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Materiales de Construcción MADERAS - 1 - ASIGNATURA : MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN UNIDAD 8 MADERAS A- Conceptos generales. Definición. Clasificación general de especies. Desarrollo de la estructura del árbol. Características químicas. B- Composición de la madera. Estructura y composición de la madera. Características químicas. C- Propiedades físicas. Contenido de humedad. Variación volumétrica. Densidad. Conductibilidad térmica. Dilatabilidad. Conductibilidad eléctrica. D- Propiedades mecánicas. Comportamiento a tracción y compresión. Comportamiento a flexión. Impacto. Dureza. E- Tala, aserrado y secado. Apeo según especie y clima. Diferentes tipos de aserrado. Secado al aire libre. Secado artificial. F- Defectos de la madera. Defectos naturales. Defectos artificiales. Influencia de los defectos en las propiedades de la madera. G- Durabilidad y preservación. Durabilidad y protección. Intemperismo, agentes xilófagos y protección ignífuga. Métodos de preservación. H- Formas comerciales. Clasificación según Normas IRAM. Madera aserrada. Madera terciada. Productos de madera reconstituida. Madera laminada.

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Materiales de Construcción MADERAS

- 1 -

ASIGNATURA: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

UNIDAD 8

MADERAS

A- Conceptos generales. Definición. Clasificación general de especies. Desarrollo de la estructura del árbol. Características químicas.

B- Composición de la madera. Estructura y composición de la madera.

Características químicas.

C- Propiedades físicas. Contenido de humedad. Variación volumétrica. Densidad. Conductibilidad térmica. Dilatabilidad. Conductibilidad eléctrica.

D- Propiedades mecánicas. Comportamiento a tracción y compresión.

Comportamiento a flexión. Impacto. Dureza.

E- Tala, aserrado y secado. Apeo según especie y clima. Diferentes tipos de aserrado. Secado al aire libre. Secado artificial.

F- Defectos de la madera. Defectos naturales. Defectos artificiales.

Influencia de los defectos en las propiedades de la madera.

G- Durabilidad y preservación. Durabilidad y protección. Intemperismo, agentes xilófagos y protección ignífuga. Métodos de preservación.

H- Formas comerciales. Clasificación según Normas IRAM. Madera aserrada.

Madera terciada. Productos de madera reconstituida. Madera laminada.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 1 de 65

La madera

Introducción• Ubicación histórica del material • Construcción de madera en la Argentina. • Alternativa de uso como material para la

construcción • Patrimonio forestal argentino • Regiones forestales y fitogeográficas

argentinas• Disponibilidad de materia prima• Clasificación común de la maderaEl material madera• Composición• Estructura macroscópica• La veta de la madera• Estructura microscópica de la madera• Comportamiento mecánico de los

constituyentes de la pared celular Propiedades físicas• Anisotropía • Humedad de la madera. Relaciones agua -

madera• Contenido de humedad.• Hinchazón y merma de la madera.

Contracción.• Coeficiente de retracción volumétrica• Punto de saturación de las fibras• Peso especifico• Higroscopicidad• Durabilidad. Homogeneidad (dentro de la

heterogeneidad)• Inflamación y combustión • Conductividad térmica y eléctricaPropiedades mecánicas y clasificaciones• Elasticidad - deformabilidad• Flexibilidad• Dureza• Cortadura• Hendibilidad• Desgaste• Resistencia al choque• Resistencia a la tracción• Resistencia a la compresión • Flexión estáticaFormas y dimensiones comercialesMadera laminadaDefectos comunes de la maderaProtección de la madera• Secados.• Senilización• Vaporización y carbonización

• Pintados e inmersiones• Inyecciones e inclusión de polímeros.Problemas biológicos de la madera• Tratamientos• Productos para la conservación y

preservación de la madera.• Riesgos toxicológicos en la industria de la

madera.• Otras sustancias cancerígenas utilizadas en

el proceso de transformación y conservaciónde la madera

• La impregnabilidad.Normas de ensayoTrabajo práctico

Bibliografía Hanono, M., “Construcción en madera”,

CIMA, 2004 Froment, G., “La Madera de

Construcción”, Lerú, 1954 Robles Fernández, F y otros, “Estructuras

de madera”, Limusa, 1989 Normas IRAM 9502, 9532, 9541, 9542,

9544, 9545, 9546, 9551, 9558, 9570 y9596.

Normas Francesas NF B 51-010 y NF B51- 011

En Internet:o www.infomaderas.net

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Apuntes sobre Maderas Hoja 2 de 65

Introducción

Ubicación histórica del material La madera es un material que encabeza la historia de los materiales empleados en la construcción, tantocomo por su buen comportamiento y resistencia a tracción, compresión y flexión como por su ligereza,tenacidad y cualidades térmicas. Recién el siglo XVI, el arquitecto Filiberto de L`Orme fue quien trasladó a la madera la técnica habitual deconstrucción en piedra, la forma de arco que prácticamente permite a todas las secciones encontrarsecomprimidas, alcanzando grandes luces con la suma de pequeñas piezas de madera. En el siglo pasado se creó otro sistema en arco, el cual es similar al anterior, solo que las tablas en lugarde estar puestas de canto, en este sistema se colocan de plano y curvada superpuestas unas a otras,sujetas por pernos y estribos. A principios de nuestro siglo la carpintería de armar resurgió con gran fuerza dadas las necesidadesderivadas, en Europa, de la primera guerra mundial, al lograr realizar con madera los propios de laconstrucción metálica, obteniéndose amplitudes insospechadas con el mínimo consumo de madera,ejemplo de esto son los edificios industriales y las estaciones de ferrocarril. A través de esta breve reseña llegamos a los sistemas actuales, fundamentalmente con la apariciónhacia el año 1.930 de las colas urea-formol; uno de los máximos componentes para la formación deestructuras de madera laminada encolada como la máxima expresión en la utilización de la madera.

Construcción de madera en la Argentina. En nuestro país no se ha desarrollado una arquitectura en madera. Desde un cierto ángulo de laperspectiva histórica observamos que los primeros pobladores provenían de áreas desérticas osemidesérticas y en nuestro territorio se ubicaron en el mismo tipo de zonas. Su cultura de origen, proteccionistas del árbol, fue trasladada mecánicamente a nuestro territorioadoptando y siguiendo las mismas costumbres de sus lugares de origen. El sur de nuestro paísconstituye una excepción a este respecto. Esa zona fue poblada por personas provenientes de otraszonas y que construían en madera. Estos pobladores, al encontrar árboles en el lugar de su radicaciónconstruyen su vivienda con ese material. Por todo esto, en nuestro país la madera ocupa un lugar limitado y complementario en la industria de laconstrucción y la vivienda, en relación con países de similar o superior grado de desarrollo. Razones deorden cultural, de tradición, factores económicos, niveles de progreso tecnológico, etc., han incidido paradeterminar el panorama actual; sin embargo es de prever en un futuro próximo que la madera y/o susderivados industriales participarán en mayor grado, entre los recursos naturales que pueden ser utilizadosen la solución del problema habitacional. Dependerá de la capacidad de los técnicos e industriales especializados el que esta colaboración seamás o menos efectiva, para lo cual los responsables del diseño de estructuras y viviendas deberánposeer un conocimiento acabado de un material tan noble como completo, que les permita pensar y crearen madera.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 3 de 65

Alternativa de uso como material para la construcción

A los fines constructivos denominamos madera al conjunto de tejidos que forman la masa de los troncosde los árboles, desprovistos de la corteza. En primer lugar se ha de recordar que la madera no es unmaterial de construcción fabricado por el hombre, sino que es un material obtenido del tronco y de lasramas de los árboles y cuya finalidad es la de facilitar el crecimiento y supervivencia de este elementovegetal.

Se observa que la madera es un material para la construcción eficiente, apto, durable, resistente,existente, accesible y un recurso renovable en nuestro país. Por estas razones puede constituirse en unaalternativa más para la solución habitacional en la argentina. Nuestra cultura evalúa la madera como material de construcción de viviendas a través de un conjunto deprejuicios que impiden un justiprecio riguroso de sus posibilidades para resolver en alguna cuota, partede los problemas de la construcción de nuestro hábitat. En lo relativo a los prejuicios, el que principalmente afecta el uso de la madera es el de la durabilidad delmaterial. Se cuestiona la durabilidad en dos aspectos: en el comportamiento estructural y en el de sufuncionamiento en las zonas sísmicas. Respecto del comportamiento estructural, en nuestro territorio, las viviendas en madera construidas en laPatagonia, en lugares sombríos, húmedos y sin ningún tipo de tratamiento protector, permaneceninalterables luego de 50 o 60 años. En lo que atañe al comportamiento de la madera en zonas sísmicas observamos que en un terremoto latierra entra en vibración y la fuerza que voltea los edificios proviene de la masa de los mismos y suinercia. Esto explica el hecho de que en la costa californiana la construcción de madera, esencialmenteliviana, pasó indemne terremotos que destruyeron grandes edificios con estructuras antisísmicas. Pero ni los dictados de la experiencia en las recomendaciones de los especialistas son capaces demodificar juicios de valor o prejuicios enraizados en una cultura. Se observa así que distintos organismos oficiales de áreas sísmicas no sólo se niegan a aceptar lamadera como material deseable sino aún como alternativa para la construcción. Los factores que operan en sentido negativo, señalados anteriormente, sólo pueden modificarse a travésde la formación de profesionales capacitados para construir en madera.

Patrimonio forestal argentino En el actual patrimonio forestal argentino podemos distinguir, según su origen, 2 tipos de bosques:bosques espontáneos o nativos y bosques implantados o montes de cultivo. Desde fines del siglo pasado existen indicios de una creciente preocupación gubernamental por el cultivoforestal. Bosques cultivados: Los bosques implantados o de cultivo se desarrollan como resultado de una corriente que responde alpropósito de estimular la forestación comercial y de recuperar el patrimonio forestal. Si consideramos losrecursos forestales, los bosques nativos e implantados; analizamos su clasificación, comercialización,industrialización y tratamiento, podremos comprender mejor la vastedad de recursos que nos aportacomo material de construcción. Así, conociendo el tema, podremos cambiar los valores culturales que nos impiden su plena utilización yllegar, en su aplicación, a niveles equiparables con los alcanzados por los países más avanzados.

Regiones forestales argentinas: Para dar una idea sobre la ubicación de argentina por su área boscosa, respecto de otros países, seanotan las superficies y proporciones de algunos de ellos en el cuadro siguiente:

País Superficie boscosa(ha)

RelaciónSup./hab.

Relación bosqueSubtotal (%)

Argentina 44.732.100 1.6 16Australia 15.433.126 1.07 2Canadá 1.141.274.700 48.18 44Suecia 24.834.095 2.99 55U.S.A. 300.778.144 1.37 21

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Apuntes sobre Maderas Hoja 4 de 65

Regiones fitogeográficas argentinas:

Observamos como se distribuyen las distintas formaciones forestales existentes en nuestro país: 1) Parque chaqueño: Se caracteriza por una flora muy rica con numerosas especies propias, vegetación muy heterogénea ydensa con selvas, bosques y sabanas. Se divide en 2 zonas, occidental y oriental y las especiesdominantes son las siguientes: * occidental: palo santo, algarrobo, guayacán, quebracho blanco, quebracho colorado santiagueño, etc. * oriental : quebracho colorado santiagueño, lapacho negro, espina corona, urunday, ibirá-pitá, etc.. 2) Selva tucumano - boliviana: En esta región crecen árboles de gran importancia, como ser: cedro de salta, tipa blanca, nogal criollo osalteño, roble criollo o del país, lapacho rosado y amarillo, quina, urundel, palo blanco, cebil o curupay,viraró o tipa colorada, timbó colorado, palo amarillo, guayacán, jacarandá o tarco, laurel, ceibo, etc.. 3) Selva misionera: Las especies se distribuyen según la topografía del territorio. Así los pinos (araucaria angustifolia) seencuentran en la parte oriental de la provincia, zona de más de 500 m. De altura sobre el nivel del mar(estos árboles alcanzan los 40 m. De altura). Y en las regiones más bajas se hallan mirtos y laurelesblancos. Las otras especies que se encuentran en el lugar y que tienen gran importancia económica son:cedro misionero, incienso, lapacho negro, petiribí, guatambú blanco, tipa colorada o viraró, cancharana,anchico colorado, urunday, etc.. De la riqueza forestal de la selva misionera actualmente sólo se explota entre el 5 % y el 10 % y el cedroes la especie más explotada.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 5 de 65

4) Parque mesopotámico: En la denominada zona de bosques en galería crecen: sauces, rabo de macaco, sota caballo, cerillo,duraznillo, canelón o palo de San Antonio, manduvirá, etc.. En otras zonas de corrientes se encuentra el parque cubierto de gramíneas y salpicado por zonas debosques llamados isletas. Las especies que se encuentran en las isletas difieren según la zona. Las del norte tienen timbó, urunday, lapacho negro; y en las del sur encontramos tala, yatay y chañar. En el bosque entrerriano, aunque actualmente raleado, hallamos especies como el tala, algarrobo,ñandubay, quebracho blanco. En la ribera del río de la plata se encuentran especies como el laurel, ceibo, ombú, arrayán, curupí, paloleche, sarandí colorado y blanco, timbó blanco, aliso del río, etc.5) Parque puntano - pampeano: Es una región de escaso valor forestal excepto por la presencia de caldén. Estos caldenes formanmontes más o menos puros (90 % de caldenes), poco densos sobre la zona de San Luis, La Pampa, yCórdoba. Los caldenes fueron despiadadamente explotados porque su madera resultó buen combustiblepara los ferrocarriles y excelente material para parquets y postes de alumbrado. Además hay otrasespecies como: chañar, molle, algarrobo y en menor medida quebracho blanco y aguaribay. 6) Monte occidental: Su vegetación es intensamente xerófila con predominio de arbustos espinosos. Existen muy pocosárboles y son de escaso valor forestal. Son sus especies: arka o visco, algarrobo chileno, retamo, brea,chañar, aguaribay, jarilla, alpataco, etc.. 7) Desierto andino: Contiene una formación xerófila muy pobre formada por matas de ichu y gramíneas duras que apenascubren el suelo. 8) Estepa pampeana: El hombre modificó este paisaje convirtiéndolo en pradera de cultivo y plantó millones de árboles:eucaliptos, álamos, pinos, paraísos, etc.. 9) Estepa patagónica: Es una formación abierta xerófila, baja y pobre. La vegetación consiste en arbustos bajos, pegados alsuelo, para resistir mejor el embate del viento. En los valles de los ríos se pueden observar bosquesribereños de sauces. Presenta interés sólo para las futuras generaciones. 10) Bosques subantárticos: Se divide en 2 zonas:

Norte o valdiviana: donde predominan la araucaria de Neuquén o araucaria araucana o pehuén(que es una conífera de elevada talla y ocupa la zona comprendida entre el volcán Copahue y ellago Huechulaufquén en la provincia de Neuquén), los cipreses de los andes, el coihué, alerce,ñire, raulí, roble, pellín, maitén, etc..

Sur o magallánica: aquí podemos encontrar el guindo, lenga, canelo, etc.

Disponibilidad de materia prima La cantidad y diversidad de madera que ofrecen nuestros bosques permiten satisfacer las demandas quese podrían presentar amplios programas de construcción. Veamos ahora cual es el origen y el volumen de los recursos de origen forestal que actualmente seutilizan en el país: • recurso forestal primario nacional. • recurso de madera aserrada importada • recurso de madera manufacturada importada. Corresponde señalar que la industria nacional aporta diversos materiales derivados de la madera aptospara la construcción, y que la capacidad instalada permite incrementar la producción enaproximadamente 31 % frente a un eventual crecimiento de la demanda. Este somero examen de la actividad industrial transformadora nos permite sostener las siguientesafirmaciones: • La actual existencia de bosques naturales y de montes de cultivo ofrece importantes volúmenes de

madera con características que las hacen tecnológicamente aptas para diversos destinos en laconstrucción.

• las forestaciones desarrolladas durante los últimos años y las proyectadas para el futuro, aseguran lacontinuidad de los insumos disponibles y un aumento sustancial de la oferta de madera de pino,araucaria, eucalipto, álamo y paraíso.

• la actividad industrial maderera produce bienes de calidad adecuada y en cantidad suficiente paraatender las necesidades presentes y además acusa una capacidad ociosa no inferior al 30 %.

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Clasificación común de la madera.Una clasificación común de la madera es relacionarla con la especie del árbol de la cual proviene. Asítenemos las coníferas o resinosas, cuyas hojas son perennes con semillas en cono o piñas, con unarelación resistencia/peso muy elevada como consecuencia de sus fibras uniformes. Por otro lado, estánlas frondosas o latifoliadas, cuya hoja es caduca con semillas en frutos y fibras irregulares, lo queconduce a un mejor aspecto pero menor relación resistencia/peso. Tanto las maderas provenientes deconíferas como de frondosas pueden distinguirse por su color y/o por su peso específico. El color es elrasgo de más fácil reconocimiento. Según este criterio se distinguen en claras y oscuras.

Las maderas claras son blancas o amarillentas, cremosas o gris parduzco, con todas las tonalidadesintermedias. Las oscuras poseen duramen de un color que varía desde el pardo rosado hasta el rojovioláceo (casi negro) e inclusive los de tinte verde y moreno. Las que poseen tonalidades que van delrosa al violeta son las llamadas propiamente coloradas. Las otras se denominan no propiamentecoloradas. En nuestro territorio se encuentran maderas claras tanto entre las coníferas como entre lasfrondosas.

Entre las coníferas claras podemos distinguir 11 ó 12 especies a veces mal llamadas pinos, pero solo 3 ó4 tienen valor comercial. Entre las existentes mencionaremos las siguientes:

• Pino de misiones, • Pino de Neuquén, • Pino de Jujuy, • Ciprés de Neuquén.

Las especies más difundidas de las maderas claras frondosas son: • Quebracho blanco, • Palo rosa, • Guatambú blanco, • Guayaibí, • Palo blanco.

Entre las propiamente coloradas encontramos especies pertenecientes a las coníferas y otras a lasfrondosas. Las especies más conocidas son:

• Quebracho colorado (schinopsis sps.) . Árbol fundamental para la economía forestal del país. • Cedro (cedrela sps.). Luego del quebracho colorado es el elemento de más valor de nuestro

patrimonio. • Alerce (fitzroya cupresides). • Viraró (pterogine nitens). Madera valiosa de la carpintería nacional. • Caldén (prosopis caldenia). • Curupay (piptadenia macrocarpa). • Quina (myroxilon peruiferum). • Guayacán (caesalpinia paraguayensis). • Cancharana (cabralea oblongifoliola).

Las maderas oscuras no propiamente coloradas incluyen especies de muy variadas tonalidades: verde,castaño, moreno, etc. Las más conocidas son:

• Algarrobo (prosopis sps.). • Ñandubay (prosopis andubay). • Roble criollo (amburana cearensis). Una de las maderas valiosas de la carpintería nacional,

apenas superada por el cedro o el viraró. • Palo santo (bulnesia sarmientoi). • Lapacho (tabebuia sps.). • Raulí (nothofagus procera).

Las especies mencionadas son las comunes en los bosques naturales de nuestro país.

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El material madera

Se define como madera a la sustancia vegetal (dura-compacta-fibrosa) de estructura compleja, queforma el tejido leñoso, o parte subcortical del árbol abatido, fisiológicamente inactivo.

La madera es un material: Natural, de poco peso y buena resistencia, pero de propiedades mecánicas muy variables.

Aunque es combustible, sus propiedades mecánicas no se afectan con el fuego, como sí ocurrecon los materiales metálicos tales como el acero o el aluminio.

Muy susceptible a los cambios de humedad y al ataque de insectos; sin embargo esta desventajapuede eliminarse con tratamientos químicos adecuados (proceso de inmunización).

Complejo, con unas propiedades y características que dependen no sólo de su composición sinode su constitución (o de la manera en que están colocados u orientados los diversos elementosque la forman). El cómo están colocados u ordenados estos elementos nos servirá paracomprender mejor el comportamiento, algunas veces poco lógico (aparentemente) de estematerial.

Heterogéneo que está formado por diversos tipos de células especializadas que forman tejidos.Estos tejidos sirven para realizar las funciones fundamentales del árbol: conducir la savia,transformar y almacenar los alimentos y formar la estructura resistente o portante del árbol.

La madera siendo una sustancia fibrosa, organizada, esencialmente heterogénea, producida por unorganismo vivo cuyas propiedades y posibilidades de empleo son, en definitiva, la consecuencia de loscaracteres, organización y composición química de las células que la constituyen, hace de ella unmaterial con características peculiares que la diferencia de otros de origen mineral.

La estabilidad de las estructuras de madera depende fundamentalmente de la capacidad de las uniones.Similar a lo que sucede con las estructuras metálicas, la predicción del comportamiento de ellas es muycompleja por lo que los diseños se basan en normas obtenidas a partir de ensayos experimentales.

Estudio de uniones en modelos a escala reducida de madera estructural.

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Composición de la madera

Los elementos orgánicos que la componen son, aproximadamente: Celulosa: 40-50% Lignina: 25-30% Hemicelulosa: 20-25% (hidratos de carbono). Resina, tanino, grasas: porcentaje restante.

Estos elementos están compuestos de: Elementos esenciales (90%):

o Carbono: 46-50%o Oxígeno: 38-42%o Hidrógeno: 6%o Nitrógeno: 1%

Otros elementos (10%):o Cuerpos simples (fósforo y azufre)o Compuestos minerales (potasa, calcio, sodio)

Estructura macroscópica

La observación de un trozo de madera nos permitirá ver los diversos elementos característicos que laforman, y además, apreciar que no se trata de un material homogéneo.Si se observa el tronco de un árbol, se ve que tiene forma casi cilíndrica (realmente troncocónica) y queestá formado por sucesivas capas superpuestas (anillos).

En primer lugar se aprecia que entre la madera y la corteza existe una capa generatriz, llamadacambium, que produce madera hacia el interior y corteza hacia el exterior. En cada período vegetativo seforma una nueva capa (anillo) que cubre la anterior.Dentro de cada capa se observan dos zonas bien diferenciadas, la formada al principio del períodovegetativo con células de paredes delgadas y grandes vasos que se denomina madera de primavera, yla formada durante el verano, con células de paredes gruesas y vasos pequeños, llamada madera deverano.

Esta diferencia entre las dos zonas, hace fácilmente distinguible en la sección transversal, una serie deanillos concéntricos llamados anillos de crecimiento, cada uno de los cuales corresponde a un períodovegetativo de la vida del árbol y que en nuestro clima, representa el crecimiento anual, por lo que sunúmero indica la edad del árbol.

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Analicemos, una por una, las diferentes partes que se puedan observar en una sección normal al eje delárbol.

MédulaParte central del árbol. Constituida por tejido flojo y poroso. Tiene un diámetro muy pequeño. Maderavieja y normalmente agrietada. Se suele desechar en los procesos de elaboración de la madera.Duramen: Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo yresistencia (debido al proceso de lignificación). De coloración, a veces, más oscura que la exterior.Madera adulta y compacta. Es aprovechable. La transformación de albura a duramen de la madera secaracteriza por:

• Una serie de modificaciones anatómicas y químicas, • Oscurecimiento, • Aumento de densidad y • Mayor resistencia frente a los ataques de los insectos.

Albura: Se encuentra en la parte externa del tronco, bajo la corteza. Constituida por tejidos jóvenes en período decrecimiento (es la zona viva del tronco). Contiene mucha savia y materias orgánicas. De coloración másclara que el duramen, más porosa y más ligera, con mayor riesgo frente a los ataques bióticos.Cambium: Capa existente entre la albura y la corteza, constituye la base del crecimiento en especial del tronco,generando dos tipos de células:

• Xilema: Hacia el interior, madera (albura)• Floema: Hacia el exterior, liber

Liber: Parte interna de la corteza. Es filamentosa y poco resistente. Madera embrionaria viva.Corteza: Capa exterior del tronco. Tejido impermeable que recubre el liber y protege al árbol.

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Radios leñosos: Bandas o láminas delgadas de un tejido, cuyas células se desarrollan en dirección radial, o sea,perpendicular a los anillos de crecimiento. Ejercen una función de trabazón. Almacenan y difunden lasmaterias nutritivas que aporta la savia descendente. Contribuyen a que la deformación de la madera seamenor en dirección radial que en la tangencial.Son más blandos que el resto de la masa leñosa. Por ello constituyen las zonas de rotura a comprensión,cuando se ejerce el esfuerzo paralelo a las fibras.

Anillos anuales: Cada anillo corresponde al crecimiento anual, consta de dos zonas claramente diferenciadas:

Una formada en primavera: donde predominan los vasos gruesos que conducen la savia brutahasta las hojas (tejido vascular). Color claro, pared delgada y fibras huecas y blandas.

Otro formado en verano: tienen los vasos más pequeños y apretados. Sus fibras forman el tejidode sostén. Color oscuro denso y fibras de paredes gruesas.

En zonas tropicales (o en las zonas donde no se producen, prácticamente, variaciones climáticas con loscambios de estación, y la actividad vital del árbol es continua), no se aprecian diferencias entre lasdistintas zonas de anillos de crecimiento anual. Su suma, son los años de vida del árbol y debido a laforma cónica del tronco del árbol, los anillos anuales se deben contar en la zona más próxima a lasraíces.

Resumen conceptual.

Estos vegetales se generan por la multiplicación de las células y forman anillos concéntricos que acusan la actividad anual delárbol, tomando así el nombre de anillo anual de crecimiento. El ancho de los anillos depende de la especie vegetal y de las condiciones climáticas. En climas muy cálidos, al no estardefinidos los períodos de actividad e inactividad, los anillos no están netamente desarrollados. Con un corte transversal en el tronco de un árbol se puede estudiar su desarrollo y deformación. Si se efectúa un corte transversal en un tronco se puede observar, de afuera hacia adentro: la corteza exterior formada portejido muerto, la capa de “cambium” o cambio entre la corteza interior o “liber” y la albura o “sámago”. Esta capa celular generael crecimiento, en espesor, de tallo, por la multiplicación de sus células, determinando la formación del leño en el interior ycorteza interior o “liber” hacia afuera. La albura o “sámago” está formada por los últimos anillos de crecimiento y por ella circulala savia desde las raíces hasta las hojas; su coloración es generalmente más clara que la del duramen, las células que laforman pasan a transformarse en duramen a medida que su actividad fenece. No se recomienda su empleo es por estarconstituida por células vivas que almacenan y transportan sustancias y agua, razón por la cual es atacada por losmicroorganismos. El duramen, constituido por elementos sin actividad, desempeña la función de sostén del árbol. Esta zona esla más adecuada para ser utilizada en la industria de la construcción, por su dureza y resistencia. La suma de los anillos permitecalcular la edad del árbol.

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La veta de la madera.Grano: está determinado según la posición del haz de elementos que constituye la madera respecto aleje vertical (derecho, oblicuo, entrecruzado, crespo). El color de la madera está dado por la existencia delas resinas, gomas, taninos, etc. En general la madera después de cortada suele sufrir oxidaciones,oscureciendo progresivamente su color. Dos tableros de la misma especie de árbol pueden presentaraspectos muy diferentes. En cada árbol el dibujo de la veta es distinto. Este dibujo se debe a la direcciónen la que crecen las fibras de las células de la madera. Las variaciones en la dirección de la veta puedeninfluir de forma significativa en su calidad. La dirección de la veta es un factor importante que se debe tener en cuenta cuando se analizan proyectosestructurales o decorativos, como muebles, por ejemplo, o cuando se trabaja en un objeto estructural, lostableros con veteado recto son, por regla general, los más adecuados por su resistencia. En proyectosdecorativos, una veta de características variadas realza la belleza y personalidad del proyecto. Existen seis tipos generales de veta:

I. Veta diagonalSe obtiene cuando los troncos de veteado recto no se cortan a lo largo de su eje vertical.

II. Veta en espiral.Cuando un tronco crece retorcido, los troncos y los tableros que de él se sacan tienen la veta en espiral.Las fibras siguen un trazado en espiral que gira hacia la derecha o hacia la izquierda.

III. Veta recta.Las fibras del tablero discurren casi en paralelo al eje vertical del tronco del que se ha sacado.

IV. Veta ondulada.Este tipo de veta se da cuando la dirección de las fibras de la madera cambia constantemente.

V. Veta irregular.La dirección de las fibras de estos tableros es variada e irregular y se desvía del eje vertical del tronco(por ejemplo: las fibras que rodean los nudos).

VI. Veta entrelazada.Los tableros con este tipo de veta tienen su origen en los árboles cuyas fibras se alinearon en direccionesopuestas cada año de crecimiento.

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Estructura microscópica de la madera

Como se ha visto la madera no es un material homogéneo, está formado por diversos tipos de célulasespecializadas que forman tejidos.

Esos tejidos sirven para realizar las funciones fundamentales del árbol; conducir la savia, transformar yalmacenar los alimentos y formar la estructura resistente o portante del árbol. La heterogeneidad de lamadera será, en parte, la causa de sus propiedades.

Bien se puede considerar la madera como un conjunto de células alargadas en forma de tubos, paralelosal eje del árbol, muy variables, tanto en longitud y forma, como en el espesor de sus paredes y en lasdimensiones interiores. Estas células están unidas entre sí por una sustancia llamada materiaintercelular o laminilla media, y a su vez trabadas por otro tipo de células, colocadas perpendicularmentea las anteriores y en el sentido radial del tronco, formando los ya conocidos radios leñosos. La variedadde tipos de células y la forma de unirse, definen la infinidad de especies de madera que existen.

Todo ello hace de la madera un material resistente y ligero, que puede competir favorablemente con otrosmateriales utilizados en la construcción, considerando la relación resistencia/peso específico.

En el sentido axial distinguimos:I. Fibras alargadas, de pared gruesa formadas por células que se han prolongado afinándose en

las puntas, constituyendo los tejidos de sostén, es decir, la estructura y la parte resistente de lamadera (tejido fibroso). En las coníferas estas células son las mismas que sirven para permitir lacirculación de los fluidos.

II. Vasos y poros de pared delgada (tejido vascular), formando los órganos de conducción ovehículo de la savia ascendente o bruta; los poros de la madera aparecen en sección transversalcomo pequeños agujeros y en sección longitudinal como pequeñas estrías.

III. Células de parénquima, son cortas y poco abundantes. Difunden y almacenan en todo el espesordel árbol la savia descendente o elaborada. El parénquima constituye una especie de tejidoconjuntivo (tegumental o de defensa), que vincula entre sí a los otros tejidos y que está formadopor células poliédricas de paredes celulósicas delgadas y esponjosas.

Esta especialización entre estructura y función sólo existe en los árboles frondosos; en los resinosos,todas las fibras son de carácter especial, llamadas traqueidas, de paredes más o menos espesas segúnla época del año en que se han formado.

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En el sentido radial hay menos células, y éstas se disponen por bandas o láminas delgadas, intercaladasentre las fibras y los vasos, a los que cruzan en ángulo recto, dirigiéndose desde la corteza hasta elcentro del árbol. En esas bandas de células llamadas radios celulares o mallas, se almacenan y difundenlas materias nutritivas que arrastra la savia descendente.

En ciertas especies se encuentran en ambos sentidos, axial y radial, unos canales secretores de resina.

De lo dicho anteriormente se desprende que la madera es un material heterogéneo y anisótropo, portanto, sus propiedades variarán según la dirección que se considere.

Comportamiento mecánico de los constituyentes

1. Celulosa: la celulosa es el principal componente estructural de la madera. Sería elequivalente a las armaduras en el hormigón armado. La celulosa es un polímero lineal, cuyafórmula es (C6 H10 O5)n siendo el valor de “n” es el número de miles de unidades.

2. Hemicelulosa: se considera a la hemicelulosa como el agente cementante que mantieneaglomeradas las microfibrillas y evita las fisuras cuando las fibras de la madera sonsometidas a esfuerzos de torsión, flexión o compresión que actúan sobre ellas. Lahemicelulosa, también es un polímero, cuyas fórmulas (C5 H8 O4)n y (C6 H8 O4)n siendo elvalor de “n” el número de centenares de unidades. Su grado de polimerización es menorque el de la celulosa.

3. Lignina: podríamos decir que la lignina actúa como impermeabilizante de las cadenas decelulosa (muy hidrófilas) y como aglomerante de las estructuras fibrilares de las células.

Propiedades físicas

a. Anisotropía Dado que la madera es un material formado por fibras orientadas en una misma dirección, es un materialanisótropo, es decir, que ciertas propiedades físicas y mecánicas no son las mismas en todas lasdirecciones que pasan por un punto determinado, si no que varían en función de la dirección en la que seaplique el esfuerzo.

Se consideran tres direcciones principales con características propias:Dirección axial: paralela a las fibras y por tanto al eje del árbol. En esta dirección es donde la maderapresenta mejores propiedades.Dirección radial: perpendicular al axial, corta el eje del árbol en el plano transversal y es normal a losanillos de crecimiento aparecidos en la sección recta.Dirección tangencial: localizada también en la sección transversal pero tangente a los anillos decrecimiento, también normal a la dirección radial.

b. Humedad de la madera. Relación agua - madera

Es la propiedad más importante, pues influye sobre todas las demás, en las propiedades físicas,mecánicas, su mayor o menor aptitud para el uso, su estabilidad dimensional y su resistencia al ataquede seres vivos. El agua es el vehículo de transporte que utilizan las plantas para su alimento, esto, unido a lahigroscopicidad de la madera, hace que esta tenga normalmente en su interior cierta cantidad de agua,que es necesario conocer antes de su uso, debido a las modificaciones que produce en lascaracterísticas físicas y mecánicas.El agua en la madera, puede estar presente de tres formas diferentes:

I. Agua de constitución o agua combinada: es aquella que entra a formar parte de loscompuestos químicos que constituyen la madera. Forma parte integrante de la materia leñosa(de su propia estructura), y no se puede eliminar si no es destruyendo al propio material (porejemplo, quemándola).

II. Agua de impregnación o de saturación: es la que impregna la pared de las células rellenandolos espacios submicroscópicos y microscópicos de la misma. Se introduce dentro de la paredcelular, siendo la causa de la contracción de la madera cuando la pierde y de su expansión ohinchamiento cuando la recupera (retención). Se puede eliminar por calentamiento hasta 100 -110° C.

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III. Agua libre: es la que llena el lumen de las células o tubos (vasos, traqueidas, etc.) Es absorbidapor capilaridad. El agua libre, una vez perdida por la madera, ya no puede ser recuperada a partirde la humedad atmosférica. Para recuperarla, habrá de ser por inmersión directa en el agua. Elagua libre no tiene más repercusión que la ocupación física de los huecos, y por consiguiente noinfluye en la hinchazón o merma de la madera ni en las propiedades mecánicas.

Las dos últimas, agua de impregnación y libre, son las que constituyen la humedad de la madera. Lahumedad es la cantidad de agua que contiene la madera expresada en por ciento de su peso en estadoanhidro o seco.

Contenido de humedad.

Definimos como contenido de humedad o simplemente humedad de la madera “H” a la relación del pesodel agua contenida en la madera, al peso de la madera anhidra y se calcula de la siguiente forma:

H=Ph−P0

P0∗100

En la que Ph representa el peso de la madera que estamos estudiando, Po el peso de la madera anhidra yse multiplica por 100 para así obtener el porcentaje de contenido de humedad de la madera referida alpeso seco.

I. La humedad no es constante en todo el espesor de la pieza, siendo menor en el interior yteniendo más humedad la albura que el duramen.

II. La madera contiene más agua en verano que en invierno.III. Es un material higroscópico, lo cual significa que absorbe o desprende agua en función del

ambiente que le rodea.IV. Expuesta al aire pierde agua y acaba estabilizándose a una humedad que depende de las

condiciones del ambiente: temperatura y humedad. Si estas condiciones varían, también variarásu contenido de humedad. La humedad de la madera tiende a estar en equilibrio con el estadodel aire ambiente.

Ese equilibrio no es el mismo si la madera está secándose, que si está absorbiendo agua. El primer tipo de agua que elimina la madera es el agua libre; esta pérdida se hace prácticamente sinvariación de las características físicas - mecánicas (sólo varía su densidad aparente). Desaparecida elagua libre, queda el agua de impregnación de la pared celular que satura las fibras de la madera y que aldisminuir por medio de la evaporación o secado modifica las propiedades fisico - mecánicas (su dureza yla mayoría de las resistencias mecánicas aumentan) y el volumen de la pieza de madera disminuye comoconsecuencia de la disminución de volumen de las paredes de cada una de sus células.La humedad de la madera depende, ahora, de las condiciones higrotérmicas del ambiente. A cada par devalores de temperatura y humedad relativa del aire corresponde, en la madera, una humedadcomprendida entre el 0% y el 30% (punto de saturación de las fibras, aproximadamente), que recibe elnombre de "humedad de equilibrio higroscópico". Este "punto de saturación de las fibras"; o másexactamente punto de saturación de la pared celular, nos indica la máxima humedad que puede conteneruna madera sin que exista agua libre.Una vez que haya descendido de este punto, la madera no volverá a tomar agua libre si no es porinmersión.Este punto de saturación de las fibras (PSF) es de gran importancia, ya que supone una frontera a lasvariaciones dimensionales, variación de resistencias, etc. Su valor es del orden del 30%, pudiendo sufrirpequeñas variaciones de unas especies a otras.

I. Las maderas con punto de saturación de las fibras bajo, tienen estabilizadas sus característicasmecánicas cuando son empleadas en atmósferas húmedas. Por el contrario si dichas maderasse emplean en atmósferas de humedad baja, se deformarán cuando varíe dicha humedad. (sonlas maderas nerviosas).

II. Las maderas de punto de saturación de las fibras altos son, en general, utilizadas en un mediocon un porcentaje de humedad muy inferior a la que corresponde al punto de saturación de lasfibras, excepto en el caso en que se encuentren sumergidas. Se moverán siempre bajo lainfluencia de las variaciones de humedad pero son, en general, poco nerviosas.

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Cuadro de estado de la madera según el porcentaje de humedad.

Se puede decir que la madera será:

Empapada: hasta un 150% de humedad aproximadamente (sumergida en agua) Verde: hasta un 70% de humedad (madera en pie o cortada en monte) Saturada: 30% de humedad (sin agua libre, prácticamente coincide con punto de saturación de

las fibras) Semi seca: del 30% al 23% de humedad (madera aserrada) Comercialmente seca: del 23% al 18% (durante su estancia en el aire) Secada al aire: del 18% al 13% (al abrigo de la lluvia) Desecada (muy seca): menos del 13% (secado natural o en clima seco, tal como Mendoza) Seca o anhidra: 0% (en estufa a 103° c. Estado inestable)

Humedad normal para ensayos: las humedades de la madera para la realización de ensayos han sidoel 12 y el 15% según países y normas. Actualmente tiende a usarse la humedad de equilibrio que seobtiene a una temperatura de 20 °C y con una humedad relativa del 65%, lo que nos da una humedad enla madera de aproximadamente del 15%.

Para las obras, la guía de humedad que debe de tener la madera según la naturaleza de la obra, es lasiguiente:

• Obras hidráulicas: 30% de humedad (en contacto en agua)• Túneles y galerías: del 25% al 30% de humedad (medios muy húmedos)• Andamios, encofrados y cimbras: 18% al 25% de humedad (expuestos a la humedad)• En obras cubiertas pero abiertas: 16% a 20% de humedad.• En obras cubiertas pero cerradas: 13% a 17% de humedad.• En locales cerrados y calentados: 12% al 14% de humedad• En locales con calefacción continua: 10% al 12% de humedad.

Hinchazón y merma de la madera. Contracción.

Es la propiedad queposee la madera devariar sus dimensionesy por tanto su volumencuando su contenido dehumedad cambia.Cuando una madera seseca por debajo depunto de saturación delas fibras, se producenunos fenómenoscomúnmente llamados"movimientos, trabajo ojuego de la madera". Si el fenómeno es deaumento de volumen,se designa con elnombre de "hinchazón"y si ocurre el fenómenoinverso de disminución de volumen se le llama "merma".El aumento de volumen con la humedad es, prácticamente, proporcional a la misma, hasta un punto quese encuentra aproximadamente entre el 25% y el 30% de humedad, sigue el aumento de volumen, perocon incrementos cada vez menores, hasta el punto de saturación de las fibras a partir del cual el volumenpermanece prácticamente constante (deformación máxima).

Contracción volumétrica

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Contenido de humedad (%)

Volu

men

rela

tivo

VS=V1

V2

V3=V0

PSF

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La contracción volumétrica total, mide la contracción volumétrica entre los estados de saturación yanhidro, es variable con las diversas especies, mide la aptitud de la madera a fisurarse bajo el efecto dela desecación y se calcula por medio de:

B=V S−V 0

V 0∗100

B% = contracción volumétrica total.VS = volumen de la probeta saturada de aguaV0 = volumen de la probeta en estado anhidro o seca.

La contracción volumétrica entre dos estados de humedad viene dado por el porcentaje de variación devolumen entre esos dos estados. La medida de contracción volumétrica no es suficiente para determinar la calidad de una madera. Espreciso saber como se comporta bajo la influencia de las variaciones de humedad próximas a lahumedad normal, que es, en general, la que corresponde al ambiente de empleo de la madera.

Clase ContracciónTotal % Tipo de comparación

Gran contracción 20 al 15% Madera con muchas grietas, deberán aserrarse antes del secado enescuadrías tan pequeñas como sea posible (ejemplos: haya, fresno, roble)

Contracción media 15 al 10%Madera en rollo con grietas medias, pudiendo ser conservada en rollo paraapeos, postes, andamiaje y minas (ejemplos: las resinosas, acacias, caoba

de África)

Pequeñacontracción 10 al 5%

Madera con pequeñas grietas que se puede secar antes de su despiece,convienen para carpintería y transformación en hoja continua (ejemplo:

álamo, nogal, olmo)

Coeficiente de retracción volumétricaDicho coeficiente mide la variación del volumen de la madera cuando su humedad varía un 1%.Este coeficiente V% (casi constante entre los estados anhidro y de saturación de las fibras) caracteriza omide la aptitud o posibilidad de las maderas a curvarse y se determina por:

V =

V H−V 0

V 0∗100

H=V H−V 0

H∗V 0∗100

H = humedad de la madera.V0 = volumen en estado anhidroVH = volumen con una humedad H%

En base a este valor se tienen:

Clasificación Coeficiente de retracciónvolumétrica % Ejemplos y observaciones

Poco nerviosa Contracción débil:0.15% a 0.35% Carpintería y ebanistería: Nogal, fresno, haya.

Nerviosa Contracción media0.35% a 0.55% Maderas de construcción. Casi todas las resinosas.

Muy nerviosa Contracción fuerte0.55% a 1%

Maderas a emplear en medios de humedad constante(suelos y tonelería): roble, acacia, eucalipto.

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Punto de saturación de las fibras

El punto de saturación de las fibras representa el porcentaje de humedad de la madera cuando se haalcanzado la máxima hinchazón; si disminuye la humedad también lo hará el volumen, pero si aquellaaumenta, el volumen permanece prácticamente constante. Se evalúa por medio de:

S = BV

Clase Punto saturación

Bajo Inferior a 25%

Normal De 25 a 35%

Elevado Superior a 35%

Las variaciones de volumen expuestas no son suficientes, en general, paradarse cuenta de la complejidad de los fenómenos que intervienen en elmovimiento de la madera y que tienen como resultado las variaciones linealesde sus tres dimensiones: axial, tangencial y radial, con contracciones muydiferentes para cada una, como consecuencia de ser la madera un materialanisótropo.

En el sentido longitudinal, axial o de la fibra de la madera, el movimiento esmuy pequeño, y en la practica se considera nulo (<0,1%), mientras que en elsentido radial el movimiento puede variar entre un 4,5 y un 8%. En el sentidotangencial o de los anillos anuales, la contracción es, en general de 1,5 a 2veces mayor que en el sentido radial.

Esta diferencia de contracciones, según los sentidos radial y tangencial, es unade las causas de las deformaciones y grietas que se producen durante elproceso de secado. Existen algunas clases de madera en las que lascontracciones radial y tangencial son prácticamente iguales. Estas maderas,aún con una fuerte contracción, si se desecan con cuidado no se deforman yconstituyen las mejores maderas de ebanistería, entre ellas la caoba.

Las contracciones de una tabla simétrica, según su corte pueden ser:• Curvatura de canto, • Curvatura de tabla, • Acanaladura y • Alabeo (diferencia entre las contracciones radiales y tangenciales)

El movimiento es más acusado en la madera de la periferia del tronco que enla del corazón por ello las tablas tienden a curvarse hacia la albura la cualsiempre absorbe mayor cantidad de agua.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 18 de 65

Peso específico

Por definición podemos decir que:

D= PV

Al ser un material poroso podemos considerar o no los poros para determinar el peso específico. Dadaesta naturaleza porosa y las variaciones de peso y volumen, en función del contenido de humedad, hayque especificar las condiciones en que se verifican las medidas del peso específico.Si consideramos los poros contemplamos el volumen aparente y obtenemos el peso específico aparente.Si consideramos sólo la masa leñosa (es decir no consideramos el volumen de poros) obtenemos el pesoespecífico real.

Se establecen como puntos de comparación los valores de 0% y 15% de humedad. Al primero se llamapeso específico anhidro y al segundo es la humedad normal según normas internacionales.

El peso específico de la pared celular (peso específico real, sin considerar los poros), es prácticamenteconstante en todas las especies, y es del orden de 1,55 gr/cm3.

Este es el límite, máximo teórico, que podría alcanzar una madera, en la que los huecos celulares sehubiesen reducido a cero. Las diferencias entre las maderas se deben pues la mayor o menor proporciónde dichos huecos.

Dado que puede variar el contenido de humedad mucho, el agua puede hacer variar el peso específico.Como el contenido de agua nos hace variar el volumen, también nos cambia el peso específico.Por todo ello el peso específico debe referirse siempre, si es posible a la humedad del 15% aceptadainternacionalmente.

Esto no quiere decir que siempre tengamos que hacer el cálculo con maderas con el 15% de humedad,sino que podemos hacerlo con cualquier humedad y referirlo después al 15% mediante la fórmulasiguiente:

D15=DH∗[1− 1−V ∗H −15 100% ]

D15 = peso específico aparente (densidad) con 15% de humedad.DH = peso específico aparente (densidad) para una madera con el H% de humedad.V = coeficiente de contracción volumétrica, expresado en tanto por uno.

Higroscopicidad (en el aire)

A la variación del peso específico, cuando la humedad varía en un 1%, se le denomina higroscopicidad:

d=DH∗1−V100

Siendo V = coeficiente de contracción volumétrica, en tanto por uno.

El factor d (higroscopicidad en aire) mide la aptitud de una madera para absorber más o menos agua enatmósfera húmeda.

El conocimiento del peso específico aparente (considerando los poros) es muy importante pues enfunción de este valor podremos hacernos una idea aproximada de su comportamiento físico – mecánicode la misma madera. Si su valor es alto, significa que hay pocos poros y mucha materia resistente. En lamadera, se puede relacionar, aunque no linealmente, el peso específico aparente con su capacidadresistente.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 19 de 65

Los árboles de las zonas templadas, presentan una densidad heterogénea (no es constante dentro deuna misma especie, pudiendo variar según el origen o procedencia del árbol y según la zona del troncoen que se tome la probeta). En árboles tropicales esta heterogeneidad es menos acusada, pues alcarecer de anillos de crecimiento su estructura es más homogénea. El peso específico aparente aumentacon la edad.

Clasificación de la madera según su peso específico aparente.

Tipo Resinosas Frondosas

Muy ligeras 0,4 0,5

Ligeras 0,4 a 0,5 0,5 a 0,65

Semipesadas 0,5 a 0,6 0,65 a 0,8

Pesadas 0,6 a 0,7 0,8 a 1,0

Muy pesadas >0,7 >1,0

Madera de Densidad (gr/cm3)Pino Común 0.32 – 0.76Pino Negro 0.38 – 0.74Pino- tea 0.83 – 0.85

Abeto 0.32 – 0.62Pinabete 0.37 –0.75Alerce 0.44 – 0.80Roble 0.71 – 1.07Encina 0.95 – 1.20Haya 0.60 – 0.90Álamo 0.45 – 0.70Olmo 0.56 – 0.82Nogal 0.60 – 0.81

Durabilidad. Homogeneidad (dentro de la heterogeneidad).

La durabilidad es una propiedad muy variable, pues depende de muchos factores: • el medio ambiente, • la especie de la madera, • la forma de apeo, • las condiciones de la puesta en obra, • la forma de secado, • las alteraciones de la humedad y sequedad, • el contacto con el suelo (empotrada en terrenos arcillosos y en arena húmeda se conserva

mucho tiempo, en arenas y calizas, duran poco), • el agua (sumergida en agua dulce se conserva mucho tiempo), • su tratamiento antes de ser usada, • su protección una vez puesta en obra (pinturas, etc.).

A mayor densidad, mayor duración. Son maderas durables: la encina, el roble, la caoba y el haya.En local aireado y bien protegido de la humedad, la duración de la madera podría considerarse indefinida,ya que supera fácilmente los 500 años.

Una madera se dice homogénea cuando la estructura y composición de sus fibras resulta uniforme encada una de sus partes (ejemplos típicos son el peral, el manzano, el tilo y el arce) .Son poco homogéneas:

• Las maderas con radios medulares muy desarrollados (encina y fresno)• Las maderas con anillos anuales de crecimiento con notables diferencias entre la madera de

primavera y la de otoño (abeto)

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Apuntes sobre Maderas Hoja 20 de 65

Categoría Tipo EspecieExpuestas al aires

En contactocon suelo

Sin contacto con el sueloAl

descubierto Al abrigo

Completamentesumergida en

agua dulce

Durables

Frondosas Roble, castaño,olmo 8 a 12 años 60 a 120

añosSupera los200 años

Supera los 500años

ResinosasAlerces Supera los

12 años50 a 100

añosSupera los150 años

Supera los 500años

Pino 8 a 12 años 40 a 80años

Supera los150 años

Supera los 500años

Pocodurables

Frondosas

Fresno, abedul,arce 4 a 6 años 20 a 60

añosSupera los100 años 50 a 100 años

Haya, plátano,sauce, tilo,castaño,

álamo, aliso

Menos de 4años

Menos de30 años

Supera los50 años 50 a 100 años

Resinosas Pinos, picea Menos de 4años

30 a 50años

Supera los50 años

Menos de 50años

Inflamación y combustión

El principal problema químico de la madera es la combustión. Esto quiere decir que tiene la posibilidad deignición, carbonización, además de quemarse y arder en forma de brasas cuando el ambiente que larodea le es propicio. No es frecuente su autoignición y solamente podrá presentarse este caso si lascondiciones de humedad y almacenaje no son propicias. Para que se produzca la ignición de la maderaes necesario la acción previa de llamas, chispas, contacto directo con superficies calientes, exposición aradiaciones térmicas, etc.. Aún así esta ignición estará en función de la intensidad de la fuente calorífica,del tiempo de exposición a la misma y de otros factores que también intervienen. El uso de productosignífugos reducen el grado de inflamabilidad de la madera y sus derivados, pero no lo eliminan ni muchomenos. Las temperaturas de ignición específicas de las maderas son difíciles de determinar pues dependen devarios factores, por ejemplo: existe una estrecha relación entre el peso específico de las maderas y latemperatura de ignición. En general, las maderas de baja densidad entran en combustión a temperaturasmás bajas que las de alta densidad. Además hay que considerar que también influyen las dimensionesde la madera, la velocidad y duración del calentamiento, la velocidad del caudal de aire que evolucionasobre la madera, forma de la madera, porcentaje de humedad, naturaleza de la fuente de calor, etc.. Comúnmente la temperatura de ignición de la madera se considera en el orden de los 200 a 300ºC. Es muy raro que una pieza de madera de gran sección se queme completamente. La capa de carbón quese forma la protege contra la penetración del calor y la aísla parcialmente del oxígeno. Dada estaparticularidad es posible diseñar y calcular una pieza de madera para el caso de sufrir la acción del fuego.Se estima como valor promedio de consumo un 0,6 mm/min. Por lo tanto, una estructura sometida a 30minutos de fuego tendrá un consumo de 18 mm.. Esto nos permite afirmar que una viga o columna demadera tiene una resistencia al fuego superior a la de una viga de acero no protegida. La primera, fallaráa causa de la efectiva reducción de la sección producida por la carbonización; la segunda, debido alablandamiento que sufre a medida que la temperatura aumenta. Ambas pueden ser protegidas a fin de ofrecer una resistencia mucho mayor al fuego. Los elementos químicos que están en mayor proporción en la madera, son el carbón, el hidrógeno y eloxígeno. No se trata entonces de hacer incombustible un material compuesto por tales elementos, sinode retardar la combustión y en ciertos casos, permitir la extinción a tiempo de pequeños focos deincendio, prolongando el comienzo de la ignición y dando tiempo a evitar la propagación del fuego.

• Son maderas muy inflamables: pino, abeto y sauce. Casi todas ellas maderas resinosas.• Son maderas medianamente inflamables: haya, caoba y castaño.• Son maderas menos inflamables: encina, ébano y alerce.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 21 de 65

Las maderas secas se encienden sometidas a una inflamación inicial a la temperatura de 300° c.Las maderas frondosas duras arden superficialmente, con lentitud y llama corta; en cambio, las maderasfrondosas blandas y las resinosas se queman profundamente con llama larga; estas diferencias sereducen cuando se trata de piezas de poco grosor.Con el pintado y mejor con la impregnación de substancias ignífugas, se reduce considerablemente lainflamabilidad y combustibilidad de las maderas.

Conductividad térmica y eléctrica de la madera.

Como la mayoría de los materiales, la madera aumenta su dimensiones son la temperatura, pero hay quepensar que con el tiempo, la dilatación térmica se contrarresta con la retracción. De todas formas puededecirse que la deformación longitudinal por variación de la temperatura, puede estimarse con la conocidaexpresión:Δl=α∗L∗ΔT

en la cual el coeficiente de dilatación térmica puede adoptarse en: Para la dirección longitudinal: α 1/K =4 .0∗10−6

Para la dirección transversal: α 1/K =64 .0∗10−6

Por la misma naturaleza intrínseca de la madera (estructura celular y constitución celulósica) la maderaes un mal conductor del calor, pudiendo establecerse como valores promedio para el coeficiente deconductividad térmica los siguientes:

Para la dirección longitudinal: λ kCalm∗h*ºC

=0 .3

Para la dirección transversal: λ kCalm∗h*ºC

=0 .1

Finalmente, la conductividad eléctrica puede relacionarse directamente con el contenido de humedad,siendo mayor en el sentido transversal, pudiendo adoptarse aproximadamente a partir de la resistividad(la inversa):C M /cm =2.0∗1011∗H % −8 . 4

Propiedades mecánicas

Elasticidad - deformabilidad

Bajo cargas pequeñas, la madera se deforma de acuerdo con la Ley de Hooke, o sea, que lasdeformaciones son proporcionales a las tensiones. Cuando se sobrepasa el límite de proporcionalidad lamadera se comporta como un cuerpo plástico y se produce una deformación permanente. Al seguiraumentando la carga, se produce la rotura.La manera de medir deformaciones es a través de su módulo de elasticidad, según la fórmula derivadapara tracción pura:

E=σε= F∗L

A∗δ

o para flexión provocada por cargas P al tercio de la luz:

E=23648

∗P∗L3

δ∗J

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.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 22 de 65

Sólo como parámetros de comparación, puede decirse que el valor del módulo de elasticidad en elsentido transversal a las fibras suele ser de 4000 a 20000 kg/cm2, mientras que el valor del módulo deelasticidad en el sentido de las fibras suele ser de 80.000 a 180000 kg/cm2, es decir una relación de 4 a45 veces.

Especie Coeficiente de elasticidad en (kgf/cm2)Axial Radial Tangencial

Resinosas livianas:Pinos, picea 100000 a 140000 7500 a 10000 4000 a 5000Resinosos

semipesados: pinossilvestres y pinos

Oregón120000 a 160000 11000 a 13000 6000 a 8000

Frondosas livianas:álamo, tilo, abedul 90000 a 120000 11000 a 12000 6000 a 8000

Frondosossemipesados: roble,

haya, fresno, arce, teca,acacia

130000 a 180000 15000 a 20000 8000 a 12000

Flexibilidad

Es la propiedad que tienen algunas maderas de poder ser dobladas o curvadas en su sentidolongitudinal, sin romperse.La madera presenta especial aptitud para sobrepasar su límite de elasticidad por flexión sin que seproduzca rotura inmediata, siendo esta una propiedad que la hace útil para la curvatura (muebles,ruedas, cerchas e instrumentos musicales).La madera verde, joven, húmeda o calentada, es más flexible que la seca o vieja y tiene mayor límite dedeformación.

La flexibilidad se facilita calentando la cara interna de la pieza lo que produce una contracción de lasfibras interiores, y humedeciendo con agua la cara externa lo que produce un alargamiento de las fibrasexteriores. La operación debe realizarse lentamente. Actualmente esta propiedad se incrementa,sometiéndola a tratamientos de vapor. Como ejemplo, se pueden citar:

• Maderas flexibles: fresno, olmo, abeto y pino.• Maderas no flexibles: encina, arce y maderas duras en general.

Dureza

En general la dureza es proporcional a la densidad y resistencia. Es la propiedad que hace al leño difícilde rayar, marcar o cortar. Generalmente, la mayor dureza de una madera significa una mayor resistenciaal desgaste, un mejor comportamiento al pulido y menor tendencia a romperse o aplastarse bajo laacción de cargas. En otro sentido, las maderas más duras son más difíciles de aserrar y clavar, acusandomayor tendencia a rajarse en esta última operación. La dureza es un factor positivo en material parapisos, mueblería y para la sección de maderas destinadas a marcos de puertas y ventanas, umbrales,escalones y, en general, en sitios de la vivienda en que la madera está sujeta a un desgaste pronunciado.Varias maderas son preferidas en el comercio para su empleo en la construcción, debido a su baja yuniforme dureza, tal como sucede con el pino misionero, pino spruce, cedro, alerce, guaica, pino delNeuquén, pino del cerro, pino ponderosa. La facilidad con que estas maderas pueden aserrarse yclavarse ha hecho que ocupen un lugar preferencial para usos generales. Los bosques argentinospueden brindar otras maderas con similares características, tales como: aliso del cerro, ambay-guazú,amor seco, carne de vaca, ciprés del sur, curupí, ingá guazú, laurel amarillo, laurel ayuí, guindo, lenga,roble del país, sota caballo, timbó colorado. Las diferencias en dureza de las maderas disponibles son lo suficientemente amplias como para permitirla elección adecuada en usos tales como pisos y mueblería por un lado, y para carpintería, entablonado yaberturas por el otro.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 23 de 65

En resumen, la 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 y tornillos) oa ser trabajada (cepillo, sierra, gubia y formón).

La dureza depende de la especie, de la zona del tronco y de la edad. En general suele coincidir que lasmás duras son las más pesadas, aunque también es cierto que:

o El duramen es más duro que la albura. o Las maderas secas son más duras que las verdes. o Las maderas fibrosas son más duras. o Las maderas más ricas en vasos son más blandas. o Las maderas más duras se pulen mejor.

Para fijar una idea de escala de dureza, puede decirse que:

• Muy duras: ébano, encina y quebracho.• Duras: cerezo, arce y roble.• Semiduras: haya, nogal, castaño, peral, acacia, caoba, cedro, fresno y teca.• Blandas: abeto, abedul, aliso y pino.• Muy blandas: tilo, sauce y balsa.

Cortadura y Hendibilidad

La cortadura es la resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar lamadera en dos partes cuando la dirección del esfuerzo es perpendicular a la dirección de las fibras.La hendibilidad es la resistencia ofrecida frente a la acción de una fuerza que tiende a desgajar o cortar lamadera en dos partes cuando la dirección de los esfuerzos es paralela a la dirección de las fibras.Si la fuerza es máxima en sentido perpendicular a las fibras será cortadura y si es mínima en sentidoparalelo a las mismas será desgarramiento o hendibilidad.La madera tiene cierta facilidad para hendirse o separarse en el sentido de las fibras. Una cuña, penetrafácilmente en la madera, al vencer por presión la fuerza de cohesión de las fibras (pero no las corta). Esfácil observar esta propiedad al cortar madera para hacer leña, en la dirección de las fibras se separa endos fácilmente. La madera verde es más hendible que la seca. Cuando se van a realizar uniones depiezas de madera por medio de tornillos o clavos nos interesa que la madera que vamos a usar tengauna gran resistencia a la hendibilidad.

• Hendibles: castaño, alerce y abeto.• Poco hendibles: olmo, arce y abedul.• Astillables: fresno.

Desgaste

Las maderas sometidas a un rozamiento o a una erosión, experimentan una pérdida de materia odesgaste. La resistencia al desgaste es importante en las secciones perpendiculares a la dirección de lasfibras, 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 elsentido axial de las fibras y menor en el transversal, o radial. En la resistencia al choque influyen entreotros factores: el tipo de madera, el tamaño de la pieza, la dirección del impacto con relación a ladirección de las fibras, la densidad y la humedad de la madera.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 24 de 65

Resistencia a la tracción

La madera es un material muy indicado para trabajar a tracción en la dirección de las fibras, viéndoselimitado su uso únicamente por la dificultad de transmitir estos esfuerzos a las piezas de soporte. Estosignifica 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 serámenor que si el esfuerzo es de compresión, sobre todo en lo que concierne a las deformacionesplásticas. 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 latracción en la dirección de las fibras, se debe a las moléculas de celulosa que constituyen la paredcelular.En la práctica existen algunos inconvenientes, que se han de tener en cuenta al someterla a este tipo deesfuerzos; en la zona de agarre existen compresiones, orificios, etc., que haría romper la pieza antes porraja o cortadura, con lo que no se aprovecharía la gran resistencia a la tracción. Por otra parte, losdefectos de la madera, tales como nudos, inclinación de fibras, etc., afectan mucho a este tipo desolicitación, disminuyendo su resistencia en una proporción mucho mayor que en los esfuerzos decompresión.Como valores medios pueden considerarse:

Especie Resistencia media a la tracción (kgf/cm2)Resinosos livianos: abetos y algunos pinos 800 a 1200Resinosos semipesados: alerce, pinotea 1000 a 1500

Frondosos muy livianos: álamo, sauce, tilo, abedul 800 a 1000Frondosos semipesados: Roble, haya, fresno 1000 a 1500Frondosos pesados: acacia, árboles frutales 1200 a 1800

Factores que afectan a la resistencia a la tracción

Humedad: la resistencia a la tracción paralela a la fibra aumenta de forma más o menos lineal desde elpunto de saturación de las fibras hasta el 10%, con un aumento del 3% por cada disminución dehumedad del 1%. Entre el 8 y el 10% de humedad existe un máximo, a partir del cual disminuyeligeramente. Para corregir la resistencia a la tracción de la madera por humedad se utiliza la expresión:

R15=RH

1c∗15−H siendo “c” un coeficiente variable, que se puede adoptar en los siguientes valores:

• c = 0.02 para flexión• c = 0.04 para tracción

Temperatura: el efecto de la temperatura es menor en la tracción paralela, que en otros tipos deesfuerzos.Nudos: los nudos afectan enormemente la capacidad a este esfuerzo, ya que la desviación de fibrasalrededor del nudo tiene una influencia de concentración. Así, pequeños nudos, que reducirían laresistencia a compresión en un 10%, lo harían en el 50% en el caso de tracción; además los nudos danlugar a una distribución irregular de las tensiones.Inclinación de la fibra: se puede decir que la resistencia a tracción se ve mucho más afectada que laresistencia a la compresión con igual inclinación de las fibras. Un ángulo de 15° reduce la resistencia a latracción a la mitad y si el ángulo es de 30° la resistencia es 1/5 de la que tendría si la dirección delesfuerzo fuese paralela a la fibra.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 25 de 65

Resistencia a la compresión

La madera, en la dirección de las fibras, resiste menos a compresión que a tracción, siendo la relacióndel orden de 0.50; aunque varía de una especie a otra de 0.25 a 0.75. Algunos autores aconsejan nosuperar el 0.83 como relación entre las resistencias a compresión y a tracción.Según los valores obtenidos de la tensión a compresión axial, internacionalmente se acepta que lasmaderas sean clasificadas en:

Poco resistentes: menos de 350 kgf/cm2 para resinosas y menos de 450 kgf/cm2 para frondosas. Medianamente resistentes: 350 a 450 kgf/cm2 para resinosa y 450 a 750 kgf/cm2 para frondosas. Muy resistentes: más de 450 kgf/cm2 para resinosas y más de 750 kgf/cm2 para frondosas

Factores que influyen en la resistencia a la compresión

Inclinación de fibras: el efecto de reducción de la resistencia por inclinación es bastante menor que entracción.Densidad: existe una relación lineal, pudiéndose considerar que a mayor densidad más resistencia.Humedad: la influencia es prácticamente nula por encima del punto de saturación de las fibras yaumenta a partir de dicho punto, al disminuir la humedad. Entre el 8 y el 18% de humedad, se consideraque la variación es lineal. Puede aplicarse la misma expresión de corrección que para tracción.Nudos: su influencia es menor que en la tracción.Constitución química: las maderas con mayor cantidad de lignina, como las tropicales, resisten mejor ala compresión. Las acumulaciones (bolsas) de resinas no tienen influencia, pero como hacen aumentar elpeso específico hace que baje la cota de calidad.

Flexión estática

El ensayo de flexión estática se suele realizar sometiendo a una viga apoyada por los extremos con unacarga central o para piezas mayores, con dos cargas iguales a los tercios de la viga. En este tipo deesfuerzo, la parte superior trabaja a compresión y la inferior a tracción. La distribución de tensiones en el plano, donde el momento flector es máximo, empieza por tener unadistribución lineal con cero en la línea neutra. Pero la madera resiste menos a compresión que a tracción.Debido a esto, al pasar las tensiones el límite elástico a la compresión, aumenta la deformabilidad en lascapas superiores, la curva de distribución de tensiones toma una fórmula parabólica, el eje neutro sedesplaza hacia abajo haciendo aumentar las deformaciones y rompiéndose la pieza, finalmente portracción.En general, la expresión para determinar la resistencia a flexión es del tipo:

σ=MW

=6∗Mb∗hn

El valor de “n” es teóricamente dos (n=2) pero ello se cumple en materiales isótropos, elásticos y lineales.Para las maderas y en relación a las investigaciones de Monnin, utilizando como unidades de laexpresión las del Sistema Internacional, se aconsejan:

• Maderas perfectas, sin nudos ni defectos: n=11

6

• Maderas de primera calidad tecnológica, ligeros defectos: n=10

6

• Maderas de segunda calidad, madera estructural, con nudos y ligeros defectos: n=9

6• Maderas de tercera calidad, con muchos nudos o nudos próximos a las secciones críticas:

n=86

Como valores medios pueden llegarse a valores comparables con los de tracción pura.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 26 de 65

Corrección de Monnin

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Coeficiente n

Tens

ión

adim

ensi

onal

1.5

1.25

1

0.75

0.5

0.28

0.135

0.09

n=8/6

n=9/6

n=10/6

n=11/6

En la gráfica, cada curva corresponde a diferentes alturas de la viga, en metros; y la tensión adimensional

responde a: σ a dim=σ∗b∗h2

6∗M=h2−n

Influencias que afectan a la resistencia a la flexión• Inclinación de la fibra: es muy similar a la de la resistencia a la tracción. La disminución de

resistencia a flexión y tracción se hace apreciable a partir de una inclinación de 1/25, mientras encompresión lo es a partir de 1/10, y en el corte apenas si tiene influencia.

• Peso específico: existe una relación lineal entre resistencia a la flexión y densidad y los casosque no siguen esta relación se corresponden a maderas con contenido de resinas elevado.

• Contenido de humedad: la resistencia a la flexión tiene un máximo para un grado de humedaddel 5%, disminuyendo la resistencia desde dicha humedad hasta el punto de saturación de lasfibras. La variación entre el 8 y el 15% se puede considerar lineal.

• Temperatura: la resistencia a la flexión decrece al aumentar la temperatura; este crecimiento esmayor al aumentar la humedad.

• Nudos y grietas: la influencia de los nudos y grietas varía según su posición: es mayor cuantomayor sea el momento flector; y tiene más influencia si está en la zona traccionada que en lazona comprimida.

• Fatiga: la resistencia a la flexión disminuye al aumentar el tiempo de carga, reduciéndose, alcabo de los años, en porcentajes del 50 al 75% respecto a la resistencia en un ensayo normal deflexión estática. En el caso de tensiones alternativamente variables, la madera por su carácterfibroso, trabaja mejor que muchos metales. El valor de la tensión límite a la fatiga, varía con laespecie, pudiéndose dar el valor medio del 33% de la resistencia del ensayo normal de flexiónestática. La resistencia a la fatiga es proporcional al peso específico, por lo que se puede obteneruna cota de calidad de resistencia a la fatiga, dividiendo la resistencia a la fatiga por 100 vecesel peso específico, su valor varía de 4 a 7.

• Tiempo de aplicación de las cargas: En el caso de flexión las deformaciones en las vigasdependen del tiempo de aplicación de las cargas. Por ejemplo, si el esfuerzo es aplicadoinstantáneamente, la pieza recupera su posición primitiva al desaparecer la carga. Pero si éstaen lugar de ser de duración breve, se aplica indefinidamente, la viga toma una deformación inicialque aumenta progresivamente. Al término de un mes, esta deformación es de alrededor de 1,5veces el valor inicial, alcanzando entre los 3 y 6 meses un valor límite de 2,5 veces el inicial. Esimportante recordar estos valores cuando necesitemos prever la deformación de una piezasometida a la acción de cargas permanentes.

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Resumen conceptual de ventajas e inconvenientes:La madera es un material que nos aporta la naturaleza y, por ser de origen biológico, presenta ventajas e inconvenientes frente alas exigencias del trabajo. Las ventajas que ofrece este material en la construcción de viviendas, son las siguientes:

constituye un recurso natural abundante en nuestro país. se trata de un material renovable , obtenible en volumen, calidad y lugar a voluntad del hombre. Hoy en día en que el

uso indiscriminado de energía, especialmente la producida con derivados del petróleo es una preocupación mundial, esbueno tener en cuenta que la madera es el único recurso renovable entre los materiales de construcción.

es relativamente liviana (a igualdad de superficie, el peso de un revestimiento de madera es la quinta parte de uno deladrillo), lo que permite manejarla y transportarla sin grandes esfuerzos. También permite su elaboración relativamentesimple en taller.

Puede trabajarse fácilmente , dándosele la forma requerida, sin necesidad de equipos complicados. es sencilla de unir y montar en obra con un mínimo de operarios y de consumo de energía. Permite la preparación de

estructuras de grandes y pequeñas luces mediante el empleo de clavos, tornillos, pegamento y otros anclajes,empleando herramientas sencillas y requiriendo poca destreza.

resiste particularmente bien los esfuerzos que se ejercen en el sentido de sus fibras tanto a la compresión como a latracción.

la elasticidad de algunas especies, en especial las denominadas duras, ofrece una apreciable resistencia a losesfuerzos de flexión.

sus posibilidades mecánicas varían de acuerdo con las condiciones de su clasificación por dureza. Todas ellas, blandas,duras y semiduras, ofrecen buena respuesta al tema de la vivienda.

su densidad media le hace a pesos iguales ofrecer resistencias mecánicas superiores a la mayor parte de los materialesde construcción.

al absorber líquidos , permite tratarla con pinturas para su protección y decoración. debido a su constitución celular, que permite la acumulación de multitud de ínfimos volúmenes de aire, la madera resulta

aislante al calor y al frío (especialmente las más livianas). Esa condición puede ser aún mejorada con la impregnaciónde resinas sintéticas.

no posee conductibilidad eléctrica en estado seco , pudiendo considerarse prácticamente aislante. apropiado como absorbente acústico. se contrae o dilata muy poco con los cambios de temperatura. absorbe choques y vibraciones mejor que otros materiales. su oxidación sólo produce cambios de coloración. resiste la acción de los ácidos y del agua salada. los defectos presentes pueden descubrirse frecuentemente en la superficie , lo que permite clasificarla rápidamente y

darle el destino que por dicha clasificación le corresponda. las estructuras de madera pueden desmontarse fácilmente , recuperándose totalmente el material original. no cristaliza ni se vuelve quebradiza, como los metales. no pierde sus características de cohesión , como el hormigón, cuando se somete a bajas temperaturas. es un material tan dúctil, que antes de entrar en colapso y quebrarse, presenta síntomas que lo anuncian, pudiendo, de

esta manera, evitarse accidentes. puede curvarse mediante el calor, y mantener la nueva forma indefinidamente. salvo la limitación de cada especie, puede triturarse, laminarse y transformarse en piezas estructurales. en general, el material ofrece condiciones de resistencia al fuego que el hierro y el hormigón no tienen; utilizando

secciones adecuadas en caso de fuego, arde lentamente sin deformarse y tarda en perder sus propiedades mecánicas;si bien es cierto que los tratamientos ignífugos no la convierten en incombustible, le brindan condiciones retardantes ydifícilmente inflamables. Por ello, las empresas aseguradoras, en los países más desarrollados, reconocen hoy lasfavorables condiciones que ofrece la arquitectura de madera.

En contraposición a estas características comunes de las maderas, que significan una ventaja en su empleo, este material poseealgunas limitaciones tecnológicas, solucionables tomando adecuadas medidas, tales como:

tienen una dureza y resistencia limitadas . Estas limitaciones pueden mejorarse con una correcta selección de la especiea utilizar, así como también su seccionamiento, acopio, acarreo y ensamble en sistemas estructurales y constructivosmixtos.

la madera maciza debe ser unida con conectores metálicos o encoladas, para aumentar la longitud de las piezas. Latecnificación y utilización del encolado y ensamblado de piezas (madera laminada encolada), ha eliminado totalmentelas limitaciones en los diseños, ya que en la antigüedad, sin estas técnicas, la madera quedaba limitada al fuste de cadaespecie, el cual condicionaba el largo y espesor de las vigas y columnas. Se logran así estructuras de grandes luces.

como sustancia higroscópica , varía su contenido de humedad de acuerdo con los cambios ambientales, lo que originacambios en la forma y dimensiones de las piezas. El correcto secado previene las deformaciones de las piezas.También pueden utilizarse elementos laminados y contrachapados.

es susceptible al ataque de hongos , que la manchan y desintegran, y a insectos , que la perforan. Muchas maderas sonnaturalmente resistentes a la acción de hongos e insectos. Aquellas susceptibles pueden ser protegidas eficazmente pormedio de la impregnación con ciertos productos de fácil obtención en el mercado.

Es combustible, y una vez encendida, desprende gases que tienden a aumentar la temperatura y con ello, lacombustión, aún hasta después que la fuente originaria de calor ha desaparecido.

Mediante el empleo de maderas densas, de baja combustibilidad, escuadrías grandes, adecuados diseños y aplicación desustancias ignífugas o retardantes de llama, se reduce sustancialmente el riesgo del fuego.

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Formas y dimensiones comerciales

Tanto la industria de la construcción como las relacionadas con ella, utilizan maderas nacionales eimportadas. El procesamiento de las mismas se realiza en los aserraderos que se hallan ubicados entodo el territorio de la República Argentina, algunos próximos a la materia prima y otros concentrados enlas grandes ciudades que procesan tanto madera del país como importada. La actividad de la industria maderera, relacionada con la construcción, puede considerársela a partir delaserrado del rollo, y comprende más de 50 especialidades con más de 20.000 establecimientos a lo largode todo el país. Los grandes aserraderos están ubicados preferentemente en capital y gran Buenos Airesy excepcionalmente en alguna ciudad del interior del país. Operan con todo tipo de maderas y dederivados, no estando integrados a la explotación del bosque. En general son importadores de maderasya aserradas que luego se someten a reaserraje, cepillado, machihembrado, etc., y habitualmente semanejan con grandes depósitos y almacenes de madera con importantes stocks al servicio de suclientela. Los aserraderos pequeños que procesan rollos de bosques naturales cercanos a suemplazamiento, se diferencian fundamentalmente de los anteriores (salvo excepción) por su pequeñadimensión y la capacidad de su equipamiento. Cabe mencionar otros dos tipos de establecimientosmadereros: los que procesan especialmente maderas salicáceas ubicados en la zona del Paraná inferiory delta, y los ubicados en zonas fronterizas sobre los ríos Paraná y Uruguay que trabajan con maderaimportada y alguna madera nacional. La industria maderera nacional es una de las más antiguas del país en lo que se refiere a la elaboraciónde elementos terminados. Su vinculación con la industria de la construcción es fundamental, dependeesencialmente de su actividad y su producto está íntimamente ligado a la vivienda: tablas macizas,tableros de fibra, de partículas y compensados, muebles y equipamiento de la vivienda en general,estructuras, encofrados, entrepisos, cubiertas, cimbras, puertas, ventanas, aperturas y carpinterías engeneral.

Consideraciones de aplicabilidad: Para que una madera reúna las mejores condiciones de aplicabilidad en la industria, en general se debeeliminar de ella la humedad, colocándola así en condiciones de máxima estabilidad en cuanto acontracción y dilatación y de máxima durabilidad en cuanto a su capacidad para resistir el ataque deagentes orgánicos (resistencia micósica). Los diferentes tipos de madera utilizados en la industria de la construcción, poseen en parte propiedadestécnicas distintas y difieren también entre sí en su comportamiento ante la acción de los agentesatmosféricos. Junto a esas propiedades hay que valorar también el efecto visual de sus aguas, color yestructura. Además existen a menudo considerables diferencias en cuanto al costo del material y de suelaboración. Los posibles ámbitos de aplicación resultan de las características específicas de cada tipode madera existiendo dentro de cada uno de ellos varias calidades disponibles. Esto es la aplicación,específicamente, a la aptitud como elemento constructivo resistente a las inclemencias del tiempo. La estabilidad ante los agentes atmosféricos, de una construcción exterior, depende del comportamientode la madera frente a los diferentes influjos, así como de la idoneidad del tratamiento superficialprotector. Si una de ambas partes falla, la otra parte resiste. La protección de maderas expuestas a lasinclemencias del tiempo, comienza con la adecuada solución constructiva. El secreto de las construcciones de madera de larga vida, reside en la posibilidad de acomodación delmaterial, en cada momento, a la humedad del aire (en situaciones que no permitan el desarrollo de losagentes causantes de la pudrición, cualquier madera puede durar indefinidamente).

Definición y clasificación de piezas de madera Es la Norma IRAM 9.559 donde se establecen las definiciones de las piezas de madera en general y suclasificación según uso, dimensiones y manufactura.

Definiciones generales: Pieza: es el elemento de madera de conformación variada, susceptible de ser usado comercialmente. Cabeza: es la sección transversal de cada extremo de una pieza. Caras: son las superficies mayores, generalmente paralelas entre sí y al eje longitudinal de una piezaaserrada. Cantos: son las superficies menores normales a las caras, generalmente paralelas entre sí, y al ejelongitudinal de una pieza. Aristas: es la línea de intersección de las superficies que forman dos lados adyacentes. Escuadría: es la expresión numérica de las dimensiones de la sección transversal de una pieza. Espesor: es la dimensión menor de la escuadría. Longitud: es la distancia entre las cabezas de una pieza.

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Descortezar: es la operación que consiste en eliminar total o parcialmente la corteza de una pieza. Sandwich: aserrado del rollo en distintos espesores de acuerdo al tamaño, al tipo de madera y uso finalrequerido (1”,2”,3”,4”). Cantear: es la operación destinada a obtener cantos rectos y paralelos, en piezas provenientes derollizas. Desdoblado: pasaje del canteado a las secciones comerciales utilizadas (2” x 4”, 2” x 6”, 3” x 4”, 3” x 6”,etc.). Despuntado: es la operación de aserrar transversalmente los extremos de una pieza. Cepillado: emparejamiento de las caras y los cantos de las piezas. Conjuntamente se realiza eldesvastado de las superficies hasta el escuadrado total. La textura o apariencia que tendrá luego de esteproceso dependerá del grano de la madera. Hay algunas de grano compacto que no necesitan ningúntipo de terminación. A otras, en cambio, es necesario realizarles un lijado final. Estrías: son consideradas como defectos artificiales, y son las huellas que dejan en la madera losdientes de la sierra. Cuchara: es la depresión en la superficie de una pieza labrada, producida por la herramienta empleada. Madera de raja: es la pieza obtenida mediante la eliminación de toda la corteza y de toda la albura oparte de ella por medio de hacha o azuela.

Clasificación: 1. Por uso: 1.1. Madera para estructura: es la madera destinada a soportar esfuerzos, cuyo espesor y

ancho nominales no son menores de 38 mm y 50 mm , respectivamente. En el caso depiezas de forma cilíndrica o similar el diámetro no debe ser menor de 50mm.

1.2. Madera para construcción: es la madera destinada a usos generales en obras civiles.

2. Por dimensiones: De acuerdo a la Norma IRAM 9.502.

3. Por manufactura: 3.1. Madera aserrada: es la pieza cortada longitudinalmente por medio de una sierra manual o

mecánica. 3.2. Madera cepillada: es la pieza alisada uniformemente en una o dos de sus caras y/o cantos. 3.3. Madera trabajada: es la madera que, además de cepillada, ha sido machihembrada,

moldurada o matrizada. 3.4. Madera machihembrada: es la madera trabajada que posee una espiga en uno de sus

cantos y una ranura en el opuesto con el fin de proporcionar ensamble con otras piezas. 3.5. Madera moldurada: es la madera trabajada que ha sido cepillada según un perfil transversal

determinado. 3.6. Madera matrizada: es la madera trabajada y conformada sobre plantilla o modelo, que

además puede haber sido machihembrada y/o moldurada. 3.7. Madera espigada y escoplada: es la madera trabajada que posee una o más espigas con o

sin uniones escopladas.

Equivalencias para unidades de medida. Sistema métrico decimal - unidades inglesas:

En la comercialización de la madera intervienen numerosos factores y la elección de la madera es uno deellos, con todas sus variantes, especies a utilizar de acuerdo a las dimensiones posibles de obtener, suscaracterísticas, usos, estado, etc.

Para realizar un proyecto, cálculo, cómputo y presupuesto, otras son las variables que intervienen:conocimiento de las piezas comerciales, sus denominaciones y dimensiones.

Precisamente sobre las dimensiones existen una serie de variantes que están dadas por las unidades demedida utilizadas siendo éstas el metro (m.), la pulgada (“) y el pie , que muchas veces se relacionanentre sí haciendo necesario el conocimiento de las equivalencias. (ver tabla)

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Escuadrías: Con respecto a las dimensiones de las piezas de madera, es importante tener en cuenta lasreducciones que sufren por efectos del maquinado. Específicamente las secciones que nos interesan sonlas que llamamos “cepilladas y escuadradas en sus 4 caras” y que expresadas en mm. Tienen lassiguientes equivalencias:

½” = 10 mm. 2” = 45 mm. 6” = 135 mm.¾” = 16 mm. 3” = 70 mm. 8” = 190 mm.1” = 22 mm. 4“ = 90 mm. 10” = 240 mm.

1 ½” = 32 mm. 5” = 110 mm. 12” = 280 mm.

Debe entenderse que estas medidas son aproximadas, considerándose correcta una variación de 2 mmen más o en menos. Dicha variación estará en función del tipo de madera, largo y sección de la pieza,defectos físicos (abarquillado, curvado, etc.).

Clasificación de las maderas según la Norma IRAM 9559

Designación EscuadríaEspesor (mm) Ancho (mm) Longitud (mm)

Varilla cuadrada <12 Variable ---Listón 12 a <38 <150 ---Hoja 12 a <38Tabla 18 a <38

Tablón 38 a <75>150

Tablón 75 a <127 >250Tirante 75 a <127 >75 a <250Vigueta 127 a <200 >127

Viga >200 >200

>2000

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Madera laminada

A medida que se han ido agotando los árboles robustos en los bosques debido a la sobreexplotación o aque algunos países han prohibido su explotación y a que la sociedad ha ido demandando estructuras quesoporten cargas y luces mayores, las secciones grandes que pueden extraerse de los bosques existentesson difíciles de obtener con maderas aserradas. El avance tecnológico en los adhesivos ha permitido quela madera pueda unirse, tanto en los extremos como lateralmente; así se han desarrollado productoscomo la madera terciada, aglomerada y laminada.

Figura de vigas rectangulares de madera laminada en el taller

La madera laminada (gluelam) está constituida por láminas de espesor pequeño, de longitudes diversas,ensambladas mediante uniones múltiples, tipo «finger joints», y pegadas unas a otras, para la obtenciónde elementos macizos de sección rectangular. Este sistema permite obtener elementos de característicassuperiores a las maderas tradicionales, debido a la eliminación de defectos en las láminas. Por elproceso de fabricación, que no permite continuidad en la fibra, se obtienen elementos más establesdimensionalmente y con menores deformaciones. Es un material adecuado para conformar lasestructuras de las cubiertas de espacios con grandes luces, más liviano y resistente que la maderaoriginal, con una relación resistencia a peso superior. Se puede trabajar en distintas formas, siendo lasmás usuales la viga, el arco triarticulado y los marcos; se pueden obtener elementos de cualquier longitudy sección. La laminación permite la construcción de vigas con sección variable, que responden a la variación de losmomentos y por ende de los esfuerzos, concentrando mayor cantidad de material en las zonas de tensióny compresión de la viga, dejando la zona intermedia de la sección con menor cantidad de material (másestrechas) o con maderas de menor calidad. Aunque las maderas laminadas ofrecen grandes ventajas sobre las aserradas, tienen algunasdesventajas asociadas a su uso. Puesto que el proceso de pegado requiere un control de calidad estrictoy cierto grado de sofisticación tecnológica, es necesario contar con personal especializado e instalacionesque permitan una manufactura con buen control de calidad.

Esto hace que las maderas laminadas sean en general más costosas que las maderas aserradas.Cuando se comparan las maderas comerciales de longitudes semejantes, la madera laminada no escompetitiva económicamente frente a la madera aserrada. Sin embargo, la madera laminada le ofrece alos diseñadores estructurales y arquitectos constructores una opción útil e importante para planearconstrucciones de madera de grandes dimensiones. Aunque el costo es superior a los sistemas tradicionales, el peso reducido y la apariencia estética de loselementos la hacen más popular en auditorios o sitios de reunión, en los cuales las condiciones estéticasson importantes.

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La madera laminada es considerada como uno de los materiales de mejor comportamiento y másseguros frente al fuego, en caso de incendio. Aunque tiene una mala reacción frente al fuego, sinembargo su resistencia al fuego es excelente, garantizando un tiempo suficiente para obtener laevacuación de bienes y vidas. Este tiempo es conocible desde el proyecto, por lo que puede predecirsesu comportamiento. Con otros materiales no es previsible el comportamiento del edificio frente al fuego.La formación de una costra de carbón de madera en la superficie de la madera, disminuye laconductividad térmica, protegiendo de la combustión al elemento de madera por un tiempo relativamentelargo, manteniendo su estabilidad estructural. Los elementos de materiales de alta conductividad, como elacero, aluminio, pierden rápidamente sus características estáticas, si no son protegidos suficientementepor costosas capas protectoras, en caso de aumentos de temperatura.

Defectos de la madera. Los defectos son anomalías que modifican la estructura de la madera, y las alteraciones sonenfermedades que afectan a la composición química y disminuyen su resistencia. A continuación semencionan los defectos más comunes. Fibra torcida o revirada Al crecer el árbol sus fibras no lo hacen paralelamente al eje, sino en forma de hélice, debido alexcesivo crecimiento de las fibras periféricas, con relación a las interiores, a causa de pasar las raíces deun terreno impermeable a otro profundo y fértil, y se aprecia ya en el árbol en pie, pues la corteza serasga y sigue la línea espiral de las fibras. Esta madera solo sirve para pilotes, postes, pie derechos, etc., pues al escuadrarla se cortan loshaces fibrosos en varios sitios, perdiendo mucha resistencia. Tampoco sirven para hienda.

Madera curvada o de vuelta Cuando el fuste del árbol no es recto y presenta trozos curvados en el mismo o en distinto plano.En el primer caso, si la flecha medida perpendicularmente al eje del fuste en el punto más curvo no esmuy grande, puede servir como madera de rollo para ciertas aplicaciones, pero en el segundo caso sólosirve para leña.

Excentricidad de corazón o crecimiento irregular Debida a diversas circunstancias de crecimiento, vientos, proximidades de rocas, etc., la maderaes heterogénea, teniendo poca elasticidad y resistencia, y si no es muy exagerada la desviación medularno la deprecia mucho.

AbultamientoAumento, en forma de protuberancia, de la sección transversal de una troza.

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Cavidad Hueco o depresión en la superficie de un tronco dejada por la existencia de una rama que sedesarrolló muy próxima al mismo.

Nudos Son tejidos que forman las ramas, las cuales sufren desviaciones, provocando condensacionesde tejido lignificado, comunicando diferente textura y heterogeneidad a las resistencias de la madera,depreciándola y siendo desechable para sierra, cuando son muy gruesos, por ser saltadizos, y aldesecarse se desprenden, dejando huecos en las tablas.Por sus dimensiones se clasifican los nudos en las categorías siguientes:

Nudos muy pequeños, cuando su diámetro es inferior a 5 mm. Se les denomina de ojo de perdizcuando tienen un punto negro en el centro, rodeado de madera descompuesta, depreciando lamadera.

Nudos pequeños, los de 5 a 15 mm de diámetro. Nudos medianos, los de 15 a 40 mm de diámetro. Nudos gruesos, los mayores de 40 mm de diámetro.

Los nudos siempre reducen la resistencia de la madera al interrumpir la continuidad de sus fibras,volviéndola menos elástica, y quebradiza.Ganchos Ramas o partes de ramas, que sobresalen de la corteza, adheridas al tronco.

Falso Duramen Cambio de color de la madera producido por hongos xilófagos o por temperaturas bajas.

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Astillamiento Hueco existente en uno o ambos extremos del tronco, ocasionado por desgarramiento de fibrasdurante el corte.

ALTERACIONES DE LA MADERAReciben el nombre de alteraciones de la madera a:

Enmohecimiento de la madera: Cuando las condiciones ambientales de humedad ytemperatura son adecuadas para la vida de los hongos, estos comienzan a desarrollarse aexpensas de la madera, destruyéndola.

Pudrición de la madera: Es la destrucción producida por la descomposición de la savia, la cualda a la madera diversas coloraciones, por las que se las clasifica, aunque no indica que seadebida a una clase de hongos determinada.

Destrucción de la madera por insectos y moluscos: Las larvas y orugas de ciertos insectosatacan la madera de los árboles en pie o cortados. Las maderas convenientemente tratadas noson atacadas por la mayoría de los insectos xilófagos.

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Presentación de los defectos artificiales comunes de la madera.

Alabeo: comba de la cara del tablero en sentidolongitudinal.

Abarquillamiento: concavidad de la cara deltablero en sentido transversal.

Arqueamiento: comba del canto, conocido tambiéncomo corona.

Nudo o agujero de nudo: un nudo apretado, porregla general, no es problemático. Un nudo suelto omuerto, rodeado de un anillo oscuro, puededesprenderse o puede haber dejado ya un agujero.

Hendidura: grieta que atraviesa toda la pieza demadera, generalmente en los extremos.

Retorcimiento: el tablero está combado pormuchos lugares.

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Grieta en cabecera: grieta paralela a los anillos decrecimiento anuales que no atraviesa toda lamadera.

Rajadura: separación de las fibras entre los anillosde crecimiento, que frecuentemente se extiende alo largo de la cara del tablero y a veces por debajode su superficie.

Canto redondeado o gema: falta de madera o corteza no recortada a lo largo del canto o las esquinas dela pieza.

Protección de las maderas

Dos procedimientos se emplean para el secado: al aire libre o por medio de secadores. El secado natural o al aire libre es un proceso lento y varía según las especies y el lugar donde sedeposita. Se superpone la madera aserrada previa limpieza de las tablas, eliminando vestigios del aserrínpara evitar futuras manchas, dejando entre ellas una separación por medio de tacos que facilitan lacirculación del aire, tratando en lo posible que en el perímetro de la estiba queden pasillos de aire. Sepuede considerar término medio que el secado se produce a razón de 1 cm de espesor por año. El secadero es un local cerrado construido a propósito, donde se somete a la madera a baño de vapor ya corrientes de aire seco y caliente por medio de ventiladores y extractores. Cada especie requiere untratamiento distinto, lo mismo que el tiempo a que debe estar sometida. Mientras que una madera de densidad media y 1” de espesor requiere 6 meses de secado natural,mediante un proceso artificial de secado puede estar en condiciones den un período de 80 a 100 hs.Una madera está seca cuando ha perdido por evaporación el agua de imbibición que impregnaba sustejidos. El grado de desecación de una madera se aprecia mediante higrómetros. La madera senilizadaes aquélla que por un envejecimiento natural o artificial de ozonización ha perdido, además del agua deimbibición, una pequeña parte del agua de constitución y con ésta todas las materias nitrogenadas.

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o Secado naturalSe hace apilando la madera al aire libre. Es irregular por depender del estado higrométrico del medioambiente. Para las maderas blandas, se necesitan dos años y para las duras, tantos años comocentímetros de espesor tengan las piezas. Estos valores no son homogéneos para todas las maderas.Desaviado de la madera: consiste en la eliminación de la savia por un lavado interno que arrastra pordisolución las materias albuminoides y amiláceas. Debe darse recién apeada la madera, pues es cuandola savia es más fluida y permite mejor la penetración del agua. Se puede hacer introduciendo el rollizo enuna corriente de agua, dejando que la absorba y la elimine por transpiración de las hojas (tarda unos 3meses). Este proceso se activa mediante autoclaves con vapor a presión.

o Secado artificialPrimero debe dejarse secar la madera al aire libre durante un mes. Después se procede al desaviado enautoclave y se vuelve a apilar al aire libre durante 15 o 20 días. Para introducir la madera en lossecaderos se despieza previamente con sierra en tablones. Los secaderos están constituidos porcámaras en las que se establece un tiro de aire calentado progresivamente. Las temperaturas mediasvarían de acuerdo a la madera, entre 50º y 75º c. La madera no se seca completamente. Para uso decarpintería se deja un 8 % y para uso en exteriores un 15 % de humedad.

o SenilizaciónConsiste en envejecer la madera artificialmente dejándola en las mismas condiciones de estabilidad quelas maderas antiguas. Mediante una corriente eléctrica se oxida la savia, transformándola en resina, lacual ya no es higroscópica. De esta manera se elimina el agua, las materias albuminoides seconcrecionan y se vuelven antisépticos los tejidos.En ambientes bien ventilados que les permitan tener un equilibrio con la atmósfera normal, las maderaspueden llegar a absorber hasta un 20% de humedad sin necesidad de protección. De lo contrario sonatacadas por hongos. El ataque de hongos a la madera se presenta cuando el contenido de humedadsupera el 20% de su peso seco.

Vaporización y carbonizaciónMediante la vaporización se consigue un mayor y más profundo desaviado. La idea es exponer a lamadera a la acción de vapor de agua que al condensarse disuelve la savia. Se alcanza temperaturas de80 a 90 ºC, habiendo perdido la madera entre el 5% y el 10% de su peso.Por su parte, en la carbonización se expone a la madera a una llama de reverbero produciéndose unacapa carbonizada de 0.3 a 0.4 mm, el interior sufre un principio de destilación. Se lo ha empleado conéxito en pilotes de madera y es recomendable para el roble, que posee una baja impregnabilidad.

Pintados e inmersiones.

1) Tratamientos superficiales: los podemos clasificar en dos grupos: A- Con pincel o con pistola se aplican sales retardantes del fuego, resultado algo parecido a unaimpregnación poco profunda. B- con mayor frecuencia el tratamiento superficial consiste en la aplicación de pinturas, barnices orevestimientos plásticos. En relación a las características estéticas de la madera cada tratamiento superficial brinda distintosresultados. Las pinturas intumiscentes ocultan la madera, porque su aplicación es tipo salpicrete yrecubre totalmente el material. Las sales a base de cromo tiñen la madera con su propio coloramarillento. Hay sales transparentes que conservan el color natural del material, aunque no son las máseficaces. 2) Inmersión: en maderas de fácil penetración, el material es bañado durante un tiempo adecuado y acierta temperatura, en ciertos productos ignífugos. Cuando se hace en frío se suele llamar procedimientode Kyan o kianización y si bien es a baja temperatura, se hace a una presión comprendida entre 8 y 10atmósferas.3) Impregnación: se realiza por medio del autoclave de impregnación. Por el método de vacío y presiónse introduce el retardante en la madera previamente secada. Es el sistema que brinda mejoresresultados. 4) Incorporación: se puede utilizar para todos los tableros de fibra y de partículas y para loscontrachapados, por incorporación de los retardantes durante el proceso de fabricación.

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Inyecciones e inclusión de polímerosLa idea es una evolución del baño a ebullición y consiste en llevar al baño de la madera a la ebullición,luego un rápido enfriamiento que produce vacío en el interior de la madera y el aumento de la presión deinyección del líquido antiséptico para desalojar mayor cantidad de gases.Por su lado, la inclusión de polímetros produce un cambio en la estructura mejorando el aspecto estético,la resistencia y la durabilidad. En el proceso se utiliza radiación para fluidificar los polímeros por lo cual esuna técnica regulada por la C.N.E.A.

Problemas biológicos de la madera

Estos problemas se manifiestan por medio del ataque de agentes destructores biológicos que la perforan(insectos) o que la desintegran física y químicamente (hongos). Ya se sabe que la durabilidad natural delas diferentes maderas depende de una serie de factores entre los que se destacan:

intrínsecos: • contenido de humedad. • presencia de sustancias protectoras en la masa leñosa (taninos, resinas, aceites,

alcaloides, etc.). externos:

• suelo orgánico en contacto con la madera. • humedad y aire apropiados en el medio circundante. • temperatura adecuada.

Las maderas que mejor resisten el ataque de los agentes biológicos destructores, especialmente hongos,son las que se emplean con un contenido de humedad del 15 al 18 %. Bacterias: tienen poca importancia en relación a la madera. Hongos: es el más importante de los agentes destructores.

Su acción está relacionada con el medio en el que trabajará la madera: en el aire en el agua bajo tierra situaciones intermedias: aire - tierra , aire - agua

La madera totalmente enterrada o sumergida puede durar muchísimo. Los hongos, para vivir, requierenun sustrato que es la madera propiamente dicha, pero además, agua, temperatura de 20 a 25 gradosaproximadamente y oxígeno (ya que son aerobios). Por ello la destrucción se da en el cuarto caso(situaciones intermedias), y se registra en el sector que está un poco por debajo y un poco por encima dela línea que divide un medio de otro.

Insectos: la evaluación del principio del riesgo causado por los insectos es mucho más difícil que elocasionado por los hongos. Lictus (polilla): es el más común de todos. Realiza pequeños agujeritos y su presencia es detectada porla aparición de aserrín muy pulverizado. Es capaz de causar degradaciones importantes en la albura quecontiene almidón. Termitas: destruyen la estructura interna de la madera al punto de producirle el colapso.

Las sustancias protectoras: Los preservantes de las maderas deben ser tóxicos contra los organismos que atacan la madera (sobretodo hongos e insectos); pero:

• No deberían ser tóxico para el hombre; • No deben afectar la madera, como ciertos productos que son corrosivos; • Deben ser económicos para que su uso no sea incompatible; • Debe permanecer en la madera todo el tiempo que queremos o necesitamos que la madera

dure; • Debe poder penetrar en la madera.

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Es importante recordar que si la madera está sometida a cambios de humedad, existen riesgos derajaduras. En estos casos es necesario tener en cuenta que la profundidad de penetración del material detratamiento ha de ser superior a la de las rajaduras. Hay que señalar asimismo que la madera debe serprotegida de manera continua. Toda interrupción de tratamiento deja al desnudo una zona de la maderasusceptible de recibir esporas de hongos o huevos de insectos. Es preciso recordar que el cuidado de la madera siempre debe ser preventivo: cuando ya se encuentraalterada no es posible revertir el proceso. En el tratamiento hay que tener siempre en cuenta la preservación de las cualidades mecánicas yestéticas, y para ello es necesario evaluar los riesgos a los que estará sometida la madera.

Tratamientos• Por penetración de productos que reemplazan la savia:

En el árbol abatido pero con la savia aún en movimiento es factible aprovechar su desplazamiento por losvasos para reemplazarla por soluciones acuosas. En una extremidad del tronco se coloca una soluciónmantenida a presión. El líquido reemplaza poco a poco la savia, como por una transfusión completa.

• Por penetración de productos por difusión: Este principio apela a la presión osmótica que permite a una solución difundirse a través de lasmembranas de la madera. La difusión de productos menos concentrada a través de la madera leñosarequiere que ésta se encuentre suficientemente húmeda.

• Por penetración de reemplazo capilar: Cuando la madera presenta una tasa de humedad inferior al punto de saturación, se puede considerarcomo material poroso, y cada uno de sus elementos juega el rol de tubo capilar. La penetración capilar puede mejorarse introduciendo el líquido en los tubos por presión mecánica. Paraello se coloca la madera en un recinto cerrado (autoclave) a fin de lograr la mayor presión sobre ellíquido. La penetración se facilita si antes de ejercer la presión se extrae, por vacío, el aire que contiene lamadera. Este procedimiento es aplicable a las maderas secas, pues la presencia de savia o de aguaconstituye un freno a la penetración capilar. Cabe igualmente destacar que los líquidos oleosos tienenmayor penetración que los acuosos.

Productos utilizados para proteger la madera.• Sales hidrosolubles:

Se trata de la disolución de varias sales metálicas en agua. Sus componentes fundamentales sonarsénico, cobre, cromo, zinc, boro, etc.. Estos componentes cubren dos objetivos: unos tienen efectofungicida y/o insecticidas, y los otros actúan como fijadores de los principios activos de la madera,asegurándose su permanencia una vez realizado el tratamiento. Estos protectores carecen de olordesagradable y permiten colorear la madera con barnices, pinturas o ceras. Se les puede reprochar elproducir cambios dimensionales en la madera, aunque, según diversos autores, esto se debe a erroresen el proceso de aplicación.

• Sustancias orgánicas: Creosota: es el producto orgánico más conocido y eficaz. Es un derivado de la destilación del alquitránde hulla, se compone de ácido de alquitrán y compuestos fenólicos, y tiene relación sinérgica con otrassustancias. Su nota negativa es que expide un olor desagradable que la inhabilita para su uso en vivienda(salvo fundaciones). Se emplea para preservar postes de alumbrado. Se impregna en autoclave.

• Soluciones orgánicas: Se trata de cuerpos sintéticos (clorado, fosforado) diluidos en solventes derivados del petróleo. Se puedeagregar otras sustancias a sus fórmulas (fijadores, hidrófugos, colorantes, etc.). Se caracterizan por ser de fácil penetración pero de secado difícil. Una de las sustancias más usadas esel pentaclorofenol.

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Productos para la conservación y preservación de la madera Protección de troncos sin descortezar: pentaclorofenol, hexaclorociclohexano y productos de

blanqueado. Protección de la madera de obra: creosota, naftalenos, cloronaftalenos, compuestos de:

arsénico, cobre, cromo, mercurio, dinitrofenol y freones. Disolventes y diluyentes: hidrocarburos alifáticos, clorados, acetato de etil-butilo, alcoholes,

cetonas, esencia de trementina. Pigmentos y colorantes: derivados de anilina, cromatos, mercuriales, diferentes tintes y productos

de blanqueo. Conglomerados y fórmicas: resinas sintéticas fenólicas y vinílicas.

Riesgos toxicológicos en la industria de la madera Dermatitis de contacto. Alteraciones respiratorias (bronquitis, asma, alveolítis alérgica extrínseca, fibrosis pulmonar

granulomatosa). Conjuntivitis y rinitis. Acción cancerígena (polvo de madera, taninos, aldehídos alfa y beta, 3,4-benzopireno, conifenil

aldehído, aldehído sináptico, 2,6-dimetoxi, 1,4-benzoquinona, ácido vanílico.

Riesgos del tipo neoplasia Adenocarcinoma nasal: carpinteros, ebanistas, ensambladores y aserradores. Cáncer de pulmón: carpinteros, ebanistas, aserradores, trabajadores forestales. Cáncer de estómago: carpinteros, ebanistas, aserradores y trabajadores del contrachapado. Cáncer de vejiga: aserradores.

Otras sustancias cancerígenas utilizadas en el proceso de transformación y conservación de lamadera

Sales arsenicales: cáncer de piel y pulmón. Sales de cromo : cáncer de pulmón y senos paranasales. Sales de níquel : cáncer de pulmón y senos paranasales. Fibras de amianto: cáncer de pulmón y mesotelioma. Creosota: cáncer de piel y escroto.

La impregnabilidad.

Cuando en una situación dada, definida por una clase de riesgo, la durabilidad de la especie elegida esinsuficiente, se hace necesario un tratamiento de protección. Pero la posibilidad de este tratamiento estácondicionado por una característica esencial y fundamental de la madera: Su impregnabilidad. Laimpregnabilidad traduce la capacidad de penetración y de circulación de los líquidos en la madera. Esextremadamente variable según las especies, la zona de madera afectada (albura o madera perfecta), elsentido de circulación (paralelo o perpendicular al hilo de madera) e incluso a veces, para una especieconcreta, según de donde proceda o las condiciones de crecimiento. Impregnabilidad de las especies.

La Norma EN 350-2 “Durabilidad de la madera y las materias derivadas - Durabilidad natural de lamadera maciza - Parte 2: Guía de la durabilidad natural de la madera y de la impregnabilidad de lasespecies de madera elegidas por su importancia en Europa”, o bien la durabilidad natural, estableceigualmente una clasificación de especies en relación a su impregnabilidad en cuatro categorías según latabla siguiente. Los valores de penetración correspondientes son los obtenidos durante los tratamientosmás representativos, en autoclave en vacío y presión. Los procesos más ligeros como la inmersión opincelado, se tradujeron siempre en penetraciones más débiles.

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Además, para la categoría de impregnabilidad 1 que corresponde a una penetración en todo el volumende la madera, la impregnabilidad no puede definirse de manera totalmente exacta. De hecho, netamentepara las categorías 2 y 3, las penetraciones pueden ser muy irregulares según las especies y suprocedencia. Para simplificar el acercamiento en materia de especificaciones de tratamiento, la norma distingue doscategorías de especies: Las especies impregnables (categoría 1) Las especies refractarias (categoría 2)

• Medianamente impregnable, • Poco impregnable y • No impregnable.

Las especies impregnables.

Las especies impregnables corresponden a la categoría de impregnabilidad 1. Responden a estadefinición: - Por una parte, las especies de albura y madera perfecta no diferenciadas y de las cuales las dos sonimpregnables; arce y haya por ejemplo.

- Por otra parte, las especies de albura y madera perfecta distintas de las cuales la albura es impregnable(las maderas perfectas distintas o durámenes no son jamás impregnables): Por ejemplo, el roble y sobretodo el conjunto de pinos (marítimo, negro, silvestre).

Clases de impregnabilidad según la norma EN 350-2

CLASE DEIMPREGNA-

BILIDADNOMINACIÓN DESCRIPCIÓN

1 Impregnable Fácil de tratar: la madera aserrada puede ser impregnada y sindificultad con un tratamiento bajo presión.

2 Medianamenteimpregnable

Bastante fácil de tratar: en principio, una impregnación completa noes posible, pero después de 2 o 3 horas con un tratamiento bajo

presión, una impregnación lateral de más de 6 mm puede seresperada en las resinosas; En las que tienen hojas, una larga

proporción de vasos pueden ser impregnados

3 Poco impregnable Difícil de tratar: 3 a 6 mm de impregnación lateral después de 3 a 4horas de un tratamiento bajo presión

4 No impregnable Virtualmente imposible de tratar: poco producto absorbido, inclusodespués de 3 a 4 horas de tratamiento bajo presión; Impregnaciones

laterales y axiales mínimas

Impregnabilidad lateral y axial

La impregnabilidad está indicada en la norma para una impregnación lateral, perpendicular al vaso de lamadera. La impregnación axial o longitudinal, o sea, en el sentido del vaso de la madera, es siempremucho más importante. Incluso para especies refractarias, puede llegar de 5 a 10 cm en autoclave vacío-presión. Esta propiedad es muy interesante e importante, porque mientras los trabajos definitivos sehacen antes del tratamiento, permite obtener localmente alrededor de estos trabajos impregnacionesaxiales definitivas.

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Impregnabilidad y longitud de albura de las principales especies templadas (norma EN 335)

ESPECIE CLASIFICACIÓN IMPREGNABILIDADALBURA ALBURA PERFECTA

LONGITUD DE LAMADERA

Abedul Impregnable Impregnable Impregnable No distintaCarpe Impregnable Impregnable Impregnable No distinta

Castaño Refractario No impregnable Medianamenteimpregnable 2 a 5 cm

Cadenablanca

europeaImpregnable No impregnable Impregnable 2 a 5 cm

Douglas Refractaria No impregnable Impregnable No distintaPicea Refractaria No impregnable Poco impregnable No distinta

Fresno Refractaria No impregnaría Medianamenteimpregnable No distinta

Haya Impregnable Impregnable Impregnable No distinta

Alerce Refractario No impregnable Medianamenteimpregnable (variable) 2 a 5 cm

Álamo Impregnable Poco impregnable(variable) Impregnable (variable) No distinta

Pinomarítimo Impregnable No impregnable Impregnable Superior a 10 cm

Pinonegro Impregnable No impregnable

(variable) Impregnable Superior 10 cm

Pinosilvestre Impregnable No impregnable Impregnable 5 a 8 cm

Robinia Impregnable No impregnable Impregnable < a 2 cm

Abeto Refractario Medianamenteimpregnable

Medianamenteimpregnable No distinta

Westernred cedar Refractario Poco impregnable Poco impregnable 2 a 5 cm

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Normas de ensayo sobre la madera Determinación de humedad según IRAM 9532.Determinación del peso específico aparente (densidad) según IRAM 9544.Ensayo de compresión axial o paralela al grano (fibra) según IRAM 9551 y 9541.Ensayo de tracción perpendicular a las fibras según NF B 51-010Ensayo de dureza Janka según IRAM 9570Ensayo de flexión estática según IRAM 9545 y 9542Ensayo de flexión dinámica según IRAM 9546 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD SEGÚN IRAM 9532.

Método de secado en estufaEste método es aplicable a maderas con cualquier contenido de humedad. Sirve para determinar elcontenido de humedad de lotes de piezas de madera y de probetas destinadas a ensayos de laboratorio yes exigible durante peritajes. El método de secado en estufa no es conveniente para maderas con grancantidad de sustancias volátiles y para maderas impregnadas con productos químicos, sean éstosvolátiles o no. FundamentosDeterminación por pesada de la pérdida de masa de la probeta cuando se seca hasta masa constante ycálculo de la pérdida de masa en porcentaje de la masa de la probeta después del secado. AparatosBalanza, capaz de pesar con una precisión de 0,1 g.Estufa de secado, con circulación de aire, regulable a 103°C ± 2°C.Desecador, provisto de un deshidratante adecuado.Recipientes de vidrio, de 2 a 3 dm3 de capacidad, preferentemente provistos de tapas herméticas. Obtención de las probetasDe lotes de piezas de maderaDe cada pieza que compone la muestra, extraer dos probetas para ensayo.

Para ensayos físicosLas probetas deben tener preferentemente forma cúbica, de sección cuadrada de 20 mm por lado. El contenido de humedad se puede determinar sobre probetas preparadas para otros ensayos o cortarsede ellas. Para el método eléctrico siempre deben seguirse las recomendaciones del fabricante del aparato.

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Observación generalSi no es posible pesar las probetas inmediatamente después de cortadas, envolverlas con una lámina aprueba de humedad previamente tarada o colocarlas en un recipiente de vidrio, de cierre hermético,previamente tarado, para evitar cambios en el contenido de humedad. En este caso la probeta debepesarse conjuntamente con la lámina o recipiente. En todo caso no deben transcurrir más de 2 h desdeque se cortan las probetas hasta el momento de pesarlas.

ProcedimientoPesar la probeta con una precisión de 0,01 gr de su masa. Secar hasta masa constante en la estufa auna temperatura de 103°C ± 2°C, o durante un tiempo no menor a dos (2) horas. Se considera masaconstante cuando la diferencia entre dos pesadas sucesivas efectuadas a un intervalo de 2 h a 4 h,según la especie y el tamaño de la probeta, es igual o menor a 0,01 gr de la masa de la probeta. Engeneral, es suficiente secar durante 24 h para lograr masa constante, con excepción de las especiescuya densidad es mayor de 0,65 g/cm3 que pueden requerir un tiempo mayor.Enfriar la probeta hasta temperatura ambiente en un desecador y pesar rápidamente para evitarvariaciones mayores a 0,1% en el contenido de humedad. La precisión de la pesada debe ser de 0,01 gr. Cálculo y expresión de resultadosCalcular el contenido de humedad, H, de cada probeta, expresado en porcentaje según la fórmula:

H=m1−m2

m2∗100

m1: es la masa, en gramos, de la probeta antes del secado.m2: es la masa, en gramos, de la probeta después del secado. Calcular el promedio aritmético de los resultados obtenidos para las probetas individuales e informarlocomo el valor promedio del contenido de humedad de las probetas, o del lote. Redondear los resultadosal entero porcentual más próximo.

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Método de extracción con disolventesEste método se aplica a maderas con cualquier contenido de humedad y cualquier contenido desustancias volátiles. El método de destilación es apropiado para determinar humedad en maderasimpregnadas con productos solubles en el solvente que se use (tolueno, xileno, benceno) yespecialmente con preservantes creosotados u oleosos. FundamentosRemoción del agua de la madera mediante un solvente y recolección por condensación en una trampa deagua, que permite medir su volumen. Aparatos. Matraz de vidrio: Termorresistente para extracción, de 250 cm3 de capacidad.Tubo colector : Consistente en un tubo graduado de vidrio, con o sin llave, de una capacidad de 10 cm3;las graduaciones más pequeñas deben ser no mayores de 0,1 cm3.Refrigerante a reflujo.Manto calefactor o plancha de calentamiento eléctricoBalanza: De sensibilidad de 0,01 g.Reactivos: Solvente, grado analítico (tolueno, xileno, benceno).

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Preparación de la muestraObtener las probetas siguiendo las mismas indicaciones que para el método de secado en estufa.Reducir la probeta a astillas, con cuchilla u otro instrumento cortante, teniendo la precaución de noproducir calor, para evitar pérdida de humedad. Efectuar esta operación inmediatamente antes delensayo. ProcedimientoPesar las astillas con una precisión de 0,01 gr, introducirlas en el matraz de extracción, agregar 100 cm3

de solvente, armar el aparato y calentar, regulando el calor de modo que el condensado caiga dentro deltubo colector. Continuar destilando, disminuyendo el calor a medida que se realiza el ensayo, hasta queno se vean gotas de agua en el tubo refrigerante ni en el codo del tubo colector. Aumentar el calordurante algunos minutos si se observan gotas que persisten adheridas al tubo interior del refrigerante.Enfriar el tubo colector a temperatura ambiente y registrar el volumen de agua recogida. CálculosCalcular el contenido de humedad, H, mediante la fórmula siguiente:

H= VM−V

∗100

en queV = Volumen de agua recogida, en cm3.M = Masa original de las astillas, en gramos. PrecisiónDos determinaciones sobre la misma muestra en condiciones de repetitibidad no deben diferir en más deuna (1) división del tubo colector. Método eléctrico o del xilohigrómetroEste método es aplicable a madera con un contenido de humedad entre 3% y 25% y no requiere cortarprobetas. Sirve para determinar el contenido de humedad de un lote o de piezas de madera. Este métodoes apto para determinaciones en terreno. El método eléctrico presenta grandes errores cuando se usa enmadera impregnada con sales u otros electrolitos. No es conveniente su uso cuando la madera ha sidotratada con sales preservantes o retardadores de fuego, así como tampoco cuando la madera ha estadoen contacto prolongado con agua de mar. Cuando el contenido de humedad es menor de 8% estasalteraciones son despreciables. Las sales retenidas dan valores aumentados de humedad, pero aun asíel xilohigrómetro podría usarse para establecer los límites superiores de humedad en maderas tratadascon sales. FundamentosMedición de las propiedades eléctricas de piezas de madera, usando un medidor que relaciona dichaspropiedades con el contenido de humedad de la madera. AparatosXilohigrómetro : Calibrado para la especie correspondiente y capaz de hacer una medición individual acontenidos de humedad entre 3% y 25%, y con una escala para humedades superiores al 25%.Electrodos: Consistentes en agujas cubiertas con material aislante en toda su longitud con excepción dela punta (de virola, cuchillo o tornillo)

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MuestrasPara lotes de piezas de maderaTomar al azar del lote el número de piezas correspondientes según IRAM 105. Para piezas individualesSe cortan probetas prismáticas cuyo número depende de las dimensiones de la sección transversal (x =0.84*e). En general, son probetas cúbicas de 20mm de lado.

ProcedimientoMedir el contenido de humedad en áreas exentas de defectos visibles, humedad superficial y suciedad.Orientar los electrodos en la madera de modo que la línea que une las puntas esté en la dirección de lasfibras, a menos que por el diseño del instrumento se especifique lo contrario.Se recomienda que el número de puntos de medición sea como mínimo: dos (2) para piezas de 1.5 m a2.5 m de largo; tres (3) para piezas de 2.5 m hasta 4 m de largo y cuatro (4) para piezas de más de 4 mde largo.Los puntos en que se efectúen las mediciones deben estar ubicados a una distancia no menor de 50 cmde cada extremo, equidistantes uno del otro y ubicados en el centro del ancho de cada cara.Cada porta electrodo tiene un uso específico:Porta-electrodo UsoA tornillo Piezas de madera canteada y redondas

Madera aserrada de espesor superior a 50 mm de espesorVirola o cuchilla Madera aserrada hasta 50 mm de espesor

NOTA: Si se quiere conocer el gradiente de humedad, las mediciones se harán a diferentesprofundidades. Efectuar las correcciones para especies y temperaturas cuando corresponda y seaindicado por el fabricante del aparato. Cálculos y expresión de resultadosCalcular el promedio de las mediciones en cada pieza de madera que compone la muestra, para obtenerlos valores individuales de contenido de humedad, en porcentaje.

DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO APARENTE (DENSIDAD) SEGÚN IRAM 9544.Fundamentos.Determinación de la masa de la probeta por pesada y de su volumen por medición de sus dimensiones uotro método. Cálculo de la masa por unidad de volumen de la madera. AparatosInstrumento de medición: capaz de determinar las dimensiones de las probetas al 0,1 mm. Es el llamadovolumenómetro de Breuill o el de inmersión)Balanza: capaz de pesar al 0,01 g.Equipo: para determinar el contenido de humedad de acuerdo con IRAM 9532. Preparación de las probetasCortar las probetas en forma de cubos que tengan una sección cuadrada de 20 mm de lado. Los anillosde crecimiento deben ser paralelos a dos caras opuestas. Cuando se trate de determinar la relación entreuna característica mecánica y la densidad, se recomienda que la densidad se determine sobre probetasque tengan forma cúbica de 20 mm por lado y estén muy bien pulidas. Pueden usarse las mismasprobetas para la determinación de humedad, densidad y contracción.

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ProcedimientoDeterminación general de la densidad. Determinar la masa de la probeta con una precisión de 0,01g. Determinar el volumen por alguno de losmétodos. Determinar el contenido de humedad de la probeta según IRAM 9532, tomando la probetacompleta. Determinación de la densidad anhidra Secar las probetas gradualmente hasta masa constante, evitando su deformación y resquebrajamiento.Determinar la masa y el volumen, una vez enfriadas a temperatura ambiente. Determinación de la densidad básica Determinar el volumen máximo de la madera al estado verde (lo más cercano posible al contenido dehumedad máxima que corresponde al volteo del árbol). Secar las probetas hasta masa constante y pesarcon una precisión de 0,01 g. Determinación del volumen El volumen de la probeta puede determinarse por alguno de los métodos siguientes:Por medición directa usando el volumenómetro de Breuill.Se realizan dos mediciones (una con y otra sin la probeta) y se aplica la ecuación:V=C∗ L2−L1

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Por inmersión en mercurioEste método es aplicable a probetas de tamaño reducido, de cualquier densidad y contenido dehumedad. No es necesario sellar la probeta con parafina, excepto si presenta poros o huecos muyabiertos en los cuales podría quedar atrapado mercurio, provocando una medición errónea. La técnicaindica: colocar la probeta en un recipiente con un volumen de mercurio de 100 a 150 cm3, que es pesadoa la centésima de gramo (0.01 gr), luego colocar la probeta en el recipiente y hundirla con ayuda de unavarilla muy delgada y de nuevo registrar el peso del conjunto a la centésima de gramo. Se debedeterminar la temperatura del mercurio y de una tabla que provee la norma, determinar la densidad delmercurio, para luego aplicar:

V=G2−G1

PeHg

Cálculos y expresión de resultadosLa densidad, De para cada probeta, en gr/cm3, está dada por la fórmula:

De=GV

en que:G: es la masa, en gramos de la probeta al contenido de humedad H; V: es el volumen, en cm3 de la probeta al mismo contenido de humedad. La densidad anhidra, D0 de cada probeta, en gr/cm3 esta dada por la fórmula:

D0=m0

V 0en que:m0: es la masa, en gramos de la probeta en la condición anhidra.V0: es el volumen, en cm3 de la probeta en la condición anhidra.

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La densidad básica, Db de cada probeta, en gr/cm3 está dada por la fórmula:

Db=m0

V máxen que:Vmax : es el volumen, en cm3, máximo de la probeta al contenido de humedad máximo.

La densidad de referencia, de cada probeta en gr/cm3 está dada por la fórmula:

Dr=m0

V HEn este caso la medición del volumen se hace generalmente a un contenido de humedad del 12% o del15%. PrecisiónLo usual es expresar los resultados individuales de cada probeta con una aproximación de 0.005 gr/cm3,mientras que el cálculo del promedio aritmético de los resultados obtenidos en las probetas individualesdebe realizarse con una precisión de 0.01 gr/cm3 e informar este valor como el promedio de densidad delas probetas. ENSAYO DE COMPRESIÓN AXIAL O PARALELA AL GRANO (FIBRA) SEGÚN IRAM 9551 Y 9541.El método se basa en aplicar, sobre una sección transversal extrema de la probeta, una carga continuade dirección paralela a las fibras de la madera, midiendo las deformaciones producidas por la aplicaciónde dicha carga hasta llegar al punto de falla de la probeta. AparatosMáquina de ensayo para compresión, con dispositivo para regular la velocidad de ensayo y con cabezalrotulado de modo que permita una distribución uniforme de la carga sobre la probeta, hasta 250 KN.Extensómetro, con sensibilidad de 0,001 mm. Aparatos para medir humedad y densidad citados en IRAM 9532 e IRAM 9544. ProbetasLas probetas deben ser paralelepípedos rectos de 50 x 50 x 200 mm medidos con una precisión de ±0.1mm. No deben presentar fallas ni defectos. Las secciones transversales extremas de la probeta debenser paralelas entre sí y perpendiculares a su eje longitudinal. La probeta debe tener su eje longitudinalparalelo a la dirección de la fibra con dos de sus caras opuestas paralelas a los anillos de crecimiento. ProcedimientoAntes del ensayo extraer una muestra de la misma sección transversal de la probeta, a fin de determinaren ella el contenido de humedad y la densidad.Medir el ancho, a, y el espesor, e, de la probeta en ambos extremos y en el centro de ella.Aplicar la carga en forma continua con una velocidad del cabezal de la máquina de 0,6 mm/min.Medir las deformaciones por compresión paralela, a, que se producen en e tramo central ( L = 150 mm)de la probeta. Medir las deformaciones con una precisión de 0,001 mm, para cargas progresivas, conintervalos de carga convenientemente elegidos, de modo que las lecturas que así se obtengan permitanefectuar la determinación del límite de proporcionalidad, Flp, en el gráfico carga - deformación.Anotar la carga máxima, Fmáx, obtenida durante el ensayo de la probeta.Para obtener resultados uniformes y satisfactorios es necesario que las roturas no se produzcan en losextremos de la probeta.Después del ensayo, extraer de las cercanías de la zona de falla de la probeta, una muestra de 20 mmde longitud y de la misma sección transversal de la probeta, a fin de determinar en ella el contenido dehumedad y la densidad. Expresión de resultados y clasificación de la rotura.Con las cargas, P, y las deformaciones, d, dibujar un gráfico carga (ordenada) versus deformación(abscisa) en el cual se determina el límite de proporcionalidad de la curva conjuntamente con la carga,Flp, y la deformación, dlp , que a él le corresponda. Determinar para cada probeta la tensión decompresión paralela en el límite de proporcionalidad, la cual debe expresarse en KPa, mediante lafórmula:

σ lp=F lp

Aen que:

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Flp = carga en el límite de proporcionalidad;A = Sección transversal En las fórmulas no se señalan unidades con el fin de usar aquellas que más acomoden y,posteriormente, hacer las conversiones a KPa. Determinar para cada probeta la tensión máxima o de rotura de compresión paralela, mediante lafórmula:

σmáx=Fmáx

Aen que:Fmáx = carga máxima aplicada; Determinar para cada probeta el módulo de elasticidad de compresión paralela, Ec , mediante la fórmula:

E c=F lp∗Ld lp∗A

en que:L = tramo central de la probeta, de 150 mm de longitud, en el cual se han medido las deformaciones;dlp = deformación en el límite de proporcionalidad;

Las roturas de las probetas deben quedar indicadas según la siguiente clasificación: Por aplastamiento;Por rajadura cuneiforme; Por esfuerzo de corte; Por rajadura longitudinal; Por compresión y corte paraleloal grano; o Por escobillado u ondulamiento extremo.

Rotura por aplastamiento Rotura por rajadura cuneiforme Rotura por esfuerzo de corte

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Rotura por rajadura longitudinal Rotura por compresión y corte paralelo al grano

Rotura por escobillado u ondulamiento extremo.

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ENSAYO DE COMPRESIÓN AXIAL SEGÚN IRAM 9541.En esta norma se establecen los lineamientos de ensayo para maderas con densidad superior a 0.50gr/cm3. La únicas dos (2) diferencias notables son:

Las dimensiones de la probeta: 20x20x60 mm3 La velocidad de ensayo: 0.4 mm/min.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 54 de 65

ENSAYO DE TRACCIÓN PERPENDICULAR A LAS FIBRAS SEGÚN NF B 51-010El método se basa en aplicar una carga continua de tracción de dirección perpendicular a las fibras de lamadera hasta llegar al punto de falla de la probeta a 15% de humedad. AparatosMáquina de ensayo para tracción, con dispositivo para regular la velocidad de ensayo.Accesorio para tracción, que consta de dos mordazas para tomar la probeta.Aparatos para medir humedad y densidad. ProbetasLas probetas deben ser paralelepípedos rectos de 20 x 20 x 70 mm medidos con una precisión de ± 1%y perforados en la forma señalada en la figura, con el propósito de producir un plano de falla por tracciónde 20 mm x 20 mm.No deben presentar fallas ni defectos. La probeta debe tener su eje longitudinal paralelo a la dirección dela fibra con dos caras opuestas paralelas a los anillos de crecimiento.Las perforaciones se deben confeccionar en la forma indicada en la figura para los tipos de falla.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 55 de 65

ProcedimientoMedir el largo, l y el ancho a de la menor superficie que se debe someter a tracción con un mínimo dedos medidas tomadas en los extremos de dicha superficie.Aplicar la carga mediante el dispositivo, en forma continua y con una velocidad del cabezal de la máquinade 400 Kgf/min.Registrar como carga máxima, Q, la carga para la cual se obtiene la falla de la probeta.Después del ensayo, extraer de las cercanías de la zona de falla de la probeta, una muestra a fin dedeterminar en ella el contenido de humedad y la densidad mediante el procedimiento indicado en lasnormas IRAM 9532 y 9544. Expresión de resultadosDeterminar para cada probeta la tensión máxima de tracción perpendicular a las fibras mediante lafórmula:

σ=Q

Aen que:Q = carga para la cual se obtiene la falla de la probetaA = sección de rotura o del plano de falla de la probeta, muy aproximadamente igual a 400 mm2.Además se debe determinar la cota de adherencia como:

ca=σ

100∗D15en la cual: D15 es la densidad de la madera a 15% de humedad

ENSAYO DE DUREZA JANKA SEGÚN IRAM 9570FundamentoEl método se basa en aplicar una carga continua sobre las caras de la probeta con el propósito de hacerpenetrar en la madera un penetrador de extremo semiesférico de acero de 11,284 mm de diámetro. Esuno de los pocos ensayos que permiten comparaciones con valores internacionales. AparatosMáquina de ensayo para compresión, con dispositivo para regular la velocidad de ensayo y un cabezalespecialmente diseñado y asegurado a la cruceta superior móvil de la máquina. El cabezal constaesencialmente de: un vástago cilíndrico, el cual lleva en su parte inferior una esfera de acero de 11,284mm de diámetro ubicada de modo que gire sin desplazarse vertical o lateralmente y un anillo metálicocuya base inferior es coplanar con el círculo máximo de la semiesfera. Este anillo debe tener, sobre susuperficie lateral una pequeña perilla que facilite su movimiento alrededor del vástago. ProbetasLas probetas deben ser paralelepípedos rectos de 50 x 50 x 150 mm medidos con una precisión de ±0,3%. No deben presentar fallas ni defectos.La probeta debe tener su eje longitudinal paralelo a la dirección de las fibras, con dos de sus carasopuestas paralelas a los anillos de crecimiento.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 56 de 65

ProcedimientoAplicar la carga en forma continua con una velocidad del cabezal de la máquina de 6 mm/min.Aplicar la carga en los extremos y en las caras de la probeta de modo que se obtengan las siguientesaplicaciones:a) cuatro en dirección perpendicular a la fibra, una en cada cara; yb) dos en dirección paralela a las fibras, una en cada extremo de la probeta. Hacer las penetraciones lo suficientemente alejadas de los cantos (35 mm) a fin de evitar la aparición derajaduras o de astillas en la probeta.Registrar como carga máxima, Q, la carga necesaria para hacer penetrar en la madera la esferametálica, hasta la mitad de su diámetro. La dureza Janka es esa carga máxima expresada en dN/cm2.Después del ensayo extraer, de la mitad central de la longitud de la probeta, una muestra a fin dedeterminar en ella el contenido de humedad y la densidad. Expresión de resultados.Determinar en cada probeta:a) El valor de la dureza perpendicular, Qp, mediante el promedio de los cuatro valores obtenidos para elconjunto de penetraciones efectuadas en dirección perpendicular a las fibras de la madera; yb) El valor de la dureza paralela, Q, mediante el promedio de los dos valores obtenidos en penetracionesefectuadas en dirección paralela a las fibras de la madera.Si es de interés, las resistencias obtenidas en las penetraciones efectuadas en dirección perpendicular alas fibras pueden dividirse en:a) valor de dureza perpendicular radial, Qpr, expresándolo mediante el promedio de los dos valoresobtenidos en las penetraciones efectuadas en dirección radial; yb) valor de dureza perpendicular tangencial, Qpt,' expresándolo mediante el promedio de los dos valoresobtenidos en las penetraciones efectuadas en dirección tangencial.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 57 de 65

ENSAYO DE FLEXIÓN ESTÁTICA SEGÚN IRAM 9545 Y 9542FundamentoEl método se basa en aplicar una carga centrada continua sobre una probeta en forma de vigasimplemente apoyada con el propósito de deformarla y determinar las tensiones al límite deproporcionalidad, de rotura y el módulo de deformación longitudinal o de Young. Es uno de los pocosensayos que permiten comparaciones con valores internacionales.

AparatosMáquina universalCabezal o bloque de cargaDispositivos de apoyoSistema de medición de deformaciones.Instrumentos de medición de probetas: calibre a coliza de 0.1mm de precisión. ProbetasSe emplean probetas de 50 x 50 x 750mm, obtenidas teniendo presente las normas IRAM 9523 y 9514.

ProcedimientoSe aplica una carga centrada sobre la viga con luz de 700mm con una velocidad de 2.5mm/min., hastaproducir la falla. En cada instante se determina la carga y la deformación en el punto medio de la luz y enel plano tangencial más cercano a ala médula.Después del ensayo extraer, de la mitad central de la longitud de la probeta, una muestra a fin dedeterminar en ella el contenido de humedad y la densidad.

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Apuntes sobre Maderas Hoja 58 de 65

Expresión de resultados.Se deben determinar:La tensión al límite de elasticidad, mediante la expresión:

T el=3∗F l∗L2∗b∗h2

en la cual:Tel = tensión al límite de elasticidad.Fl = la carga al límite de elasticidad.L = separación entre apoyos (700mm aproximadamente)b = ancho de la probeta (50mm aproximadamente)h = altura de la probeta (50mm aproximadamente)

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Apuntes sobre Maderas Hoja 59 de 65

Tensión máxima de rotura, mediante la expresión:

T máx=3∗F máx∗L

2∗b∗h2

en la cual:Tmáx = tensión máxima.Fmáx = la carga máxima.

Módulo de elasticidad, mediante la expresión:

M e=25∗F l∗L3

d l∗b∗h3

en la cual dl es el valor de la deformación o flecha, en el límite de elasticidad.

En las fórmulas no se señalan unidades con el fin de usar aquellas que más acomoden y,posteriormente, hacer las conversiones a KPa.

Ensayo de flexión según IRAM 9542En este caso la probeta que se utiliza es de 20 x 20 x 340 mm y la velocidad de ensayo es de 5 mm/min.

ENSAYO DE FLEXIÓN DINÁMICA SEGÚN IRAM 9546FundamentoConsiste en determinar la resiliencia o energía de rotura para una carga instantánea sobre una maderade peso específico superior al 0.5 gr/cm3. AparatosPéndulo: con energía mínima de 10 kgf*m, con escala de 0.1 kgf*m de sensibilidad a 20 seg de arco ycon sección de choque de 15 mm de radio.Apoyos: con sección de apoyo de 15 mm de radio a una distancia de 240 mm. ProbetasLas probetas son prismas de 20 x 20 x 300 mm, con el grano paralelo al eje longitudinal.

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ProcedimientoSe determinan las pérdidas de energía del aparato en vacío.Se coloca la probeta y se deja caer el martillo de una altura que permita la rotura de la probeta.Se determina la energía de roturaDespués del ensayo extraer, de la mitad central de la longitud de la probeta, una muestra a fin dedeterminar en ella el contenido de humedad y la densidad.

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Expresión de resultados.

Si el péndulo lo permite se determina la resiliencia o trabajo absorbido durante la rotura directamente enla escala, sino se debe determinar utilizando:T=G∗L∗[cos α2−cos α1]

Donde:G = peso del péndulo.L = longitud pendular.α1 = ángulo inicial de oscilaciónα2 = ángulo final de oscilación

Para determinar el Coeficiente de Resiliencia, se aplica:

K= 6∗Tb∗h2

Sería apropiado expresar la resiliencia en J (Joule) y el coeficiente de resiliencia en kPa (kilo pascal).

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Trabajo práctico

El trabajo práctico consiste de dos partes: La primera es la resolución de una serie de ejercicios y lasegunda el análisis de ciertas normas de ensayo, de las cuales se indican la norma y se entregan lasilustraciones.

I. Ejercicios

1. Complete la siguiente tabla que representa cuatro (4) ensayos de determinación de humedad:

MuestraPeso

húmedo(gr)

Pesoseco (gr)

Pesovolumenómetro+ muestra (gr)

Volumen(cm3)

Humedad(%)

Densidadnormal

(15% H)(gr/cm3)

Densidadanhidra(gr/cm3)

1 5.53 4.46 1601.552 6.02 4.93 1611.023 5.22 4.43 1601.454 5.57 4.68 1604.72

El mercurio es colocado en un recipiente de vidrio de 150 gr y la temperatura de los 100 cm3 de mercuriodel volumenómetro de inmersión durante la determinación de volumen fue de 23ºC, con lo cual sudensidad resultó de 13.5385 gr/cm3.

2. Complete la tabla suponiendo que se han realizado sobre las probetas normalizadas ensayos deflexión estática según la Norma IRAM 9545, a partir de futuras vigas y columnas estructurales demadera.

Probeta Carga de rotura (KN) Tensión de rotura (KPa) Tensión de rotura segúnMonnin (KPa)

1 3.002 3.053 3.17

3. Estime la deformación extrema de una columna de 2.5 m de largo, de sección transversalcuadrada de 15 cm de lado, construida con la madera ensayada a flexión en el ejercicio 2 ysometida a una carga concentrada P = 990 KN, sin tener en cuenta posibles efectos de pandeo.

4. El ensayo de densidad del ejercicio 1., se ha solicitado para la compra de 20000 pulgadas de lamadera. Se sabe que la humedad de entrega es 17%. Determine el volumen total y el pesoestimado de madera a transportar a la obra a fin de elegir el medio de transporte más apropiadopara su traslado.

5. Considere el valor máximo y el valor mínimo de transporte de la madera, en el supuesto que elcosto unitario es de 1.5 dólares por kilómetro y por tonelada de madera.

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II. Normas a ser trabajadas por los alumnos

1. Vocabulario de maderas según IRAM 95022. Ensayo de hendidura según NF B 51 – 011

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3. Ensayo de corte paralelo a las fibras según IRAM 9596

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4. Ensayo de dureza según IRAM 9558