Ing. Forestal Natalia De Cristófano Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales Universidad Nacional de La Plata MADERA LAMINADA 1) Definición y Tipos La madera laminada se define como la unión de tablas o láminas a través de sus cantos, caras y etremos, con sus fibras en la misma dirección, conformando un elemento no limitado en escuadr!a ni en largos, y "ue funciona como una sola unidad estructural. Los elementos de madera laminada están formados #or un determinado n$mero de láminas %tablas&, ubicadas #aralelamente al e'e del elemento. Las láminas, "ue #ueden estar constituidas #or una o más tablas unidas de canto, #resentan sus fibras #aralelas al largo de la #ie(a. La unión de las láminas se #roduce con un ad)esivo es#ec!ficamente es#ec!ficamente formulado. Los ad)esivos em#leados son a base de urea formalde)!do, urea resorcinol y urea melamina, todos de dos com#onentes y de curado en fr!o, entendiendo #or tales los #roductos en los cuales la reacción de catali(ación de la resina se #roduce #or la acción de un com#onente agregado a la me(cla base. Los ad)esivos vin!licos no son a#tos #ara la fabricación de madera laminada estructural #or"ue no resisten las solicitudes )abituales de los elementos estructurales. *l ad)esivo de urea formalde)!do es el más económico. +iene una moderada resistencia a la re)umidificación tem#oraria. *s utili(able en taller con tem#eraturas no inferiores a los -C. *l me'or ad)esivo #ara usos eteriores y el más utili(ado #or los fabricantes euro#eos, es la urea resorcinol. /e"uiere una tem#eratura de traba'o su#erior y es bastante más costoso "ue la urea formalde)!do. La urea melamina es también muy resistente a la acción de la )umedad sin serlo tanto como el ad)esivo de resorcinol y suele ser utili(ado cuando se desea evitar las l!neas de cola oscuras de la resorcina. *l es#esor normal de las láminas var!a entre 0- mm y 12 mm.
El ancho de la lámina está formado por dos tablas
1
El ancho de la lámina está formado por una tabla
Fig. . Conformación de la sección transversal de una viga laminada. Debido a las #osibles contracciones y e#ansiones, se recomienda, "ue los anillos de crecimiento de las tablas se colo"uen formando ángulos diferentes res#ecto a la su#erficie de madera, tal como se indica en la figura.
Cuarteada
Cuarteada
Floreada
Cuarteada y Floreada
Fig. 0. Forma de ubicar las láminas en una sección transversal La combinación de es#ecies "ue generalmente se em#lea #ara obtener efectos ar"uitectónicos o un mayor rendimiento, es #osible sólo en elementos "ue se usarán en condiciones secas o con #e"ue3os cambios de contenido de )umedad. 4i eistiesen grandes cambios en el contenido de )umedad, como ocurre en usos al eterior, se #roducir!an elevadas tensiones ocasionadas #or los diferentes coeficientes de cada es#ecie. 4e recomienda no em#lear dos es#ecies en un mismo elemento, a menos "ue los coeficientes de contractibilidad de ambas es#ecies no var!en en más de un 02 5 uno del otro. 2
2) enta!as de la "adera la"inada *l ad)esivo #ermite el uso de tablas cortas y angostas "ue, unidas eficientemente, #ueden conformar #ie(as estructurales de cual"uier es#esor, largo, anc)o y de formas no restringidas. *l es#esor de las tablas menor a 12 mm, #ermite secar la madera fácilmente a los contenidos de )umedad deseados, con menores defectos de secado, "ue de a#arecer disminuir!an la resistencia de la viga. *l método de fabricación #ermite el uso de láminas de menor calidad en las (onas de ba'a resistencia y utili(ar madera de me'or calidad sólo en las (onas de mayor solicitación. La madera laminada #ermite dise3ar elementos art!sticos y #rácticos, en los cuales la sección transversal #uede variar con los esfuer(os a "ue "ueda sometido el elemento. *l elemento terminado no necesita ser enc)a#ado o "uedar oculto, debido a "ue es estéticamente ace#table. *s #osible reali(ar elementos curvos. 6or estar constituidas #or varias secciones #e"ue3as son más estables "ue las vigas maci(as "ue están conformadas #or una sola sección. 4on más )omogéneas "ue las vigas de madera maci(a #or"ue es #osible seleccionar, de acuerdo a su calidad, las #ie(as "ue la com#ondrán. 6or ser más )omogéneas se considera una tensión admisible mayor res#ecto a las vigas de madera maci(a, lo cual disminuye las secciones a utili(ar. Los elementos laminados tienen una ba'a relación #eso 7 resistencia, #or lo cual #ueden ser levantados y #uestos en servicio con un ba'o costo. •
•
•
•
• •
•
•
•
#) Desventa!as de la "adera la"inada Com#aradas con la madera sin laminar son más costosas, es#ecialmente en vigas rectas. /e"uieren el em#leo de ad)esivos es#ec!ficos seg$n sean colocadas en interior o en eterior. 6ara su fabricación se necesitan e"ui#os es#eciales y mano de obra calificada. No siem#re se #ueden #roducir en obra, lo "ue im#lica un costo adicional #or trans#orte. *lementos de grandes dimensiones son dif!ciles de mani#ular y trans#ortar, lo "ue incide en el costo final del elemento de madera laminada. • • • • •
3
$) Aplicaciones de la "adera la"inada $%1 i&as% La viga recta de sección constante es la más económica de #roducir, inde#endientemente de la sección transversal, de esta sea rectangular, en forma de 8te9, doble 8te9, ca'ón, como as! también #ilares laminados de sección constante.
Fig. :. +i#os de vigas
Fig. 1. ;igas de madera laminada
4
Fig. 2. ;iga #eraltada
Fig. <. 6órtico biarticulado $%2 Arcos% La gran venta'a "ue ofrece el encolado #ara este ti#o de estructuras, es "ue )ace #osible la construcción de arcos muy eficientes, #artiendo de laminaciones muy delgadas. *stas no tienen com#aración en cuanto a esbelte(, belle(a y lu(. +eniendo en cuenta la dificultad de trans#orte, los arcos se dise3an en una, dos, tres, cuatro o más #artes. Las uniones entre unidades se reali(an mediante #lanc)as metálicas.
Fig. =. Arcos de madera laminada $%# Marcos% Los marcos constituyen una a#licación de la madera muy atractiva desde el #unto de vista ar"uitectónico.
5
Fig. >. ?arcos de madera laminada
Fig. @. 6órtico triangulado
6
') Madera (sada en la"inados Las es#ecies madereras más usadas en la fabricación de laminados, son las Con!feras. *n nuestro #a!s se está em#leando 6ino 6araná, 6ino elliottii y taeda, lamo, *ucali#to y Lenga con una fabricación artesanal. ) *a+ricación La mayor!a de las fábricas se organi(an en tres secciones o áreas, desarrollándose en ellas diferentes actividadesB %1 ,rea de preencolado a& b& c& d& e& f&
Almacenamiento Clasificación Determinación del contenido de )umedad niones de etremos Ce#illado de las láminas *nsamble en seco
%2 ,rea de encolado- Prensado y *ra&(ado a& b& c& d& e& f&
6re#aración de los ad)esivos *s#arcido 6rensado /ea#riete +iem#o de #rensado y fraguado ?aduración
%# ,rea de ter"inaciones a& b& c& d& e&
*laboración Clasificación 6rotección *nsayos *m#a"ue y des#ac)o
%1 ,rea de preencolado %1%1 Al"acena"iento *l #roceso de fabricación de madera laminada comien(a con el almacenamiento de madera seca. 4i la fábrica #osee )ornos secaderos, el secado se agrega como una actividad más en el #roceso de fabricación. 4e almacenará al aire libre o en gal#ones abiertos a"uella madera "ue )a sido secada mediante este #rocedimiento en gal#ones cerrados o en gal#ones con ambiente controlado cuando la madera se )a secado en )orno secadero, aun"ue es conveniente "ue esta actividad la realice la misma fábrica de laminados. %1%2 .lasificación
7
La clasificación a reali(ar en la madera a em#lear en laminados es una clasificación #or resistencia %estructural&, incluyéndose en el caso de #inos algunos otros defectos #ro#ios de la clasificación #or as#ecto, tal como la manc)a a(ul. La clasificación se #uede reali(ar en forma visual o en forma mecánica. La #rimera consiste en la ins#ección, #or #arte de un clasificador e#erimentado, de cada una de las #ie(as de madera, identificando los defectos "ue se #resentan en las su#erficies de las caras, cantos y cabe(as. La clasificación mecánica se basa en el em#leo de la relación entre el módulo de elasticidad y la deformación de una madera solicitada #or una carga. %1%# .ontenido de /("edad *l contenido de )umedad ó#timo es a"uel "ue #roduce la unión encolada más resistente y "ue se acer"ue al contenido de )umedad de e"uilibrio "ue tendrá el elemento laminado cuando esté #uesto en servicio. Cuando las láminas son es#arcidas con el ad)esivo su contenido de )umedad se incrementa, de#endiendo esto del es#esor de las #ie(as, del ti#o de ad)esivo, de la es#ecie maderera y de la cantidad de ad)esivo es#arcida. Los ad)esivos usualmente no #roducen l!neas de cola satisfactorias cuando el contenido de )umedad de la madera es alto. *n el momento de reali(ar el encolado el #orcenta'e de )umedad debe a'ustarse entre un 05 y un =5. No todas las tablas "ue conformarán el elemento laminado van a tener el mismo contenido de )umedad y es #or ello "ue se ace#tan diferencias no mayores a 15 entre tablas y no mayor a 05 entre sectores de una misma tabla. *l control del contenido de )umedad se efect$a con un ilo)igrómetro, y se debe reali(ar en cada tabla. %1%$ Uniones de e0tre"os *stas uniones se reali(an #ara lograr elementos cuya longitud sea su#erior al largo "ue es #osible obtener de la madera comercial. Las uniones #ueden ser de distintos ti#osB de to#e, biseladas o scarfE'oint, uniones dentadas o fingerE'oint y )ooedEscarfE'oint.
4CA/FEGHIN+ o I4*LADA4
JHHK*DE4CA/F GHIN+
8
+H6*
FIN*/ GHIN+ o D*N+ADH Fig. -. niones de etremos *l ti#o de unión más usado en madera laminada es el fingerE'oint, dada la calidad de la unión "ue se obtiene. *l largo de los dientes de em#alme efectivo es de 2 mm, e'erciendo sobre la unión una #resión m!nima del orden de los 0- bar. No )ay demasiada diferencia entre los dientes ti#o finger 'oint #ara #aneles y #ara madera laminada estructural. La mayor diferencia está en el e"ui#amiento. La tendencia actual es traba'ar con dientes de un largo cercano a los 0 a 2 mm. H#erativamente los dientes #ara madera laminada estructural deben tener en el etremo un Mesca#eM #ara el ad)esivo. *ste #e"ue3o Mvac!oM en el etremo del diente, necesario #ara traba'ar con #resiones altas, a veces se ve como un inconveniente en los #aneles, obligando a masillar el )ueco. La mayor diferencia del #roceso, es el #rensado. *n las fábricas de #aneles, los listones se #rensan contra un to#e. *n una fábrica de madera laminada encolada se utili(an #rensas r!tmicas, "ue #ermiten )acer tablas de largo ilimitado. Debido a la dificultad de encolar los nudos, no es conveniente "ue estos a#are(can en los cortes de las uniones de etremo, dado "ue "uedar!an mal unidos y #odr!an iniciar una delaminación. Cuando sea necesario obtener #ie(as de anc)os mayores a los usuales, es decir, cuando el anc)o de la madera comercial sea inferior al de la estructura re"uerida, se reali(arán (niones de canto. Las uniones de canto #ueden serB de to#e o mac)i)embradas. *stas uniones se reali(an antes del armado de la estructura.
9
Fig. . niones de canto Al armar el elemento estructural deberá #rocurarse "ue las l!neas de las uniones de canto de dos láminas adyacentes, estén se#aradas #or una distancia mayor o igual al es#esor de las láminas.
Fig. 0. Distanciamiento de las uniones de canto. Antes de reali(ar las uniones, las tablas se ce#illan con el ob'etivo de uniformar es#esores y de'ar a la vista los defectos "ue van a eliminarse durante el saneado.
10
%1%' .epillado de l"inas *n esta eta#a de fabricación, ya las tablas )an sido unidas en sus etremos y si es necesario en sus cantos, formando as! las láminas. 4us su#erficies deberán estar correctamente #re#aradas #ara ser encoladas. No se debe de'ar transcurrir más de 01 )oras entre la o#eración de ce#illado y la de encolado, en ausencia de #olvo y aserr!n. *l ce#illado reduce las láminas al es#esor definitivo, removiendo cual"uier indicio de ad)esivo e irregularidades "ue )ayan "uedado debido a la unión de etremos y cantos. *l es#esor de las láminas debe ser uniforme a lo largo de toda la #ie(a. 4i eiste una (ona con menor es#esor, debe eliminarse, cortándola, y a#rovec)ando la lámina restante mediante el agregado de una #ie(a del mismo es#esor. Las tablas se deben ce#illar con una tolerancia en es#esor no su#erior a -.mm #or metro de largo cuando se utili(a ad)esivo de urea formalde)!do y -.0mm #or metro si el ad)esivo es urea resorcinol. %1% Ensa"+le en seco *l ensamble en seco es también conocido como 8#resentación del elemento9. *n general, esta o#eración consiste en ubicar las láminas como me'or cum#lan con las es#ecificaciones, ensamblándolas tal como van a "uedar, #ero sin ad)esivo. *l ensamble en seco se debe reali(ar de tal manera "ue la $ltima lámina a colocar debe ser la #rimera "ue #ase #or la encoladora. La reali(ación de esta o#eración )ace "ue el encolado sea más rá#ido, %2 ,rea de encolado- prensado y fra&(ado *n esta área es necesario tener estudiados los tiem#os de las actividades, ya "ue el encolado se debe reali(ar durante la vida $til de la me(cla del ad)esivo ya #re#arado. %2%1 Preparación del ad/esivo *l ad)esivo es#ecificado deberá me(clarse correctamente de acuerdo a las instrucciones del fabricante y #re#ararse con la suficiente antici#ación, de modo "ue, al iniciarse el #roceso de laminación, ya se encuentre en condiciones de ser usado. La cantidad de ad)esivo necesaria de#ende del ti#o de ad)esivo, de las caracter!sticas de la es#ecie a encolar. *n general, es#ecies con densidades altas re"uieren menos ad)esivos "ue las es#ecies de ba'a densidad y las es#ecies #orosas. *l duramen re"uiere menos ad)esivo "ue la albura. %2%2 Esparcido *isten diferentes métodos #ara reali(ar el es#arcido del ad)esivoB broc)as, rodillos manuales, #istola o es#arcidores mecánicos %encoladoras&. La mayor!a de los es#arcidores mecánicos tienen dos rodillos y dos reci#ientes "ue controlan la cantidad de ad)esivo "ue se a#lica a las láminas. *isten dos ti#os de es#arcidoB sim#le y doble. *n el es#arcido sim#le se encola una sola cara, y, en el es#arcido doble, se encolan ambas caras.
11
Fig. :. *s#arcidor sim#le y doble. %2%# Prensado na ve( encoladas las láminas deben ser colocadas en las #rensas. La #resión a a#licar es un #unto cr!tico. Cuando se em#lea urea formalde)!do var!a entre los - y 2 g7cm0 y #uede reducirse a > o @ g7cm0 #ara urea resorcinol. *s muy im#ortante "ue la #resión sea constante sobre todo el elemento a fabricar, verificando la re#artición )omogénea de la #resión en la su#erficie de las tablas. La tem#eratura normal del taller debe ser de 2 C. La o#eración de #rensado debe com#letarse mientras el ad)esivo esté a$n sin fraguar. *l escurrimiento es un !ndice de "ue el ad)esivo no se )a endurecido. *l #er!odo de tiem#o "ue media entre el término de del es#arcido del ad)esivo y la a#licación de la #resión, se llama 8tiem#o o #er!odo de ensamblado9. *l tiem#o de ensamblado se divide en dos eta#asB a& +iem#o de ensamblado abiertoB es el #er!odo "ue media entre el término del es#arcido y el contacto de dos láminas adyacentes. b& +iem#o de ensamblado cerradoB es el #er!odo "ue media entre el contacto de dos láminas adyacentes y la a#licación de la #resión final. *l ad)esivo e#uesto al aire durante el ensamblado abierto, fragua muc)o más rá#idamente "ue un ad)esivo ubicado entre dos láminas "ue )an sido #uestas en contacto inmediatamente des#ués del es#arcido. 6or esta ra(ón el #er!odo de ensamblado abierto es muc)o más restringido "ue el corres#ondiente al ensamblado cerrado. %2%$ Reapriete Des#ués de )aber a#licado la #resión, es necesario com#robar "ue no )a eistido una #érdida de la #resión a#licada, la cual #uede ser causada, entre otras ra(ones, #or el escurrimiento del ad)esivo. 4i esto )a sucedido, se deberá #roceder a un rea#riete. *sta o#eración se reali(a cuantas veces sea necesario. %2%' Tie"po de prensado *l tiem#o de #rensado de#enderá de la tem#eratura de fraguado de las l!neas de cola y del ti#o de ad)esivo usado, entre otros. %2% Mad(ración 12
na ve( "ue el elemento se )a removido de las #rensas debe "uedar inmóvil #or un #er!odo determinado, antes de "ue se realice su #rocesamiento final. *ste #er!odo se denomina 8tiem#o de maduración9. *l ob'etivo es lograr la estabili(ación )igrométrica interna de las #ie(as encoladas y la casi definitiva resistencia del encolado. *l tiem#o de maduración de#enderá del ti#o de ad)esivo, de la tem#eratura del ambiente donde se lo )a almacenado, #udiendo tener una duración de unos d!as o una semana. %# ,rea de ter"inaciones %#%1 Ela+oración Consiste en un des#unte, canteado, ce#illado y #ulido del elemento laminado. na ve( "ue el elemento laminado tiene ya sus l!neas de cola fraguadas, se #rocede a lim#iar el ad)esivo "ue )a escurrido a causa del #rensado se corta al largo re"uerido %des#unte& se ce#illa a las dimensiones es#ecificadas y se #ulen las su#erficies. %#%2 .lasificación *sta o#eración consiste en la clasificación #or as#ecto del elemento laminado terminado. *isten diferentes clases en la clasificación con distintas es#ecificaciones "ue debe cum#lir el elemento laminado #ara #ertenecer a la misma. *stas clases sonB a& Ar"uitectónicaB cada elemento de esta clase debe #resentar sus cuatro caras ce#illadas y li'adas. Las láminas eternas deben estar libres de nudos sueltos y agu'eros y ser elegidas cuidadosamente de modo "ue coincidan en color y dirección de la fibra en las uniones de etremos. *sta clase es recomendada #ara usos en los cuales el as#ecto del elemento es de suma im#ortancia. b& ComercialB cada elemento debe #resentar sus caras ce#illadas. Los da3os y manc)as en las su#erficies no necesitan ser me'orados. Las láminas eteriores deben estar libres de nudos sueltos y agu'eros. 4e recomienda esta clase en usos en los cuales el elemento "ueda a la vista, #ero donde el as#ecto no es tan im#ortante. c& IndustrialB el elemento de esta clase se usa tal como sale de la #rensa. Los da3os y manc)as en las su#erficies no necesitan ser me'orados. 4e recomienda esta clase en usos en los cuales el elemento "ueda oculto, o donde el as#ecto no tiene im#ortancia alguna. %#%# Protección y preservación Los elementos laminados deberán ser adecuadamente recubiertos con barnices, lasures o #inturas a fin de im#edir "ue la )umedad alcance las l!neas de cola de los ad)esivos. 6ara a"uellos ad)esivos a #rueba de agua no se busca ya una #rotección contra el agua sino contra )ongos e insectos, es decir, se las somete a #reservación. *l método de #reservación de#enderá de las condiciones ambientales a las cuales "uedará e#uesto el elemento laminado. %#%$ Ensayos 13
• • •
Los ensayos "ue se reali(an son los siguientesB *nsayos de ci(alle a través del ad)esivo *nsayos de fleión #ara uniones de etremos *nsayos de tracción #ara uniones de etremos
%#%' E"pa(e y despac/o Con el fin de #roteger la madera laminada durante el trans#orte, se utili(a #olietileno, sellándolo en ambos etremos. Luego se coloca otra #rotección eterior "ue #uede ser lona o también #olietileno. Htra forma de #rotección se #uede reali(ar a base de #a#el Kraft.
14
LA3 4UT Almacenamiento del material #roveniente del aserradero Clasificación de madera verde 4ecado Clasificación de madera seca Ce#illado 4aneado nión de etremos nión de cantos Ce#illado *ncolado 6rensado Dimensionamiento Ce#illado 6ulido +ratamientos su#erficiales Control de calidad
15
