INTRODUCCIÓN
La madera es el recurso más antiguo que dispuso el hombre desde tiempos remotos siempre le ha proporcionado alimentos, medicina, herramientas y medios de transporte. Tal vez haya sido la madera el material que uso el hombre para construir su vivienda, una vez que decidió abandonar la protección de las cavernas. De esta manera la madera encabeza la historia de los materiales empleados en construcción. Con un avance continuo de desarrollo tecnológico y de investigación científica, la madera es aprovechada íntegramente, tanto en los aspectos de producción forestal como de utilización concreta en diferentes industrias. Los arquitectos e ingenieros no pudieron permanecer permanecer por mucho tiempo alejados de la madera. En un sentido global, la industria de la madera abarca la transformación de la madera en productos de consumo. Haciendo una clasificación sencilla, distinguimos entre empresas de primera transformación, que originan productos semielaborados (empresas de tableros, aserrado y preparación industrial de la madera), de segunda transformación que proporcionan productos finales (empresas de envases y embalajes, de muebles, carpinterías…) y, cerrando el ciclo, también incluye a las empresas gestoras de biomasas de madera recuperada. En la actualidad el sector español de la madera ha emprendido el camino de convertir los retos en oportunidades, mejorando día a día su competitividad, apostando por la tecnología y la sostenibilidad. En este sentido, si tratamos de buscar un material versátil, sostenible, renovable, ligero, resistente y reciclable, que no contamine y sea efectivo contra el cambio climático, sólo podemos estar hablando de la madera. Apostar por la madera es apostar por la ecología. Es cuidar de nuestro entorno con un material renovable, reciclable y natural, sin residuos contaminantes. La industria de la madera en España es consciente de sus necesidades de abastecimiento, y es la primera interesada en disponer de recursos suficientes para mantener su actividad, por eso apuesta por una Gestión Forestal Sostenible que asegure el futuro de los bosques. Los avances tecnológicos aplicados a la madera que se han desarrollado en los últimos años han permitido terminar con uno de los mitos existentes en relación a este material: que el uso de la madera va ligado a las construcciones tradicionales. Nada más lejos de la realidad. Hoy en día, se desarrollan permanentemente obras de ingeniería totalmente vanguardistas realizadas con madera técnica. Se construyen en la actualidad naves de dimensiones espectaculares, con luces impresionantes que dan lugar a espacios diáfanos gracias a las excelentes características físico-mecánicas que ofrece la madera, instalaciones deportivas, centros comerciales, restaurantes, bodegas, hoteles, edificios públicos que demuestran su versatilidad y gran cualidad.
A nivel constructivo, la madera ofrece muchas ventajas. Por su ligereza y fácil ajuste en obra, las estructuras de madera permiten aminorar los tiempos de montaje con respecto a otros materiales. El sector de la madera ha avanzado también de manera notable ofreciendo nuevos productos que se adaptan a las necesidades de sus usuarios y que cumplen con todas las prestaciones técnicas reglamentarias. La resistencia, la calidad, la seguridad, el calor y el color que proporciona la madera quedan patentes en todas y cada una de las construcciones que utilizan este noble material, cuyos resultados son, además, visualmente insuperables. Sus magníficas cualidades han sido últimamente revalorizadas no solo como material aislado ha demostrado sus propiedades, también la combinación de madera con metal tiene una larga tradición, por ejemplo: las ruedas de carros, los barriles, las ventanas, etc. nosotros somos hijos de la era industrial, que todavía no ha sido superada. La civilización, los mecanismos, la precisión y las maquinas manejan todavía nuestras vidas. A lo mejor estamos a tiempo de reconocer que lo orgánico es indispensable para nuestras vidas por eso necesitamos de la madera y como ingenieros civiles les damos bastantes usos dentro de la construcción es por ello que hemos decidido estudiarla para conocer todo sobre la madera, para poder darle el uso correcto.
DEFINICIÓN
Es el conjunto de tejidos orgánicos que forman la masa de los troncos de los árboles, desprovistos de corteza y hojas. Se llama madera al conjunto de tejidos del xilema que forman el tronco, las raíces y las ramas de los vegetales leñosos, excluida la corteza. Aquella sustancia fibrosa y dura que se sitúa debajo de la corteza de los árboles y que constituye el tronco.
Figura 1: Puente en Sidney hecho de madera
Asi como esta en esta img te digo q hagas en todas q les pongas titulo no importa si repitess solo pond}les y yaa
Propiedades de la madera Las propiedades de las maderas dependen de muchos factores tales como: tipo y edad del árbol, condiciones de crecimiento como el terreno y el clima, etc. Como en todo material, varias son las propiedades a tener en cuenta a la hora de emplearlo, y que dependerán del fin queramos darles.
CARACTERÍSTICAS DE LA MADERA *Madera para miembros estructurales
A diferencia de muchos materiales de construcción, la madera no es un material elaborado, sino orgánico, que generalmente se usa en su forma natural. De los numerosos factores que influyen en su resistencia, los más importantes son: la densidad, los defectos naturales y su contenido de humedad. A causa de los defectos y las variaciones inherentes a la madera, es imposible asignarle esfuerzos unitarios de trabajo con el grado de precisión que se hace en el acero o en el concreto. Desde el punto de vista de la ingeniería, la madera presenta problemas más complejos y variados que muchos otros materiales estructurales. *Material Estructural Con mucha frecuencia se le llama al material estructural maderaje o madera gruesa. Debido a que la resistencia de la madera varía con el tipo de carga a la que se sujeta, y también porque el efecto del curado varia con el tamaño. *Columnas de madera El tipo de columna de madera que se usa con más frecuencia es la columna sólida sencilla. Consiste en una sola pieza de madera, de sección transversal rectangular. Un tipo de columna que también se considera como columna sólida Sencilla es un miembro sólido de sección transversal Circular; se usa con menor frecuencia que una columna de sección transversal rectangular. Ahora que se dispone de conectores para madera, se usan constantemente columnas con separadores. Consiste en un conjunto de piezas de madera y se usan en los miembros de las armaduras que trabajan a compresión. Las columnas compuestas se hacen sujetando, con pegamento o tornillos, tablones y miembros cuadrados. Son deficientes en cuanto a capacidad de carga. En todos los tipos de columnas, la capacidad de carga depende de la relación de esbeltez. *Relación de esbeltez La relación de esbeltez, de una columna sólida de madera es la relación de la longitud sin apoyo de la columna a la dimensión de su lado menor. Este lado es la más angosta de los dos caras, la relación de esbeltez es l/d, lo que l = longitud sin apoyo de la columna, en pulgadas, y d = la dimensión del lado menor, en pulgadas. *Tipos de vigas Una viga es un miembro estructural que está sujeto a cargas transversales. Generalmente, las cargas obran en un Angulo recto al eje longitudinal de la viga. Comparadas con otros miembros estructurales, las cargas obre una viga así como el mismo peso de la viga, tienden a flexionar en vez de alargar o acortar el miembro. En las vigas simples, los apoyos están en los extremos, y las fuerzas resistentes dirigidas hacia arriba se llaman reacciones. Una trabe es una
viga, pero este término se aplica a las vigas grandes. Una viga que soporta a otras vigas pequeñas se llama trabe. En la construcción de entramados, las vigas que soportan directamente las tablas del piso se llaman viguetas. En los reglamentos de construcción más recientes se usan los términos vigueta y tablón para identificar madera de sección transversal rectangular que tiene un espesor nominal de 2”. Hasta, pero sin incluir los de 5”. Y anchos nominales de 4”, o MÁS. Las vigas que soportan cubiertas de techos se llaman pares; con frecuencia son inclinados. En la construcción de puentes, las vigas longitudinales en las que se colocan los travesaños o durmientes se llaman largueros refiriéndose a la madera de sección transversal rectangular que tiene dimensiones nominales de 5” o más de espesor y 8” o más de ancho. Una viga simple es la que descansa en un apoyo en cada extremo, sin restricciones. La mayoría de las vigas en la construcción de madera son vigas simples. Una viga volada es la que sobresale de un apoyo, como las empotradas en un muro que sobresalen del parámetro del mismo.
Características de la madera Al igual que para otros materiales, la estructura de la madera determina en gran medida las propiedades y características de ésta. En el caso de las maderas, la estructura viene dada por los elementos anatómicos que la forman: células, vasos leñosos, fibras, canales de resina, etc. Así, la composición celular, el grosor, la simetría, etc., de estos elementos determinan las características de la madera, y junto a las otras propiedades físicas y mecánicas, sus posibles usos. Las principales características, que además nos permite identificar a los distintos tipos de maderas, son: la textura, el grano y el diseño, además del color, sabor y olor. Se denomina textura al tamaño de los elementos anatómicos de la madera. Hablaremos entonces de textura gruesa, mediana y fina. La textura gruesa será cuando los elementos de la madera son muy grandes y se ven fácilmente, mientras que en la textura fina, estos elementos casi no se diferencian, dando una apariencia homogénea, y por último, la textura mediana será una situación intermedia entre las dos anteriores. El grano es la dirección que tienen los distintos elementos anatómicos respecto al eje del tronco, e influirá en las propiedades mecánicas de la madera y en la facilidad de trabajar con ella. Según la dirección de los elementos anatómicos podemos diferenciar distintos tipos de grano como: Grano recto: cuando los elementos se sitúan paralelos al eje del árbol. La madera con este tipo de grano presenta buena resistencia mecánica y facilidad de trabajo. Grano inclinado: Los elementos forman ahora un cierto ángulo con el eje del árbol, y ahora la madera tendrá peor resistencia mecánica y mayor dificultad de trabajo. Grano entrecruzado: Los elementos también se disponen formando un ángulo con respecto al eje, pero ahora en cada anillo es en forma
opuesta a como se encontraban en el anillo anterior. Las maderas de este tipo presentan dificultades para su trabajo. Grano irregular: Los elementos se disponen de forma irregular, siendo este tipo de grano el que se encuentra en los nudos, ramificaciones del tronco, zonas heridas, etc.
Figura 2: Edificio de departamentos multifamiliar de cuatro pisos estructurado en madera en 1998, Calgary, Alberta, Canadá.
El diseño es el dibujo que muestra la madera la ser cortada, y se debe al modo de corte y a la distribución de los elementos anatómicos, es decir, al grano. Los diferentes tipos de diseños que podemos encontrarnos son: Diseño liso: es el que presentan las maderas de textura fina, y da lugar a un color homogéneo. Diseño rallado: es debido a las líneas formadas por los vasos leñosos cortados longitudinalmente y los canales de resina. Diseño angular: es debido al corte transversal de los anillos de crecimiento. Diseño veteado: El dibujo tiene el mismo origen que en la madera de diseño angular, pero con las franjas paralelas entre sí. Diseño jaspeado: el origen del dibujo son las células radiales cuando éstas son anchas. Diseño espigado: Aparece en las maderas de grano entrecruzado al cambiar en cada anillo de crecimiento la disposición de los elementos anatómicos. El color de la madera es una consecuencia de las sustancias que se infiltran en las paredes de sus células, y es característicos de cada especie. Esta propiedad puede ser de importancia a la hora de emplear una determinada madera con fines decorativos. El sabor y el color también son consecuencia de las sustancias que impregna la madera, y son de especial interés a la hora de emplear una determinada madera en la fabricación de recipientes de conservación de alimentos (toneles de vino).
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURAS DE LA MADERA
COMPOSICIÓN Es una sustancia fibrosa, organizada, esencialmente heterogénea, producida por un organismo vivo que es el árbol. Sus propiedades y posibilidades de empleo son, en definitiva, la consecuencia de los caracteres, organización y composición química de las células que la constituyen. El origen vegetal de la madera, hace de ella un material con unas características peculiares que la diferencia de otros de origen mineral. Elementos orgánicos de que se componen:
Celulosa: 40-50% Lignina: 25-30% Hemicelulosa: 20-25% (Hidratos de carbono) Resina, tanino, grasas: % restante
Estos elementos están compuestos de:
Elementos esenciales (90%): Carbono: 46-50% Oxígeno: 38-42% Hidrógeno: 6% Nitrógeno: 1% Otros elementos (10%): Cuerpos simples (Fósforo y azufre) Compuestos minerales (Potasa, calcio, sodio)
Estructura de la madera desde el punto de vista anatómico y químico
La madera es una sustancia compleja desde el punto de vista anatómico y químico. De la estructura anatómica dependen las propiedades de resistencia mecánica, aspecto, resistencia a la penetración del agua y productos químicos, resistencia a la putrefacción, calidad de la pulpa y la reactividad química. Para usar la madera en la industria química del modo más eficaz, no solamente es preciso conocer las propiedades de las diferentes sustancias que la constituyen, sino también cómo se encuentran distribuidas en las paredes celulares. Las células que constituyen los elementos estructurales de la madera son de formas y tamaños distintos y crecen íntimamente unidas entre sí. La células de la madera seca pueden estar vacías o parcialmente ocupadas por depósitos, por ejemplo: gomas o resinas; o por tilosis, que son crecimientos de intrusión de un tipo de célula a otro. Las células largas y puntiagudas se conocen por el nombre de fibras o traqueidas y varían mucho de longitud dentro de un mismo árbol y entre especies distintas. Las fibras de los árboles de madera dura tienen una longitud de 1 mm; las fibras de madera blanda varían de 3 a 8 mm. Al describir los componentes químicos de la madera, suele distinguirse entre componentes de la pared celular y materia extraña. Los componentes de la pared celular son la lignina y los polisacáridos totales, constituida por celulosa y hemicelulosa. La materia extraña está constituida por sustancias que pueden separarse por extracción por disolventes no reactivos, residuos de proteínas del protoplasma de la célula en crecimiento y componentes minerales, algunos muy difíciles de eliminar.
Hidratos de carbono de la pared celular Estructura de la madera
Defectos de estructura Los defectos de estructura son aquellos originados en la misma estructura de la madera durante su desarrollo. Los principales defectos que pueden presentarse son: Nudos: se forman por restos de ramas que quedan embutidas en la madera a medida que crece el diámetro del árbol. Tienen consecuencias en la resistencia mecánica y, principalmente, a la flexión. También hacen más problemático el trabajado de la madera, especialmente el cepillado. Acebolladura: es la aparición de rajas en el corte transversal del tronco al separase los elementos anatómicos, las fibras leñosas, en la dirección del radio. Médula excéntrica: este defecto consiste en que la médula está desplazada del centro. Aparece en maderas de árboles expuestos a fuertes vientos de dirección constante, o en aquellos árboles que buscan la luz y desplazan el eje en su movimiento. Este defecto tiene consecuencias en el aserrado, ya que al no estar la madera centrada se hace más complicado el adecuado aserrado de los troncos.
Madera de reacción: Es la madera generada en árboles curvados y en las zonas contiguas a ramas gruesas. La madera de reacción puede clasificarse en madera de compresión, en las que se ven afectadas las propiedades mecánicas, al tiempo que presenta dificultad para su trabajado; y en madera de tensión, que, debido a la mayor contenido de humedad, tienden a alabearse en el secado y a variar sus propiedades mecánicas, especialmente la compresión paralela al grano. Madera de corazón juvenil: Es la madera generada con un alto ritmo de crecimiento, dando lugar a maderas con un peso específico aparente menor al propio de su especie, teniendo tendencia al alabeo durante el secado. Propiedades de la Madera Según el tipo de madera, edad del árbol, zona climática, etc. Las propiedades varían de unos a otros, pero de manera general, las maderas presentan las siguientes características:
Baja densidad: Suelen ser menos densas que el agua (de ahí que floten). Conductividad térmica y eléctrica baja: La madera es un excelente aislante térmico (casas de madera en países fríos, por ejemplo). Las maderas ricas en agua son mejores conductores que las secas. Resistencia mecánica: A la tracción, compresión, flexión, cortadura, desgaste,… Es muy resistente al esfuerzo de tracción (estirarse) y bastante resistente a la compresión (aunque la mitad de resistente que a la tracción). Hendibilidad: Es la facilidad con que se abren las fibras de la madera en sentido longitudinal. Hienden peor las maderas duras, las secas, las resinosas y con nudos. La madera hendible es poco apta para el clavado y para realizar encajes. Si el secado es brusco la madera tiende a abrirse. Retractabilidad o contracción: Pérdida de volumen al perder parte del agua Humedad: Cantidad de agua que tiene la madera en su estructura. Está relacionada con su pesoy afecta a otras propiedades físicas y mecánicas. Elemento que se debe reducir para obtener unamadera útil, desde un punto de vista tecnológico. Dureza: Es la resistencia que ofrece al corte. Aumenta con la densidad. Flexibilidad: Característica de las maderas jóvenes, verdes y blandas, que admiten ser dobladas sin romperse. Características estéticas: Color, veteado, olor La humedad es la cantidad de agua que tiene la madera en su estructura. Esta agua puede aparecer formando parte de las células de la constitución leñosa, impregnando la materia leñosa o dentro del sistema vascular del árbol. El agua del sistema vascular desaparece con el tiempo, el agua de constitución leñosa sólo desaparece por combustión, mientras que el agua de impregnación variará según la higroscopia de la madera. La humedad de la madera está directamente relacionada con el peso, y afecta a otras propiedades físicas y mecánicas. Por eso, es importante conocer el contenido de humedad de una madera para las condiciones en la que va a emplearse, y como reaccionará ante la pérdida o ganancia de agua. Cuando la madera húmeda comienza a secarse va perdiendo peso y se contrae hasta un límite en el que no puede disminuir más su grado de humedad, para la temperatura a la que se encuentre. Si se desea eliminar
todo el contenido posible de agua, es necesario llevar a cabo un secado en laboratorio, que se basa en someter la madera a una temperatura de 105ºC hasta que ésta alcance un peso constante. En ese momento se dice que la madera está totalmente seca o anhidra, y si se desea disminuir su contenido en agua es necesario combustionara. En función del grado de humedad, las maderas se pueden clasificar en los siguientes tipos: Madera verde: madera recién cortada y completamente húmeda (contenido en agua: 30-33%). En estas condiciones no puede ser empleada ya que al secarse se encoge y agrieta. Madera oreada: es la que ha perdido una parte de su agua, pero que no ha sufrido aún contracciones ni cambio de sus propiedades mecánicas. Madera comercial: es la que tiene un contenido en humedad inferior al 20%. Madera seca: Su grado de humedad está en equilibrio con la humedad relativa del aire. Se obtiene apilando las tablas y tablones durante un periodo de tiempo, que puede llegar a varios meses, de forma que permita el paso de corrientes de aire a su través. Madera desecada: es la que tiene una humedad inferior al 12%. Madera anhidra: presentan un grado de humedad en torno al 3%. Propiedades
técnicas
La madera posee una serie de propiedades características que hacen de ella un material peculiar. Su utilización es muy amplia. La madera posee ventajas, entre otras su docilidad de labrado, su escasa densidad, su belleza, su calidad, su resistencia mecánica y propiedades térmicas y acústicas. Aunque presenta también inconvenientes como su combustibilidad, su inestabilidad volumétrica y su putrefacción. - Anisotropía. Es un material anisótropo, es decir no se comporta igual en todas las direcciones de las fibras. Es más fácil cepillar longitudinalmente al sentido de las fibras que transversalmente, y ocurre a la inversa con el aserrar. - Resistencia. La madera es uno de los materiales más idóneos para su trabajo a tracción, por su especial estructura direccional, su resistencia será máxima cuando la solicitación sea paralela a la fibra y cuando sea perpendicular su resistencia disminuirá. En esta solicitación juegan un papel importante las fibras cortas o interrumpidas y los nudos, que minoran la resistencia. El esfuerzo de flexión, origina uno de tracción y otro de compresión separados por una zona neutra, por lo cual la resistencia a flexión será máxima cuando la fuerza actuante sea perpendicular al hilo y mínima cuando ambos sean paralelos. - Flexibilidad. La madera puede ser curvada o doblada por medio de calor, humedad, o presión. Se dobla con más facilidad la madera joven que la vieja, la madera verde que la seca. Las maderas duras son menos flexibles que las blandas. - Dureza. Está relacionada directamente con la densidad, a mayor densidad mayor dureza. Al estar relacionada con la densidad, la zona central de un tronco es la que posee mayor dureza,
pues es la más compacta La humedad influye de manera cuadrática en la dureza. Si la humedad es elevada la dureza disminuye enormemente. Por el contrario si la madera se reseca, carece de humedad y se vuelve muy frágil. - Peso específico o densidad. Depende como es lógico de su contenido de agua. Se puede hablar de una densidad absoluta y de una densidad aparente. La densidad absoluta viene determinada por la celulosa y sus derivados. Su valor oscila alrededor de 1550 kg/m3, apenas varía de unas maderas a otras. La densidad aparente viene determinada por los poros que tiene la madera, ya que dependiendo de si están más o menos carentes de agua crece o disminuye la densidad. Depende pues del grado de humedad, de la época de apeo, de la zona vegetal, etc. La madera es un material blando cuya dureza es proporcional al cuadrado de la densidad, decayendo en proporción inversa con el grado de humedad. Ambas densidades unidas dan la densidad real de la madera. - Conductividad térmica. La madera seca contiene células diminutas de burbujas de aire, por lo que se comporta como aislante calorífico; el coeficiente l vale 0,03 en sentido perpendicular a la fibra y vale 0.01 en sentido paralelo a la fibra. Lo cual quiere decir que su capacidad aislante es mayor en este último sentido Contracción e hinchamiento Tal y como ya se ha indicado, la madera experimenta variaciones en su volumen, es decir, se contrae o se hincha, según el grado de humedad de la misma. Al punto al cual las fibras de la madera están saturadas en humedad, y ya no absorben más agua, se le denomina punto de intersección, e indica el grado de humedad a partir del cual la madera empieza a sufrir contracciones e hinchamientos. Como consecuencia de la anisotropia que muestran las propiedades de la madera, estas contracciones e hinchamientos son diferentes a lo largo de las tres direcciones principales. Así, las variaciones axiales son muy pequeñas (< 1%), en la dirección radial pueden llegar a un 6%, y en la dirección tangencial pueden alcanzar un 18%. Propiedades térmicas y eléctricas Las dilataciones y contracciones, originadas en las maderas por efecto de cambios en la temperatura son mucho menos importantes que las originadas por cambios en la humedad. En otro aspecto, los poros en la madera la convierten en una pésima conductora del calor (los poros constituyen cámaras de aire), por lo que suele emplearse como aislante térmico, aunque conforme la humedad y/o la densidad aumenta en ésta también aumentará la conducción térmica. Además, la conductibilidad térmica también dependerá de la dirección de transmisión, siendo mayor en la dirección longitudinal. En cuanto a las propiedades eléctricas, la madera es un buen aislante eléctrico, si bien al igual que en las propiedades térmicas, su carácter aislante disminuye con el aumento de humedad, pero al aumentar la densidad, el carácter aislante aumenta. Dureza Es la resistencia que presenta la madera a ser marcada, al desgaste o al rayado. Se calcula introduciendo una semiesfera de metal con la que se deja una huella de 1cm2, siendo el valor de la dureza la carga necesaria para producir dicha huella.
La dureza de la madera está directamente relacionada con: la densidad (a mayor densidad, mayor dureza), con el modo de crecimiento del árbol (crecimiento más lento produce madera más dura), con el clima de crecimiento (en climas cálidos se obtienen maderas más duras), con la zona de tronco (lla parte central, más antigua, son más duras que las exteriores), el grado de humedad (a medida que aumente éste, la dureza primero aumenta para posteriormente disminuir). Durabilidad Es la resistencia de la madera a la acción del tiempo, y es una propiedad muy aleatoria que depende de multitud de factores. Así, por ejemplo, las maderas expuestas a fuertes alternativas de humedad y sequedad durarán poco tiempo; si se empotran las maderas en el suelo, duran más si éste es arcilloso y muy poco si es calizo; aquellas maderas desarrolladas en terrenos húmedos tienen la capacidad de durar largo tiempo sumergidas en agua, pero expuestas al aire se pudren con facilidad; en general, las maderas blandas duran menos que las duras. Propiedades acústicas La madera proporciona un medio elástico adecuado alas ondas sonoras, por lo que se emplea ampliamente en la fabricación de instrumentos musicales y en la construcción de salas de conciertos, teatros, etc. Las características de la madera que más influyen sobre esta propiedad son el peso específico aparente, es decir, la humedad, el tipo de grano y la ausencia de defectos. PROPIEDADES MECÁNICAS ELASTICIDAD - DEFORMABILIDAD Bajo cargas pequeñas, la madera se deforma de acuerdo con la ley de Hooke, o sea, que las deformaciones son proporcionales a la las tensiones. Cuando se sobrepasa el límite de proporcionalidad la madera se comporta como un cuerpo plástico y se produce una deformación permanente. Al seguir aumentando la carga, se produce la rotura.
La manera de medir deformaciones es a través de su módulo de elasticidad, según la formula: Este módulo dependerá de la clase de madera, del contenido de humedad, del tipo y naturaleza de las acciones, de la dirección de aplicación de los esfuerzos y de la duración de los mismos. El valor del módulo de elasticidad E en el sentido transversal a las fibras será de 4000 a 5000 Kg / cm.2 El valor del módulo de elasticidad E en el sentido de las fibras será de 80.000 a 180.000 Kg / cm.2 FLEXIBILIDAD
Es la propiedad que tienen algunas maderas de poder ser dobladas o ser curvadas en su sentido longitudinal, sin romperse. Si son elásticas recuperan su forma primitiva cuando cesa la fuerza que las ha deformado. La madera presenta especial aptitud para sobrepasar su límite de elasticidad por flexión sin que se produzca rotura inmediata, siendo esta una propiedad que la hace útil para la curvatura (muebles, ruedas, cerchas, instrumentos musicales, etc.). La madera verde, joven, húmeda o calentada, es más flexible que la seca o vieja y tiene mayor límite de deformación. La flexibilidad se facilita calentando la cara interna de la pieza (produciéndose contracción de las fibras interiores) y, humedeciendo con agua la cara externa (produciéndose un alargamiento de las fibras exteriores) La operación debe realizarse lentamente. Actualmente esta propiedad se incrementa, sometiéndola a tratamientos de vapor. Maderas flexibles: Fresno, olmo, abeto, pino. Maderas no flexibles: Encina, arce, maderas duras en general. DUREZA
Es una característica que depende de la cohesión de las fibras y de su estructura. Se manifiesta en la dificultad que pone la madera de ser penetrada por otros cuerpos (clavos, tornillos, etc.) o a ser trabajada (cepillo, sierra, gubia, formón). La dureza depende de la especie, de la zona del tronco, de la edad. En general suele coincidir que las mas duras son las mas pesadas.
El duramen es más duro que la albura. Las maderas verdes son más blandas que las secas. Las maderas fibrosas son más duras. Las maderas más ricas en vasos son más blandas. Las maderas mas duras se pulen mejor.
Muy duras: Ebano, boj, encina. Duras: Cerezo, arce, roble, tejo... Semiduras: Haya, nogal, castaño, peral, plátano, acacia, caoba, cedro, fresno, teka. Blandas: Abeto, abedul, aliso, pino, okume. Muy blandas: Chopo, tilo, sauce, balsa.
CORTADURA
Es la resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar la madera en dos partes cuando la dirección del esfuerzo es perpendicular a la dirección de las fibras. Si la fuerza es máxima en sentido perpendicular a las fibras será cortadura y si es mínima en sentido paralelo a las mismas será desgarramiento o hendibilidad. HENDIBILIDAD Es la resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar la madera en dos partes cuando la dirección de los esfuerzos es paralela a la dirección de las fibras. La madera tiene cierta facilidad para hendirse o separarse en el sentido de las fibras. Una cuña, penetra fácilmente en la madera, al vencer por presión la fuerza de cohesión de las fibras (no las corta). Es fácil observar esta propiedad al cortar madera para hacer leña, en la dirección de las fibras se separa en dos fácilmente. La madera verde es más hendible que la seca. Cuando se van a realizar uniones de piezas de madera por medio de tornillos o clavos nos interesa que la madera que vamos a usar tenga una gran resistencia a la hienda. Hendibles: Castaño, alerce y abeto. Poco hendibles: Olmo, arce y abedul. Astillables: Fresno
DESGASTE o CIZALLE Las maderas sometidas a un rozamiento o a una erosión, experimentan una pérdida de materia (desgaste) La resistencia al desgaste es importante en las secciones perpendiculares a la dirección de las fibras, menor en las tangenciales y muy pequeña en las radiales. RESISTENCIA AL CHOQUE Nos indica el comportamiento de la madera al ser sometida a un impacto. La resistencia es mayor, en el sentido axial de las fibras y menor en el transversal, o radial. Máxima axial Mínima radial En la resistencia al choque influyen: el tipo de madera, el tamaño de la pieza, la dirección del impacto con relación a la dirección de las fibras, la densidad y la humedad de la madera, entre otros. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN La madera es un material muy indicado para trabajar a tracción (en la dirección de las fibras), viéndose limitado su uso únicamente por la dificultad de transmitir estos esfuerzos a las piezas. Esto significa que en las piezas sometidas a tracción los problemas aparecerán en las uniones. Si se realiza un esfuerzo de tracción en la dirección axial, la magnitud de la deformación producida será menor que si el esfuerzo es de compresión, sobre todo en lo que concierne a las deformaciones plásticas. Es decir que la rotura de la madera por tracción se puede considerar como una rotura frágil. La resistencia a la tracción de la madera presenta valores elevados. La resistencia de la madera a la tracción en la dirección de las fibras, se debe a las moléculas de celulosa que constituye, en parte, la pared celular. En la práctica existen algunos inconvenientes, que se han de tener en cuenta al someterla a este tipo de esfuerzos; en la zona de agarre existen compresiones, taladros, etc., que haría romper la pieza antes por raja o cortadura, con lo que no se aprovecharía la gran resistencia a la tracción. Por otra parte, los defectos de la madera, tales como nudos, inclinación de fibras, etc., afectan mucho a este tipo de solicitación, disminuyendo su resistencia en una proporción mucho mayor que en los esfuerzos de compresión.
OBTENCIÓN DE LA MADERA
Clasificación de las maderas Las maderas pueden clasificarse de diversas formas según el criterio que se emplee. Uno de los más importantes es el de sus propiedades, las cuales están en función de su estructura, es decir, de su textura. La textura dependerá a su vez del modo de crecimiento del árbol, así por ejemplo, las maderas provenientes de árboles de crecimiento rápido presentarán anillos de crecimiento anchos y serán blandas, mientras que las de crecimiento lento, los anillos serán muy estrechos y las maderas duras. En función del modo de crecimiento, las maderas se dividen en: Maderas resinosas. Suelen ser maderas de lento crecimiento, son propias de zonas frías o templadas, y poseen buenas características para ser trabajadas y buena resistencia mecánica. Este tipo son las más usadas en carpintería y en construcción. Dentro de este tipo, algunas de las más conocidas son: el pino, el abeto, el alerce, etc. Maderas frondosas. Son maderas propias de zonas templadas, y dentro de ellas podemos diferenciar tres grupos: duras, blandas y finas. Dentro de las duras tenemos el roble, la encina, el haya, etc. Dentro de las blandas tenemos el castaño, el abedul, el chopo, etc., y por último, dentro de las finas tenemos el nogal, el cerezo, el manzano, el olivo, y otros árboles frutales. Maderas exóticas. Son las mejores maderas y las que permiten mejores acabados. Dentro de este grupo tenemos la caoba, el ébano, la teka, el palisandro, el palo rosa, etc. Otra clasificación ampliamente empleada divide a las maderas simplemente en maderas duras y maderas blandas, coincidiendo esta división con el tipo de hoja. Así, las maderas duras son aquellas procedentes de árboles de hoja caduca como el roble, el castaño, el nogal, etc. Las maderas blandas corresponderán a las procedentes de árboles de hoja perenne como el pino, el abeto, etc. No obstante, esta clasificación se realiza con independencia de su dureza, y así, muchas maderas blandas son más duras que las llamadas maderas duras.
Maderas blandas: Son obtenidas de árboles de hojas perennes (es decir, que no cambian las hojas) y presenta caracteres que permiten distinguirlas de los demás. Su tejido es blando y esponjoso y están muy poco desarrollados los círculos de crecimiento anual. Estas maderas son por lo general poco resistentes pero muy fáciles de trabajar, por lo que se usan en trabajos de banco o taller. En esta clase de árboles, ejerce mucha influencia el terreno sobre la calidad de la madera, así cuando el terreno es húmedo y pantanoso la fibra resulta ligera y esponjosa, porque el exceso de agua impide que la sabia se concentre y forme así tejidos firmes y compactos, esta clase de terrenos es muy buena para el cultivo de este tipo de madera. Alunas especies de madera blanda: álamo, cedro, araucaria, pino Brasil, pino Paraná, etc. Maderas duras: Generalmente proceden de árboles que mudan sus hojas anualmente, se distinguen bien de las restantes por su dureza, peso y coloración. Además presentan alrededor de los círculos anuales, multitud de poros, que a la vista hacen efecto de puntos. Los árboles de madera dura se desarrollan mejor en terrenos arcillosos, mientras la madera resinosa crece mejor en terrenos arenosos. Algunas especies de madera dura: algarrobo, lapacho, quebracho, guayacán. FORMAS
COMERCIALES
Como es un material muy utilizado, la madera, puede encontrarse en gran variedad de formas comerciales: - Tableros macizos: Pueden estar formados por una o varias piezas rectangulares encoladas por sus cantos. - Chapas y láminas: Formadas por planchas rectangulares de poco espesor. - Listones y tableros: Que son prismas rectos, de sección cuadrado o rectangular, y gran longitud. - Molduras o perfiles: Obtenidos a partir de listones a los que se les da una determinada sección. - Redondos: Que son cilindros de maderas generalmente muy largos. - Tableros contrachapados: Son piezas planas y finas que pueden trabajarse bien con herramientas manuales, como la segueta. Están formados por láminas superpuestas perpendiculares entre sí. - Tablero de fibras: Está formado por partículas o fibras de maderas que se prensan. Los hay de densidad baja (DB) y de densidad media (DM). Estos tableros pueden usarse en el taller de tecnología en los proyectos en los que intervienen piezas de madera. - Tableros anglomerados: Se forman a partir de residuos de madera que se prensan y encolan. En algunos casos estos tableros se cubren con una lámina muy fina (de 2 o 3mm de espesor) de una madera más vistosa (cerezo, roble, etc.) o de plástico.
CONCLUSIONES
La madera la utilizamos en diversas ramas que se derivan de la construcción entre estas tenemos:
La madera se emplea en construcción en carpintería de taller, de armar, encofrados para hormigón armado, postes, durmientes de ferrocarril, etc. Con ella se fabrica el papel, algodón, pólvora, seda artificial, extractos, etc. En la actualidad hay nuevas elaboraciones, como las maderas terciadas, maderas en forma plástica, maderas aislantes al calor, al frío y del ruido, resistentes al fuego, en forma laminada, comprimida y hasta en planchas muy delgadas y flexibles, aptas para emplear como revestimiento similar al papel, y, por último, las planchas de maderas aglomeradas, de múltiples aplicaciones.
Aplicaciones de las maderas blandas del país.
Cedro colorado: Muebles, carpintería, puertas, ventanas, estanterías, molduras, revestimientos interiores de carrocería, etc.
Cedro salteño: Muebles, carpintería, marcos para puertas y ventanas, zócalos, revestimientos de carrocerías, persianas, mostradores, estanterías, etc. Pino Paraná: Muebles ordinarios, marcos para cuadros, cajones, zócalos, estanterías, útiles de cocina, tirantería de galpones, tinglados, carretillas, bebederos, bateas, etc.
Aplicaciones de las maderas semiduras del país.
Nogal de Tucumán: Muebles, parquets, maderas terciadas, enchapados, molduras, revestimientos de interiores.
Palo blanco: Fabricación de muebles, marcos para cuadros, botones, perillas de luz eléctrica, cabos de paraguas, argollas, postes, cortinas de enrollar, etc.
Raulí: Construcciones rurales a la intemperie, marcos de puertas, postes, muebles en general.
Roble de Neuquén: Madera imputrescible, muy usada para construcciones hidráulicas, pilares de puentes, durmientes y postes, puertas, ventanas, molduras, carrocerías y muebles en general.
Tipa: Tacos para calzados, interiores de carrocería, asientos para coches de ferrocarril, carretillas, sillas, etc.
Aplicaciones de las maderas duras del país.
Algarrobo: Marcos de puertas y ventanas, bancos de carpinteros y escolares, parquets, moldes, poleas, tarugos para pavimentos, hormas de zapatos.
Caldén: Tarugos para pavimentos, marcos de puertas y ventanas, postes, construcciones rurales, pisos parquets, etc.
Guayaibí: Muebles, pisos parquets, poleas, marcos, piezas de piano, sillas, construcciones ruales, etc.
Incienso: Marcos de puertas y ventanas, construcciones rurales, postes, durmientes, etc.
Lapacho: Carpintería en general, carrocerías, puertas, ventanas, varillas de alambrado, tranqueras, ruedas, postes, construcciones rurales, palotes de amasar, etc. Quebracho blanco: Trabajos de tornería, hormas para zapatos, tacos, vagones de carga, parquets, tirantes, varillas de alambrado, postes, etc.
Quebracho colorado: Tablones, durmientes, vigas, postes, bochas, palotes de amasar, pilotes, malecones.
Urunday: Construcciones de puentes, muebles, malecones, tiranterías, postes de alambrados y telegráficos, herramientas para carpintería, durmientes, etc.
Viraró: Muebles, carrocerías en general, heladeras, marcos para cuadros, varas de carro, construcciones rurales, interiores de coches de ferrocarril, etc.
Puertas
Pisos
Puentes
Vigas de Madera
Postes de Madera
Figura 1 - 84: Ejemplos de aplicación de los tableros contracha- pados en requerimientos estructurales y decorativos.
BIBLLIOGRAFIA
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