuyo diámetro interior sea igual al exterior del aro de madera. Los extremos de éste se clavan uno con otro. Finalmente se procede al secado y enfriamiento.
Figura N° 16: Fabricación de aros. 2.4.3Curvado en caliente con apoyo. Cuando el espesor de la pieza y el radio de curvatura son superiores a los que se deducen de la fórmula citada, es necesario el empleo de bandas de apoyo para evitar roturas. Estas bandas se hacen de flejes de acero inoxidable. Las bandas de 1 , 2 mm de espesor son adecuadas para curvar piezas de 38 mm.; las de 2 mm. valdrán para cualquier material más grueso. Debe evitarse el empleo de acero quebradizo ya que no es adecuado para este trabajo y es peligroso para el operario. Se debe emplear en cambio acero de gran resistencia a la tracción. Para evitar que el acero manche algunas maderas, es aconsejable recubrir la banda por su cara interior con una hoja delgada de aluminio, que se sujeta con un simple doblez alrededor de los
40 bordes de la banda. Esta lleva en sus extremos unos bloques de madera o metal ajustables, que actúan como topes, sujetando a la pieza firmemente y manteniendo tirante el fleje. Los moldes para curvar pueden hacerse de madera o de metal. La madera se emplea para las formas más sencillas y para pequeñas series. Los moldes de metal se emplean para formas más complicadas y para grandes producciones. Las ventajas del metal son que la sujeción se simplifica y que los moldes no se deforman si el secado se hace con la pieza sujeta. La superficie interna de los moldes conviene que esté recubierta por una fina capa (0,56 mm) de aluminio para facilitar la limpieza y la separación de las piezas de madera.
2.5 FORMAS Y MECANISMOS DE CURVADO 2.5.1 Curvatura en U sencilla. Para producir curvaturas en U o en horquilla es normal sujetar primeramente la sección de la pieza y de
la banda sobre el molde y luego curvar las dos mitades simultáneamente alrededor
del mismo. El dispositivo para realizar esta operación se muestra en la Figura N°17A, en la que se puede ver el molde sujeto sobre una mesa y la pieza con la banda colocada y sujeta mediante un pistón neumático. La banda se tensa al principio mediante topes metálicos. El curvado se realiza empujando los brazos alrededor del molde.
41 La banda está provista en ambos extremos de placas atornilladas firmemente a los topes. Estas
placas pueden ser de metal o de madera y deben ser bastante fuertes para contrarrestar la tendencia de los topes a girar hacia atrás cuando se aplica la presión. Sin ellas se produciría el fenómeno indicado en la figura N° 17A, que separaría la pieza de la banda. La falta de estas placas o su dimensionado insuficiente son causa de muchos fallos. La curva terminada se mantiene en posición a mano o mediante una barra de sujeción que una las testas durante el secado y enfriado. Un dispositivo de sujeción adecuado se compone de pistones neumáticos, ocultos bajo la mesa durante el curvado y elevados al terminar la operación. Figura 17A muestra una barra de sujeción consistente en dos ganchos con un tensor de tornillos entre ellos. Después de colocada la sujeción, la pieza con la banda de apoyo y todos los accesorios pueden retirarse del molde.
Figura N°17A: Curvado con placas posteriores y sin ellas.
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Figura N° 17B: Dispositivo para hacer una curva.
Para muchas curvas de este tipo puede ser innecesario mantener la barra unida a la pieza durante el secado y enfriado. Sin embargo, aunque se quite la banda, es preciso mantener sujetas las testas de la pieza, lo que puede hacerse clavando un listón entre ellas. De todas maneras al secar aumenta el peligro de rotura. Asimismo el clavado daña las piezas y, cuando la producción sea grande, esta operación requerirá mucho tiempo. Por ello, es preferible mantener las piezas sujetas con las bandas. Si la curva no es simétrica, se producirá probablemente al quitar la pieza del molde un cambio apreciable de forma. Por ello, el secado deberá hacerse con la pieza sujeta al molde. Cuando la sección transversal de la pieza es pequeña en relación con su longitud, las partes que no están en contacto con el molde tienden a doblarse hacia afuera debido a la presión longitudinal, lo que puede producir el alabeo de la pieza y la aparición de roturas. Esta tendencia debe contrarrestarse con placas traseras. Sin embargo, en algunos casos esto tampoco es suficiente.
43 Otro método puede consistir en permitir a la cara convexa alargarse, sin sobrepasar un 2 % de la longitud de la pieza, para evitar roturas por exceso de tracción. Este método sólo debe aplicarse cuando sea absolutamente necesario, ya que las tracciones deben evitarse. Para aplicarlo los topes serán ajustables (Figura N°17B). La banda se tensa fuertemente al principio. Una vez conseguida la forma, se puede aflojar accionando los tornillos tensores. Otro método para minimizar las distorsiones consiste en el empleo de piezas horizontales y verticales (figura 18), pero, a menos que sean absolutamente indispensables, no deben utilizarse, si se quiere mantener alta velocidad de fabricación. En las figuras 19 y 20 se ven modelos de topes ajustables para mantener la banda en posición y evitar que se produzcan roturas al sacar la pieza del molde.
Figura N°18: Colocación de la banda, pinzas y topes ajustables para el moldeo de cercos de asientos redondos.
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Figura N°19: Tope desmontable y ajustable.
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Figura N°20: Tope desmontable y ajustable. Cuando se desea curvar sólo una parte de la pieza, permaneciendo el resto recto, por ejemplo, en respaldos de sillas Windsor, solamente se debe vaporizar la zona que es preciso ablandar para hacer la curva. En estos casos habrá que emplear estufas adecuadas, que permitan mantener fuera las partes que permanecerán rectas. (Figura 21).
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Figura N°21: Cámara de Vaporización
2.5.2 Curvatura en dos planos. Para curvas que estén situadas en más de un plano,
las bandas deben disponerse de modo que las
partes curvadas de la madera estén cubiertas por su cara convexa con independencia del plano de la curva. En la figura N°22 se ve una disposición de este tipo antes de curvar en dos planos.
Figura N°22: Disposición inicial para curvar en dos planos.
47 La primera parte del curvado se hace del modo ordinario, empleando si es necesario pinzas o sargentos intermedios para reducir el riesgo de contra curvado y de alabeo que separe la pieza de la banda. Tan pronto como se ha realizado esta parte, se sujeta la pieza al molde y se quitan los topes. Es importante no retirarles hasta que no esté bien sujeta la pieza, para evitar que se deslice la banda a lo largo de la pieza, causando roturas, por tracción. Los dos cabos sueltos de la banda, unidos a la parte principal mediante ángulos rectos de metal, se colocan después a lo largo de la madera, poniendo los topes, que se quitaron, en sus extremos. Estas bandas se tensan mediante tornillos.
De este modo la madera quedará curvada en ángulo recto, conteniendo uno de los planos la otra curva. A lo largo de la pieza puede ser necesario poner sargentos o pinzas, según la naturaleza de la madera, medidas, etc. La pieza curvada se suele dejar sujeta al molde durante el secado. Otro dispositivo más sencillo, pero eficaz, para curvar en dos planos se ve en la figura siguiente.
Figura N°23: Banda especial para curvar en dos planos.
48 En él solamente la parte central de la banda es de fleje continuo de acero. En sus extremos se
disponen angulares de metal de los que salen las bandas secundarias y unas cadenas o cables, que van sujetas a los topes fijos. Una vez se ha hecho la curva central, se sujeta firmemente la pieza al molde. Luego se doblan los brazos con las bandas secundarias. Los moldes para las dobles curvaturas deben ser metálicos, dado que el secado y el enfriado se hacen con la pieza sujeta al molde.
2.5.3 Curvaturas en S y entrantes. Cuando se fabrica una pieza en forma de S es necesario utilizar dos bandas simultáneamente, para
que sujete las dos caras convexas que se producen. Un método para hacerlo consiste en
fijar los moldes sobre una mesa, dispuestos en la posición relativa necesaria para dar la forma correcta. Luego se sujeta a cada uno de ellos una banda distinta. Cada banda lleva uno de los topes. La pieza se coloca entre ellas, sujetando en sus extremos los topes.
Figura N°24: Curva en S.
49 La pieza se curva a la vez alrededor de los dos moldes y se sujeta a ellos hasta que esté seca y fría. Una variante de este método consiste en utilizar dos bandas largas, una por cada lado de la pieza y usarlas alternativamente según el lado en que aparece la convexidad, según Figura N°25.
Curva CC Figura N°25: Curvatura sinuosa. Los topes deben ser forzosamente desmontables. Después de hacer cada curva, se sujeta la pieza al molde correspondiente, antes de quitar el tope y pasarlo a la otra banda para hacer la curva siguiente. Las curvas entrantes en otra curva mayor se pueden hacer por este procedimiento. Si estas curvas entrantes tienen gran radio de curvatura, se pueden hacer con moldes macho y hembra (fig. 28). Este último servirá como soporte de la cara convexa de la curva entrante y como molde para
50 curvar el resto de la pieza. En estas otras curvas, se requerirá banda de apoyo. Como en los casos anteriores el secado se hará con la pieza sujeta a los moldes.
Figura N°26: Obtención de una curva entrante.
2.5.4 Curvado de patas de silla. Si las curvas diseñadas para patas de silla son de
gran radio, se puede trabajar sin bandas de
apoyo. Sin embargo, si se reduce el radio de modo que haya riesgo de rotura de fibras, hay que emplearlas. La figura 27 muestra un dispositivo adecuado para el curvado de patas de silla, representa un molde calentado con vapor para consolidar rápidamente la curva
51
Molde metálico calentado con vapor.
Figura N°27: Método para curvar una pata de silla.
52 Uno de los tipos de curvado más complicados es el austriaco, ya que presenta curvas en dos planos combinadas con otras entrantes. Las bandas de apoyo que se deben emplear son análogas a las descritas anteriormente. También son necesarios elementos de sujeción intermedia. Normalmente el respaldo de la silla se forma primero y se sujeta firmemente al molde antes de empezar a curvar las patas propiamente dichas. Estas no se hacen simultáneamente, si no una después de otra. Se requieren dos hombres para la operación. Solamente la experiencia puede indicar dónde se deben colocar las sujeciones intermedias y cuándo se deben quitar. 2.5.5 Curvado transversal. Casi todas las maderas se pueden curvar en
dirección transversal a las fibras. Sin
embargo, la madera tiende a rajarse, ya que la resistencia a la tracción en dirección perpendicular a las fibras es comparativamente pequeña. Por ello, será siempre necesario sujetar la cara convexa durante el curvado. La madera de abeto (Picea) que no es adecuada para el curvado en la dirección de las fibras, se puede doblar transversalmente, después de inmersión en agua hirviendo, formando tubos de 90 mm. de diámetro interior, con grosor de pared igual a 3,2 mm, sin necesidad de bandas de apoyo. Para hacer estos tubos se sujeta uno de los bordes del panel a una tubería calentada por vapor. Luego se vaporiza el panel de modo que se va curvando alrededor de la tubería. Cuando está avanzado el vaporizado, se coloca una tira de tela fuerte o lona sobre la cara convexa para dar apoyo mecánico. Luego se fuerza lentamente el conjunto a adaptarse a la tubería. Después del secado y la consolidación, se retira ésta. La madera vaporizada se puede comprimir transversalmente a las fibras con bastante fuerza sin que se rompa. Los esfuerzos que deben aplicarse para el curvado son comparativamente pequeños. 2.5.6 Refuerzo
53 La mayoría de las especies tropicales son de calidad inferior para el curvado, en comparación con las de las zonas templadas, ya que su resistencia a la compresión es muy baja. El Laboratorio de Productos Forestales de Inglaterra ha estudiado un método para mejorar sus propiedades, que consiste en encolar por la cara cóncava, antes de curvar, una pieza delgada de otra madera apta para el curvado. Esta pieza sirve de refuerzo y evita la rotura de la zona de compresión. Como todas las maderas, se curvan mejor transversalmente a la fibra que en la dirección de ésta. Por tanto, el refuerzo puede ser de madera de baja calidad, pero colocada de manera que su fibra vaya en dirección perpendicular a la de la pieza principal. La cola debe ser resistente al agua ya que el conjunto se ha de vaporizar. En el Laboratorio se han obtenido los siguientes resultados con madera de Danta (Nesogordonia papaverifera). En Condiciones normales, una pieza de 25 mm. de espesor, vaporizada y sujeta con una banda de apoyo, tiene un radio límite de 360 mm. Si la pieza es de 24 mm. y se le ha encolado un listón de haya de 1 , 6 mm, el radio puede descender a 150 mm. (Stevens, 1972)
2.5.7 Curvas compuestas. Se pueden hacer elementos gruesos con radios de curvaturas muchos menores que los indicados en la Tabla 1, encolando dos piezas curvas, una sobre otra. Cada una tendrá la mitad del espesor deseado y se vaporizará y curvará por separado. Después de consolidar y secar, las caras que hayan de encolarse se mecanizarán para que ajusten bien. Después se extenderá la cola y se aplicará la presión necesaria. Este método se ha empleado para hacer bastones de hockey de radio muy agudo. Se puede usar para las maderas tropicales de poca calidad de curvado.
2.5.8 Madera precomprimida No se conoce con precisión como los tratamientos con calor hacen más compresible a la madera. Tampoco se sabe porqué solo algunas especies son afectadas por dichos
54 tratamientos. El examen microscópico de las fibras de la cara comprimida muestra que las paredes celulares se han arrugado como un acordeón. También se observan planos de deslizamiento, aunque no aparece rotura definida o desintegración. La Figura Nº 28 representa una sección de fresno antes y después del vaporizado y curvado. Los planos de deslizamiento se ven claramente. Se debe señalar, sin embargo, que al preparar las secciones para examen microscópico, es necesario humedecer la madera, que tiende a recuperar sus medidas iniciales. Por ello en la preparación no se puede ver el efecto completo de la compresión.
Material tomado de la zona de compresión, después del vaporizado y curvado
Material sin tratar, antes de vaporizar y curvar
Figura N°28: Microfotografías de fresno.
La madera de la cara cóncava de una pieza curvada tiene propiedades muy distintas de la madera no tratada. En frío la madera muy comprimida tiene merma y expansión grande en dirección longitudinal después de secar o humedecer hasta cierto límite. Pero con elevado contenido de humedad la expansión tiende a compensar la merma y a hincharse para recuperar sus medidas anteriores al curvado. Esto explica porqué el mango de un bastón tiende a estirarse si se le deja humedecerse mucho y no recuperará su forma inicial si se le seca otra vez
55
Se sabe desde hace tiempo que la madera comprimida del interior de una curva se puede volver plegable y flexible en frío. Por ello si la pieza no es muy gruesa, se puede curvar y retorcer entre los dedos. Recientemente el Laboratorio de Productos Forestales de Inglaterra ha estudiado el problema de producir madera "precomprimida" y "flexible". El término "madera precomprimida" significa material vaporizado, comprimido longitudinalmente y liberado de la compresión inmediatamente después de alcanzar la carga necesaria. La madera flexible" se ha tratado más intensamente para aumentar el grado de plegabilidad. La principal dificultad para comprimir piezas de gran longitud es que tienden a arrugarse. Si se introducen en un soporte lateral metálico, la compresión es mucho más fuerte en las testas por lo que se alcanza en la madera próxima a ellas la tensión de rotura muy pronto. El problema técnico de comprimir piezas largas se ha resuelto con un soporte de tipo acordeón.
Consiste en una serie de placas metálicas cuadradas, que pueden
deslizarse libremente a lo largo de unos pasadores y que están separadas entré si por muelles cortos y blandos. En el centro de cada bloque hay un orificio de forma análoga a la de la pieza, pero algo mayor.
La pieza, después de vaporizada, se introduce en el soporte y se lleva a la prensa. La presión se transmite por igual a la pieza y al soporte. (Figura N°29).
56
Figura N°29: Soporte en forma de acordeón y muestra de madera comprimida. La madera, que se vaporiza y comprime longitudinalmente retirando enseguida la carga no recupera su longitud exactamente, quedando compresión residual. La compresión inicial puede reducir la longitud hasta un 20 % en la madera seca al aire de especies tales como haya, fresno y olmo, mientras que la compresión residual será sólo del 3 al 4 %. Esta pequeña reducción será suficiente para que el radio de curvatura pueda ser mucho más pequeño en el curvado posterior. Después de la compresión no hay que hacer ningún tratamiento de consolidación y tan pronto como la madera se ha enfriado, se puede curvar. El uso de madera precomprimida tiene varias ventajas importantes. Las operaciones de mecanizado y moldeado se pueden realizar sobre las piezas rectas, que se curvan después en frío. De este modo, el mecanizado se ejecuta en máquinas ordinarias, lo que reduce el costo de la operación. En algunos casos se puede prescindir de las bandas de apoyo; por ejemplo, una curva de haya de 25 mm de espesor con radio de 330 mm se puede cerrar hasta un radio de 180 mm. sin emplearlas. Como la madera está seca y fría, incluso el material
57 de sección circular no presentará aplastamiento de dicha sección durante el curvado. Se consigue también gran reducción en el tiempo de consolidación empleando madera precomprimida. Por ejemplo, piezas de haya de sección circular de 32 mm de diámetro necesitarán varias horas para consolidarse a 66ºC, después de curvado normal. La madera precomprimida necesitará sólo 2 horas en las mismas condiciones. Si se emplea radiofrecuencia con especies permeables, la consolidación durará 3 minutos para calentar a 100°C más otros 3 minutos para enfriar. Este método para mejorar las propiedades de curvado de la madera tiene gran importancia, dada su inmediata aplicación práctica en la fabricación de mangos para palas.
2.5.9 Madera flexible Si se necesita material muy flexible, es preciso inducir en la madera mayor compresión residual de la que se consigue con el tratamiento anterior. La máxima plegabilidad se puede conseguir consolidando el material muy comprimido, para conservar casi totalmente la deformación, cuando se retira la carga. La madera de Haya, por ejemplo, puede retener el 20 % de acortamiento citado. Para ello, la madera dentro del soporte tipo acordeón se lleva a la cámara de secado. Este será muy
58 lento, ya que la pieza está casi totalmente cubierta por el metal. Debido a ello el proceso será muy costoso. Se han realizado investigaciones para acelerar el proceso, renunciando a conservar la compresión total. Un método diseñado para esto consiste en comprimir madera vaporizada hasta reducir su longitud en un 20 %. Luego se retira la carga como en el proceso anterior. Después de que la madera se ha secado y enfriado, se vuelve a comprimir en el soporte tipo acordeón, pero en frío, reduciendo otra vez la longitud en el 20 %. Al retirar la carga, la compresión residual aumenta hasta el 15%, por lo que la madera se puede curvar con mayor facilidad. Los ensayos han indicado que la madera de haya de 25 mm de espesor, sometida a este proceso, se puede curvar hasta obtener un radio de 100 mm en frío y sin banda de apoyo. Este radio es aproximadamente el que se consigue con madera no comprimida, pero vaporizada y curvada con banda de apoyo.
Otro método para conseguir menor grado de flexibilidad consiste en comprimir como en el anterior la madera vaporizada, manteniendo la carga un corto periodo de tiempo, conservando la madera con el soporte tipo acordeón en la prensa o sujetándolo plegado fuera de ella. Después de una hora, se saca la pieza del molde, quedando un acortamiento residual del 12 al 15 %. La duración del periodo de sujeción de la madera dependerá del grado de flexibilidad que se necesite. La madera flexible se puede aserrar y mecanizar satisfactoriamente, aunque para tornearla conviene poner apoyos suplementarios, dada su extrema flexibilidad. Este material se puede emplear para marcos de ventana redonda, raquetas de tenis y piezas con curvatura en dos planos para muebles.
59
2.5.10 Curvado Mecánico.
Sea cual sea el método de curvado, los principios de la operación siguen siendo los mismos, pero el empleo de maquinaria permite la realización de varias curvas en una sola operación. También facilita el curvado de piezas largas. La velocidad de producción se puede aumentar considerablemente y además el apoyo lateral que se dan unas piezas a otras, al curvarlas simultáneamente, reduce su tendencia a retorcerse. Estrictamente hablando, las palancas o mangos unidos a las bandas de apoyo, empleadas en el curvado manual, pueden considerarse máquinas o dispositivos multiplicadores para ejercer mayores fuerzas sobre la madera. No es usual, sin embargo, estimarlas de este modo y por lo tanto rara vez se emplean para la obtención de curvas múltiples ó para piezas de grandes dimensiones.
2.6 TECNOLOGIA PARA EL CURVADO DE LA MADERA. 2.6.1 Máquina cabrestante (torno de eje vertical) La máquina de curvar más sencilla consiste en una polea accionada a mano o con motor, que tira mediante un cable o una cadena del extremo de una banda de apoyo (Figura N°30). El molde se sujeta a un banco. Luego la parte central del molde se fija con un sargento a la pieza, la banda es sencilla, con topes de madera y placas posteriores. Para tensar la banda se han metido cuñas de madera entre los topes y las frentes de la pieza. Entre el molde y el torno de eje vertical se ponen poleas para guiar el cable. La disposición del conjunto es tal, que el cable resulta casi perpendicular al tope del que tira. Actuando sobre el torno de eje vertical, la pieza se adapta al molde, una vez
60 formada la curva, se sujeta la pieza con la banda al molde. El conjunto se lleva a la cámara de secado y consolidación. El secado final se hace quitando la banda y clavando listones entre las caras de la pieza pera mantener la curva.
Figura N°30: Curvado mediante máquina cabrestante.
2.6.2 Máquinas de brazo de palancas. Estas máquinas son esencialmente iguales a la anterior, salvo que llevan brazos o palancas rígidos mediante los cuales se transmiten los esfuerzos al conjunto piezabanda de apoyo. En la Figura N°31 se ve una máquina de este tipo. Lleva dos brazos a cada lado del eje. El par superior al cual se adapta la banda mayor fija a la máquina, está unido al par inferior mediante pivotes, sujetos a ambos pares por ejes para permitir el movimiento.
61
Figura N°31: Máquina de brazo y palanca
Los pistones hidráulicos que controlan los motores están acoplados directamente a los brazos inferiores, que hacen subir a los otros para curvar. Inicialmente los brazos y la banda mayor están horizontales. Encima de esta banda se pone la menor, en .la que se apoyará la pieza de madera vaporizada servirá para sujetar la cara convexa al sacar la pieza de la máquina. Un extremo lleva un tope fijo y el otro una placa de acero con tres pistones de 16 mm. de diámetro que pasan a través del tope de la banda menor y que se apoyan contra una placa ajustable en la banda mayor. La madera se coloca de modo que se apoye contra dicha placa de acero para que las presiones aplicadas en el curvado se transmitan directamente al tope de la banda mayor a través de los pistones. La presión final se aplica antes de curvar para
62 empezar esta operación con la banda mayor tensa. Al completar el curvado, habrá inevitablemente una separación entre el tope de la banda menor y la cara posterior de la placa de acero que se apoya en la testa de la pieza. Este hueco debe llenarse. Pera ello la placa de acero tiene dos pasadores, que se pueden mover a mano hasta que se apoyen contra el tope de la banda menor. El dispositivo de sujeción de las piezas curvadas se coloca después y finalmente se afloja la banda menor, volviendo los brazos a la posición horizontal. El conjunto de madera curvada y banda de apoyo se puede ya retirar de la máquina. En la máquina de la Figura N° 31 se pueden curvar varias piezas estrechas a la vez, colocándolas una junto a otra. La presión se aplica mediante pistones neumáticos pequeños unidos a los brazos superiores.
2.6.3 Máquina Curvadora con pistón hidráulico. La figura 32 ilustra una modificación de este método. La máquina consiste esencialmente en un soporte fijo y una mesa deslizante que sé puede mover hacia delante y hacía atrás sobre correderas situadas en el soporte. El molde está sujeto a la mesa deslizante y el movimiento se transmite mediante pistón neumático o hidráulico. Sobre el soporte hay dos placas metálicas rígidas con bisagras de dimensiones adecuadas, separadas una distancia aproximadamente igual a la longitud de la madera que debe curvarse. Las bandas de apoyo son metálicas con topes fijos y placas posteriores que sobresalen poco de ellos. Por detrás de estas placas y cerca de su extremo hay muescas semicirculares que encajan en las testas de las bielas. Al comenzar la operación, el pistón está al principio de su carrera; la madera está colocada entre los topes de la banda y las testas de las bielas están encajadas en las
63 muescas de las placas posteriores. Entonces el pistón desciende, empujando el molde contra la pieza; los topes hacen un movimiento circular y finalmente la pieza queda curvada alrededor del molde. Antes de retirar la pieza se sujeta por medio de un tirante.
Figura N°32: Máquina Curvadora con pistón hidráulico.
a) Pistón hidráulico. b) Tope fijo. c) Pieza vaporizada. d) Mesa deslizante. e) Placa con bisagra. f) Biela metálica. g) Banda de apoyo. h) Soporte fijo.
64
2.6.4 Máquina de mesa giratoria En este tipo de máquina una testa de la pieza y un extremo de la banda de acero están sujetas en un punto situado sobre el molde o cerca de él. Este, a su vez, está sujeto o una mesa o disco que se puede girar a voluntad. Existe también un dispositivo, que puede consistir en un rodillo con un muelle, o en un pistón neumático para transmitir presión radial a la parte posterior de la madera en el punto de contacto con el molde. Hay también una biela que obliga al tope de la banda de apoyo, situado lejos del molde, a acercarse a éste siguiendo una tangente. Cuando se hace girar la mesa, la madera y la banda se enrollan alrededor del molde, manteniéndose en estrecho contacto debido a la presión radial. En la Figura N° 33 se muestra una máquina de éste tipo para la fabricación de bastones. En ella, la mesa giratoria está colocada en posición vertical y gira en sentido contrario a las agujas del reloj a la velocidad de 1 r.p.m., al hacerlo, tira del conjunto madera-banda a lo largo de una serie de rodillos metálicos, sobre los que hay una especie de recipiente para las piezas de madera. La banda tiene anchura suficiente
para el curvado de ocho
bastones en cada operación. La madera vaporizada se prensa a veces entre moldes o bandejas macho y hembra. Si se emplea una prensa hidráulica grande, se pueden colocar varios pisos de bandejas entre los platos, para prensarlos en una sola, operación.
65
El conjunto se sujeta sin deshacerlo y se lleva a la cámara de consolidación de una vez. A veces la prensa tiene platos calentados con vapor que aceleran la consolidación. En esta máquina las piezas no se retiran después del curvado, sino que se dejan hasta que se enfrían. Si no se usan bandas de apoyo, los radios de curvatura serán grandes y no se conseguirá mucha exactitud en la forma. Por supuesto se pueden emplear bandas.
Figura N°33: Máquina de mesa giratoria.
66
2.6.5 Máquinas para curvar mangos de palas. En la fabricación de mangos de palas puede ser preciso curvar los extremos del eje. La parte correspondiente de la pieza se ablanda primero por inmersión en agua caliente o vaporizándola, después de lo cual el mango se sujeta en su posición mediante un sargento, que puede deslizarse libremente en las guías que lleva la estructura de la máquina o estar fijo en determinada posición. En la producción de mangos con asa, el extremo abierto se fuerza a tomar la forma de la curva deseada en un molde de acero o de aleación especial, también se puede emplear un molde de dos piezas. En este caso, el mango se sujeta a la hembra del molde; el macho, que es deslizante, se introduce en el extremo abierto y ablandado, que adoptará la forma de los moldes. Algunos tipos de mangos llevan curvas en S ó de cuello de cisne en la parte donde se fija el útil. Para hacerlas, se emplean moldes abiertos. La mitad superior se pone en contacto con la inferior durante el curvado mediante una cuña. La parte superior de cada molde es ligeramente más profunda que la inferior y ambas están perfiladas dé acuerdo con la curva que se ha de producir. La corredera que lleva el molde avanza y la pieza de madera, sujeta firmemente se ve forzada a entrar en él, adoptando la forma requerida. Los mangos encajados en los moldes se llevan a una cámara caliente o se colocan sobre tuberías calentadas con vapor hasta que se consolide la curva. Tan pronto como las zonas curvadas se han secado, se pueden quitar los moldes y los mangos están listos para su uso.
CAPITULO III: DESARROLLO DEL ESTUDIO.
67
3.1 OBJETIVOS 3.1.1 OBJETIVO GENERAL Determinar las características del curvado en piezas de madera sólida, para las especies Tepa(Laurelia philippiana) y Lenga, utilizando radiofrecuencia.
3.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. -
Determinar en cual combinación de tiempo de vaporizado y prensado se obtienen los radios de curvatura más pequeños en las especies Tepa y Lenga.
-
Determinar radios de curvaturas en piezas de Tepa y Lenga de espesor de 15 y 20mm, para respaldos de silla.
-
Determinar los tiempos de trabajo en el proceso de curvado de la madera de las especies Tepa y Lenga.
3.2 MATERIALES Y METODOS 3.2.1 Obtención de probetas.
68 Para el estudio se utilizaron maderas de tepa (Laurelia philippiana) de 15 y 20mm de espesor y de lenga (Nothofagus pumilio) de 15 y 20mm de espesor, provenientes de la Empresa Delma Ltda. Las maderas vienen dimensionadas de 1000mm * 90mm, libres de nudos, perforaciones o agrietamientos, cepillada, fibras en direcciones longitudinales, con un 8 a un 10% de contenido de humedad. Estas maderas se cortaron en dimensiones de 500mm * 90mm, para ambas especies. Para plastificar la madera y someterla al proceso de curvado se aumento su contenido de humedad, depositándolas en un baño termorregulado a 80°C, por un periodo de 10minutos, para obtener un contenido de humedad de 15%.
3.2.2 Máquinas y Equipos utilizados. •
Vaporizador a presión atmosférica.
•
Prensa Hidráulica con una presión máxima de 600Kg/cm2 .
69 •
Generador de Radiofrecuencia.
•
Sierra múltiple.
•
Baño termorregulado, marca Memmert, modelo IP-20.
•
Estufa de Secado, marca blinder, modelo WTE.
•
Balanza marca Denver Instrument Co, modelo 100 A
3.2.3 Vaporizado.
- Tomar muestras aleatorias de cada especie, para poder medir su contenido de humedad por método gravimétrico. - Cortar la madera en probetas de 500*90*15mm y 500*90*20mm y luego se pesaran en una balanza digital, marca Denver Instrument, modelo 100 A.
70
- Las probetas con las dimensiones antes descritas, como fase previa al vaporizado en cámara, y considerando que el contenido de humedad de ellas están cercanas al 8%, se aumenta la humedad, utilizando un
baño termorregulado, sumergiéndolas en su
totalidad a 80ºC por un tiempo de 10 minutos, y así facilitar el vaporizado posterior.
Lenga
Tepa
- Se construye en forma artesanal un vaporizador de madera terciada de 5mm de espesor con dimensiones de
1200 x 770 x 280 mm,
conectados a una resistencia de 4
conectores de electricidad de 4 Ampere y a un tambor de agua, con capacidad de 10litros, para recibir en su interior piezas de madera de hasta 750 mm de espesor.
Tambor con agua Alimentador
Bolla con agua caliente
71
Acceso de vapor a la cámara
- El vaporizado que se realiza, aumenta la temperatura de la madera a 65ºC. Vaporizar las muestras de cada especie durante 20, 30, 40 y 50 minutos. Después de cada vaporizado se pesan las muestras, previo al prensado, determinándose así los contenidos de humedad, provocando así la plasticidad deseada en la madera para un inmediato curvado. El tiempo de traslado a las prensas debe ser lo mas breve posible, como también el comienzo de la compresión por parte de ellas para evitar la perdida de temperatura y humedad. Por tanto la distancia entre el vaporizador y las prensas debe ser cercano o inmediatamente al lado. Estos tiempos de traslado fueron 5 segundos en promedio, debido a su cercanía.
72
3.2.3 Prensado. - Se utiliza una
Prensa hidráulica de 600Kg/ cm2 como máximo. Las probetas ya
vaporizadas se ingresan a la prensa, poniéndose esta en marcha, ejerciéndose una presión sobre de 120Kg/cm2 por tiempos de 4, 6 y 14 minutos para cada una de las repeticiones. - Esta máquina es conectada a un generador de alta frecuencia para un prensado en caliente de la madera aplicándose una potencia de 200W, por un período de 6 minutos.
Generador alta frecuencia
Prensas
73
Conexión Cátodo Ánodo a las prensas
Compresión de madera, toma la forma curvada del molde
Curvado Lenga
Secado de la madera en prensa debido a la generación de alta frecuencia
Madera referencia
Curvado Tepa
74
-
Después del proceso de curvado, las muestras son pesadas para verificar el contenido de humedad final y dibujada sobre un papel para verificar sus cambios dimensionales con respecto a la curvatura.
- El enderezamiento de la madera o intento de volver a su estado anterior (madera en forma recta o “Sprin Back”) es uno de los factores que hay que tener en cuenta para calcular la curvatura final. Tiene directa relación con el contenido de humedad final de la madera curvada. - Medir los espesores de las probetas al final del proceso de curvado.
75
Medidas de espesores CAPITULO III RESULTADOS 3.1 Gráficos Obtenidas
3.1.1 Gráfico Nº3: Espesores versus Radios de Curvaturas de las especies Tepa y Lenga
76
Espesor versus Radio de Curvatura de Tepa y Lenga
2020 Radio de 2000 Curvatura 1980 (mm) 1960 1940 1920 15 20 Espesores (mm)
Gráfico Nº 4: Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura
77
Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura
2500,00
2000,00
1500,00
Radio de Curvatura (mm)
1000,00
500,00
0,00 20 30 40
Tiempo de Vaporizado (min) 50
Gráfico Nº5: Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Especies Tepa y Lenga
78
Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Especies
2010 2000 1990 1980 Radio de 1970 Curvatura 1960 1950 (mm) 1940 1930 1920 1910 Tepa 4 Lenga
6 Tiempo de prensado (min)
Especies
14
Lenga Tepa
Gráfico Nº6: Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura versus Especies Tepa y Lenga.
79
Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura versus Especies
2500 2000 Radio de Curvatura (mm)
1500
Lenga Tepa
1000 500 0 20
Tepa 30
Tiempo de Vaporizado (min)
40
Lenga 50
Especies
Gráfico Nº7: Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Espesores de Tepa y Lenga
80
Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura versus Espesores
Radio de Curvatura (mm)
2040 2020 2000 1980 1960 1940 1920 1900 1880 1860
15mm espesor 20mm espesor
4 6 Tiempo de Prensado (min)
14
20mm espesor 15mm espesor
Espesores
Gráfico Nº8: Tiempo de vaporizado versus Radio de Curvatura versus Espesores de Tepa y Lenga
81
Tiempo Vaporizado versus Radio de Curvatura versus Espesores 3000 2500 15mm 20mm
2000 Radio de Curvatura (mm)
1500 1000 500 0 20 30 40
Tiempo de Vaporizado
20mm 50 15mm
Espesores
Gráfico Nº9: Tiempo de Vaporizado versus Radio de Curvatura versus Espesores de Tepa y Lenga
82
Tiempo de Vaporizado versus Tiempo de Prensado versus Radio de Curvatura 20 min 3000 2500
30 min 40 min 50 min
2000 1500
Radio de 1000 Curvatura (mm)
Tiempo de Prensado (min)
500
4
0
6 14 20 min
30 min
40 min
50 min
Tiempo de Vaporizado (min)
CAPITULO IV DISCUSIONES DE LOS RESULTADOS Los resultados obtenidos reflejan que la madera a utilizar debe tener un preciso control del contenido de humedad ya que esta condición es un factor gravitante demostrado en las
83 tablas de resultados. Además es determinante el estado de la madera (sin nudos, de fibras paralelas longitudinalmente, sin perforaciones) por que comprometen el curvado, y perjudican los resultados. Los rangos de radios encontrados en ambas especies son satisfactorios para respaldos de sillas, siendo curvas suaves, con un espesor adecuado. Según el gráfico Nº3 , se puede observar que a menor espesor existe menor Radios de curvaturas, por lo tanto, se genera una mayor curvatura de las especies. Al observar el gráfico Nº4, se observa que el Tiempo de Vaporizado óptimo es de 40 minutos, ya que al aumentar el tiempo sobre los 40 minutos el Radio de curvatura vuelve a aumentar. Del gráfico Nº5 se puede deducir que el Tiempo de Prensado óptimo para ambas especies es de 6 minutos. En el gráfico Nº6 se puede observar claramente que a los 40 minutos de vaporizado en ambas especies se obtienen Radios de curvaturas menores.
Al observar el gráfico Nº7, se deduce que el Tiempo de Prensado óptimo es de 6 minutos para los espesores de 15 y 20mm en ambas especies. En el gráfico Nº8 el tiempo óptimo de vaporizado es de 40 minutos para los espesores de 15 y 20mm. Según el gráfico Nº9 la mejor combinatoria entre el Tiempo de vaporizado, el Tiempo de prensado y el Radio de curvatura es de 6 minutos para el prensado, 40minutos para el vaporizado para así obtener Radios de curvaturas menores (Valores bajo los 1000mm).
84
CAPITULO V CONCLUSIONES ¾ El curvado de la madera es un proceso el cual necesita experiencia previa en el doblado de madera debido al costo de romper madera, no encontrar las condiciones adecuadas de plasticidad, como humedad, temperatura, potencia de electricidad en secado, tiempo de prensado, tiempo en secado, con la variabilidad de las maderas a utilizar. ¾ Los resultados obtenidos son satisfactorios, dado que se logran radios de curvaturas utilizables para respaldos de sillas, con un contenido de humedad
85 alrededor del 15%, por lo tanto se logra insertar la pieza en un ciclo productivo posterior. ¾ Se logra curvar con radios mayores a 1000 milímetros los que se considera como curvas suaves. Se puede adecuar un proceso análogo al multilaminado insertando el curvado de la madera en línea de producción. ¾ Los resultados logran satisfacer las necesidades requeridas para obtener un mejor producto de calidad y capaz de insertarse en el mercado actual, el cual podría ser una diferencia significativa. ¾ El proceso entrega un producto listo para insertarse en otras líneas de manufacturas, encontrando un producto utilizable como parte esencial en la industria del mueble, estéticamente. ¾ El aprovechamiento de la madera es máxima considerando un curvado exitoso, no hay desecho teniendo en cuenta que la madera debe tener la dimensión final lista o aproximada antes del curvado, para minimizar los procesos posteriores si la comparamos con los procesos de obtención de madera curvada por aserrado. ¾ El curvado realizado con la tecnología existente en la fábrica Lamino Mobel es perfectamente desarrollable, ya que se logran buenos resultados de curvaturas para piezas de respaldos de sillas. ¾ El proceso de curvado puede ser mejorado incorporando mayor tecnología, como autoclaves de presión y vaporización, radiofrecuencias con mayores precisiones de electricidad, sistemas de control de contenido de húmeda, etc. ¾ El tiempo óptimo de curvado con esta tecnología es aproximadamente 1 hora de producción continua, considerando el proceso descrito de sumergir las maderas en agua a 80ºC por 10 minutos, luego vaporizado aproximado de 40 minutos, tiempo en prensa de 6 minutos, con una presión de 120 Kg/cm2 . ¾ A menores espesores se generan mejores Radios de curvaturas.
86
¾ No existe deformación Sprim Back en ambas especies (Tepa y Lepa), con lo cual se puede deducir que existe un óptimo secado de la madera. ¾ Las especies lenga y tepa presentaron un buen comportamiento frente a las tecnologías utilizadas por la Empresa Lamino Mobel.
CAPITULO VI BIBLIOGRAFIA 1.- Peña Vignote Santiago; Jiménez Francisco Javier; “Tecnología de la madera”; Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación; Capitulo III; Chile 1977 2.- N. W. Kay; “Carpinteria de Armas y de Taller”; Editorial Gustavo Gili S.A; Capitulo II Barcelona 1954 3.- Thomas Clark; “Nuevas oportunidades para el desarrollo de productos industriales”; Publicación Xylon internacional; California julio de 1999 4.- Rowell F.; Wood Handbook; Specialty Tratments; Chapter 19; Masch 1999 5.-W.C. Stevens y N. Turner, Traducido por Dr Ricardo Velez Muñoz; “Manual de Curvado de la Madera”; Asociación de investigación de las industrias de la madera y corcho; Madrid Diciembre 1972
87
6.-Tinto Claudio Jose; “Tecnología de las Maderas”; Editorial Agro Vet; Buenos Aires 1994 7.- Revista Chile Forestal, Octubre 1993, N° 210. 8.- Revista Chile Forestal, Mayo 1996, Volumen 21, N° 238. 9.- Revista Chile Forestal, Diciembre 1998, Volumen 23.
LINKOGRAFÍA Paginas de Internet utilizadas: www.compwood.dlk www.aitim.es www.ton.cz
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CAPITULO VII ANEXOS
EQUIPOS UTILIZADOS a) Vaporizador diseñado en Empresa Lamino Mobel, a presión atmosférica.
b) Prensa Hidráulica presión máxima 600 kg/cm2
89
c) Generador de Radio Frecuencia
Generador alta frecuencia
Conexión Cátodo Ánodo a las prensas
Tablero de control Generador de radio frecuencia conectada a prensa hidráulica
90
.
d) Balanza, marca Denver Instrument Co., modelo 100 A
e) Baño Termoregulado, marca Memmert, modelo IP-20
91
f) Sierra múltiple
g) Huincha de medir
h) Estufa de secado, marca Blinder, modelo WTE, 103 ± 3ºC
92
PROPIEDADES DE LAS ESPECIES MADERERAS UTILIZADAS
Lenga La lenga es una especie que se extiende entre los 36º 50" a los 56º latitud sur en Argentina, y en Chile comienza su distribución en los 36º 35" L.S. La estrecha región de crecimiento es de aproximadamente 2200 Km de largo, desde Neuquén hasta el extremo sur de Tierra del Fuego. El tipo forestal lenga forma el límite latitudinal superior, generalmente por encima de los 1000 m.. Este límite es más alto en el área septentrional, donde alcanza los 2000 m y va descendiendo hacia el sur, hasta alcanzar los 500m. en Ushuaia, y los 200m. en la Isla de los Estados. Del mismo modo el límite inferior desciende hacia el sur, llegando al nivel del mar en Tierra del Fuego. Los efectos de las erupciones volcánicas han limitado el desarrollo latitudinal de los árboles, rebajándolos entre 100 y 200m. Junto con los efectos volcánicos, se suman las avalanchas de escoria y nieve, las pendientes inestables y los vientos muy fuertes. Sus hojas son de 2,5 a 3,5 cm de largo, y hasta 2 cm de ancho. Poseen hojas simples, alternas, elípticas, con dos lóbulos entre nervaduras, lo que la distingue del resto de los Nothofagus. Es una especie caduca, y su follaje se tiñe de distintos tonos de la gama del rojo y el amarillo antes de caer a mediados de mayo en nuestra provincia. Estos colores se deben a la presencia de pigmentos como las antocianinas. Se aprecian distintos matices en el bosque debido a la variabilidad genética de este carácter.
Las flores son pequeñas, solitarias, las masculinas con 15-20 estambres y las femeninas con ovarios infero-trilocular. La corteza es delgada y lisa cuando joven y se va agrietando
93 con la edad (ver ítem sobre fases de desarrollo). Según donde crezca la lenga puede medir desde 4 a 35 metros de altura, con diámetros de hasta 2 metros en la base y puede alcanzar los 350 años de vida.
El tipo forestal lenga se subdivide en subtipos: bosque Krummholtz, arbóreo de lenga. El subtipo Krummholz se encuentra en el límite latitudinal superior, que se produce en condiciones muy extremas, y que se manifiesta por troncos que crecen arrastrados sobre suelo y desde los cuales emergen ramas, conjunto que forma una maraña impenetrable. En algunos lugares el subtipo achaparrado se presenta como parte superior del gradiente de altura. Por debajo del Krummholz todavía se aprecia el efecto de la nieve, bajas temperaturas, la pendiente y el deslizamiento de suelos, en la arqueadura de la base de los fustes de las lengas (Lenga en "L"). Cuando la lenga crece en forma aislada, desde las fases juveniles, no se produce el derrame natural y presenta una forma de copa globosa. En cambio cuando crece en un medio de competencia con otros árboles, desrama naturalmente, presentando fustes rectos y la copa se presenta en el estrato superior.
Su madera tiene una densidad que oscila entre los 500 y 590 g/cm3 a 12% de humedad (esta variación suele tener componentes genéticos muy fuertes) con colores que varían casi desde el blanco en la altura hasta el rosado cuando está recién cortada que viran al marrón amarillento cuando pasa el tiempo (ver ítem usos y características de la madera). En el suelo del bosque suelen observarse otros tonos oscuros en la madera caída, debidos a hongos saprófitos, como es el caso de palos negros (que hacen creer que allí hubo un incendio) y otros verdes. Los bosques de Nothofagus pumilio son claramente distinguibles y tienden a formar comunidades discretas, a lo largo de toda su muy amplia distribución geográfica. La descripción general que presenta esta especie es una albura color blanco-crema y duramen rosado, con brillo suave y lustre natural mediano. Textura fina y homogénea, grano derecho y veteado poco demarcado, salvo en caras tangenciales. Madera semipesada, con P.E. de 0,580. Es
94 una especie caducufolia, de lento crecimiento juvenil, florece a fines de primavera, madurando sus frutos en otoño.
Su comportamiento al secado requiere un proceso relativamente lento y normas intermedias en el proceso artificial. Es recomendable la aplicación del tratamiento de reacondicionado para eliminar tensiones y colapso. Sus propiedades de resistencia poseen valores medios en los ensayos de flexión y compresión. Esta especie es poco durable en contacto con la tierra y a la intemperie en condiciones de humedad prolongada. El duramen es poco penetrable a la impregnación, con absorción escasa. La albura se impregna con suma facilidad. Esta especie se trabaja fácilmente en todas las operaciones, dando una superficie lisa y pulida. Se clava y atornilla sin dificultad y toma muy bien los tintes, barnices y lustres. Se presta para procesos de debobinado y curvado al vapor. Los usos más comunes de estas maderas son: terciados, marcos para puertas y ventanas, mueblería (piezas talladas), pisos para tránsito liviano, tonelería, tornería, enchapados, embarcaciones, revestimientos interiores. (Fuente: Tecnología de las Maderas, Tinto Claudio, 1994)
Tabla Nº 1: Exportaciones de muebles de madera nativa ESPECIE
MONTO (US$)
% EXPORTACION
Tepa
143903
6,3
Lenga
832628
36,2
Raulí
736813
32,1
Araucaria
43770
1,9
Alerce
5943
0,2
(Fuente: Revista Chile Forestal, 1993)
95
Tabla Nº2: Bosques naturales por tipo forestal, según regiones (Hectáreas)
TIPO FORESTAL REGION ALERCE
CIPRÉS DE LA CIPRÉS DE LAS G ARAUCARIA CORDILLERA
LENGA
ROBLE HUALO
TEPA
I *****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
*****
635
*****
*****
*****
*****
47
*****
6837
*****
*****
*****
*****
2051
*****
17181
*****
*****
*****
*****
9275
13522
145582
*****
*****
*****
43610
18810
144058
14124
52246
200976
*****
207885
5285
102200
*****
104639
*****
37909
9588
11070
566376
*****
405708
*****
514105
*****
*****
1440702
*****
*****
*****
418312
*****
*****
1124504
*****
*****
200976
970326
46538
3391362
184359
562593
II III IV V RM VI VII VIII IX X XI XII TOTAL 261083
(Fuente: CONAF-CONAMA-BIRF “Catastro y Evaluación de los recursos vegetacionales nativos de Chile, 1994-1997)
96 TEPA Nombre botánico: Laurelia philippiana. Otros nombres: Hua-huán, laurelia (Chile). Distribución y abastecimiento: Su área de distribución geográfica en Chile se extiende más hacia el sur. En los bosques andinos patagónicos argentinos es una especie poco frecuente y sin importancia económica. Los árboles alcanzan alturas de 20-30 m y diámetros de 0,50-0,80 m. Es tolerante a la sombra y presenta un tronco recto, libre de ramas. Descripción general: La madera es de color blanco-amarillento claro, con albura y duramen poco diferenciados. Presenta un olor acre característico que impide su aplicación como envase de frutas. El grano es derecho, textura mediana a fina, veteado poco destacado, brillo mediano, madera blanda y liviana, con P.E. de 0,460. Comportamiento al secado: Se seca rápidamente y sin mayores desperfectos. Acepta normas intermedias en los procesos de secado artificial. Propiedades de resistencia: Es madera resistente y flexible, reteniendo normalmente los clavos y tornillos. Durabilidad natural: Muy poco durable en contacto con la tierra y a la intemperie. Se impregna sin dificultad, con retenciones aceptables. Condiciones de trabajabilidad: Se trabaja fácilmente las operaciones de transformación mecánica. Acepta bien los lustres, pinturas, barnices y adhesivos. Usos: Carretes, bobinas, colmenas, encofrados, carpintería en general, tableros terciados.
(Fuente: Tecnología de las Maderas, Tinto Claudio, 1994) Tabla Nº 3: Peso de las muestras de Tepa y Lenga con un espesor 15mm.
97
Nº de dato 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Peso Inicial Peso Lenga (gr) 340 345 375 380 360 350 430 420 360 365 440 425 355 370 395 390 400 395 380 375 325 335 360 340 390 375 380 400 350 375 430 345 390 400 335 380
Peso Final Peso Lenga Peso Tepa (gr) (gr) 365 350 325 360 335 415 365 415 420 465 425 390 395 465 365 455 355 400 360 405 370 465 370 450 355 385 345 390 355 420 355 410 350 420 340 420 390 415 390 415 370 350 355 370 355 465 420 350 335 410 355 415 340 415 390 420 355 390 395 415 420 465 365 360 425 410 390 420 340 410 370 415
Peso Final proceso
Peso Secado Electricidad Peso Tepa (gr) 380 345 430 550 485 565 460 450 410 415 425 410 395 385 385 395 385 375 455 455 425 410 410 485 430 410 375 455 395 460 485 450 565 455 375 425
Lenga (gr) 350 360 405 400 420 370 450 440 380 375 455 440 380 385 410 400 415 410 405 405 340 370 455 350 400 405 405 415 385 405 455 345 400 410 400 405
Tepa (gr) 380 345 390 530 460 520 425 405 385 395 395 390 375 365 355 360 355 345 435 435 395 385 385 460 390 385 345 435 360 425 460 405 520 435 345 435
Lenga (gr) 345 355 395 400 415 365 450 440 380 375 455 440 380 385 410 400 415 410 395 395 335 365 450 345 400 395 395 415 380 395 455 340 400 410 400 395
Tepa (gr) 375 340 385 445 455 485 425 405 385 395 395 390 375 365 355 360 355 345 435 435 395 385 385 460 390 385 345 435 360 425 455 405 485 435 340 435
Tabla Nº 4: Pesos de las muestras de Tepa y Lenga con un espesor 20 mm.
Nº de dato
Peso Inicial Peso
Peso Secado Peso Final Electricidad Peso Tepa Peso Peso Tepa Lenga
Tepa
Peso Final proceso Lenga
Tepa
98
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Lenga (gr) 345 350 380 385 365 355 435 425 365 370 445 430 360 375 400 395 405 345 380 365 435 405 400 360 445 365 435 365 380 385 405 375 400 445 370 435
(gr) 370 330 340 370 425 430 400 370 360 365 375 375 360 350 360 360 355 360 365 375 370 330 425 430 355 360 375 365 360 370 330 340 425 430 400 370
Tabla Nº 5: Tepa 15mm
Lenga (gr) 355 365 420 420 470 395 470 460 405 410 470 455 390 395 425 415 425 355 420 470 470 425 425 390 470 405 470 470 420 420 425 395 425 470 410 470
(gr) 385 350 435 555 490 570 465 455 415 420 430 415 400 390 390 400 390 390 420 415 455 350 490 570 390 390 430 420 415 455 350 435 490 570 465 385
(gr) 355 365 410 405 425 375 455 445 385 380 460 445 385 390 415 405 420 355 410 425 425 420 420 385 460 385 455 455 405 405 420 390 420 455 380 455
(gr) 385 350 395 535 465 525 430 410 390 400 400 395 380 370 360 365 360 370 400 395 410 350 465 525 360 360 400 400 395 410 350 395 465 525 430 385
(gr) 350 360 400 405 420 370 455 445 385 380 460 445 385 390 415 405 420 350 400 420 420 420 420 385 460 385 455 455 405 405 420 390 420 455 380 455
(gr) 380 345 390 450 460 490 430 410 390 400 400 395 380 370 360 365 360 370 400 395 410 345 460 490 360 360 400 400 390 410 345 395 460 490 430 380
99
Tabla Nº 6: Tepa 20mm
100
Tabla Nº 7 Lenga 15 mm
101
Tabla Nº8: Lenga 20mm
102
Tabla Nº9: Deformaciones obtenidas en el curvado de la madera, de las especies Tepa y Lenga con un 15mm de espesor. Sprim Back
Compresión del espesor 15mm
Presión
103 Nº Datos
Tepa (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Lenga (mm) 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tepa (mm) 1 1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Lenga (mm) 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14
13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13
(Kg/cm2) 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120
Tabla Nº 10: Deformaciones obtenidas en el curvado de la madera, de las especies Tepa y Lenga con 20mm de espesor. Sprim Back Nº Datos Tepa Lenga (mm) (mm) 1 1
Compresión del espesor 20mm Presión Tepa Lenga (mm) (mm) (Kg/cm2) 1 19 18 120
104 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19
18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120
Tabla Nº 11: Radios Limites de Curvatura para Madera Vaporizada y Secada al Aire 25,4 (mm) de espesor. (Fuente: Manual del Curvado de la Madera, W.C. Stevens, 1972)
Especie
Especie
Radio (mm)
Radio (mm)
Nombre Comercial
Nombre botánico
Con banda de
Sin banda
apoyo
105 Haya danesa
Fagus sylvatica
43
370
Haya rumana
Fagus sylvatica
41
410
Haya inglesa
Fagus sylvatica
38
330
Eucalipto pilularis
Eucalyptus pilularis
610
1220
Castaño
Castanea sativa
150
380
Laurelia
Laurelia aromática
430
500
Coigüe
Nothofagus dombeyi
250
420
Danta
Nesogordonia
360
760
Ulmus thomassi
38
360
Ulmus americana
43
340
Abies grandis
910
910
Bossé blanco
Guarea thompsonii
360
910
Bossé blanco
Guarea cedrata
190
510
Roble blanco
Quercus spp.
13
330
Nothofagus alpina
420
420
papaverifera Olmo rojo americano Olmo blanco americano Abeto blanco americano
americano Raulí
Tabla Nº 12: Radios Límites de Curvatura para láminas delgadas de 3,2mm, al 12% de humedad. (Fuente: Manual del Curvado de la Madera, W.C. Stevens, 1972) Especies
Especies
Nombre comercial
Nombre botánico
Radio (mm)
Relación aprox. Radio/espesor de laminación
Fresno Inglés
Fraxinus excelsior
122
38
Fresno francés
Fracinus sp.
122
38
Haya danesa
Fagus sylvatica
135
42
106 Haya rumana
Fagus sylvatica
114
36
Haya inglesa
Fagus sylvatica
112
35
Castaño
Castanea sativa
191
60
Coigüe
Nothofagus dombeyi
163
51
Danta
Nesogordonia
135
42
papaverifera Bossé blanco
Guarea cedrata
201
63
Laurelia
Laurelia aromética
173
54
Olmo blanco
Ulmus americana
109
34
Quercus spp.
137
43
Raulí
Nothogagus alpina
191
60
Roble de Chile
Nothofagus oblicua
137
43
Olmo rojo
Ulmus thomassi
99
31
americano Roble blanco americano
americano
Tablas Nº 13: Características mecánicas de la madera. Especies
Compresión
Compresión
Tracción
Paralela
Normal
Paralelo
Medio
Mínimo
Kg./cm2
Kg./cm2
Kg./cm2
Kg./cm2
Ton/cm2
Ton/cm2
Verde Seco
Verde Seco
Verde Seco
Verde Seco
Verde Seco
Verde Seco
Álamo
123
187
95
179
13
22
123
187
50.6
77.7
41.5
63.7
Coigüe
197
293
141
247
61
75
197
293
83.3
105.5 67.1
85.0
Eucalipto
275
429
226
432
71
----
275
429
126.7 160.0 70.1
89.5
Lenga
162
283
107
211
23
44
162
288
79.7
101.7 52.4
66.9
Pino
115
212
60
143
15
----
115
212
65.5
85.2
44.2
Insigne
Flexión
Modulo Elasticidad
34.0
107 Pino
127
223
89
166
15
30
127
223
69.7
94.0
33.6
45.3
Tepa
188
284
118
230
25
42
188
284
81.9
98.0
57.0
68.2
Ulmo
240
322
195
424
32
41
240
322
104.0 112.5
75.5
81.7
Alerce
181
260
96
193
----
----
181
260
45.5
57.3
22.4
28.4
Araucaria
229
444
125
262
----
----
229
444
82.9
113.9
32.3
44.4
Olivillo
208
325
118
240
----
----
208
325
71.2
89.8
48.8
61.5
Raulí
220
354
114
196
----
----
220
354
77.8
99.6
57.3
73.4
Roble
218
319
135
236
----
----
218
319
106.7 123.7 65.5
75.9
Oregon
Tabla N°14: Propiedades mecánicas de las especies madereras Tepa y Lenga.
108
General Linear Models --------------------Number of dependent variables: 1 Number of categorical factors: 4 Number of quantitative factors: 0 Analysis of Variance for radio curvatura ----------------------------------------------------------------------------Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------Model 5,0217E7 30 1,6739E6 654,33 0,0000 Residual 289074,0 113 2558,18 ----------------------------------------------------------------------------Total (Corr.) 5,05061E7 143 Type III Sums of Squares -----------------------------------------------------------------------------------Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value -----------------------------------------------------------------------------------especie 62,6736 1 62,6736 0,02 0,8759 espesor 82416,8 1 82416,8 32,22 0,0000 prensado 16512,8 2 8256,42 3,23 0,0433 vaporizado 4,94412E7 3 1,64804E7 6442,24 0,0000 especie*espesor 1841,84 1 1841,84 0,72 0,3979 especie*prensado 59787,8 2 29893,9 11,69 0,0000 especie*vaporizado 33879,7 3 11293,2 4,41 0,0056 espesor*prensado 93658,7 2 46829,3 18,31 0,0000 espesor*vaporizado 61758,9 3 20586,3 8,05 0,0001 prensado*vaporizado 300347,0 6 50057,8 19,57 0,0000
109 especie*espesor*prensado*v 125593,0 6 20932,1 8,18 0,0000 Residual 289074,0 113 2558,18 -----------------------------------------------------------------------------------Total (corrected) 5,05061E7 143 All F-ratios are based on the residual mean square error. R-Squared = 99,4276 percent R-Squared (adjusted for d.f.) = 99,2757 percent Standard Error of Est. = 50,5784 Mean absolute error = 33,235 Durbin-Watson statistic = 0,556378 Residual Analysis --------------------------------Estimation Validation n 144 MSE 2558,18 MAE 33,235 MAPE 2,24147 ME -1,09739E-13 MPE -0,0776537 The StatAdvisor --------------This pane summarizes the results of fitting a general linear statistical model relating radio curvatura to 4 predictive factors. Since the P-value in the first ANOVA table for radio curvatura is less than 0.01, there is a statistically significant relationship between radio curvatura and the predictor variables at the 99% confidence level. The second ANOVA table for radio curvatura tests the statistical significance of each of the factors as it was entered into the model. Notice that the highest P-value is 0,8759, belonging to A. Since the P-value is greater or equal to 0.10, that term is not statistically significant at the 90% or higher confidence level. Consequently, you should consider removing A from the model. The R-Squared statistic indicates that the model as fitted explains 99,4276% of the variability in radio curvatura. The adjusted R-squared statistic, which is more suitable for comparing models with different numbers of independent variables, is 99,2757%. The standard error of the estimate shows the standard deviation of the residuals to be 50,5784. This value can be used to construct prediction limits for new observations by selecting the Reports option from the text menu. The mean absolute error (MAE) of 33,235 is the average value of the residuals. The Durbin-Watson (DW) statistic tests the residuals to determine if there is any significant correlation based on the order in which they occur in your data file. Since the DW value is less than 1.4, there may be some indication of serial correlation. Plot the residuals versus row order to see if there is any pattern which can be seen. The output also summarizes the performance of the model in fitting the data, and in predicting any values withheld from the fitting process. It displays: (1) the mean squared error (MSE) (2) the mean absolute error (MAE) (3) the mean absolute percentage error (MAPE)
110 (4) the mean error (ME) (5) the mean percentage error (MPE) Each of the statistics is based on the residuals. The first three statistics measure the magnitude of the errors. A better model will give a smaller value. The last two statistics measure bias. A better model will give a value close to 0.0.
