MADERASCaracterísticas y propiedades

PARTES DEL ÁRBOL

ES UN RECURSO NATURAL UTILIZADO POR EL HOMBRE DESDE SIEMPRE.

ES UNA FUENTE DE RECURSOS NATUTALES RENOVABLE (si se administra de forma sostenible).

ORIGEN DE LA MADERA:

El árbol es el órgano productor de la madera, proporciona la madera del tronco, ramas y determinadas raíces.

El desarrollo del árbol depende de la riqueza del suelo y el clima de la zona.

La madera es el esqueleto del árbol y su soporte, por ella circula la savia, y el agua y los minerales, que absorben por las raíces.

INTRODUCCIÓN

Es una sustancia fibrosa y dura que forma el cuerpo del árbol.

PARTES

Se compone de células microscópicas, los elementos esenciales son:

( 48% C, 38% O, 6% H y 10 % minerales).

• CELULOSA, sustancia muy resistente a agentes químicos, insoluble en casi todos los disolventes, inalterable al aire seco.

• LIGNINA, sustancia dura, que da rigidez y mayor dureza a la madera.

• Otras sustancias: RESINAS, ALMIDÓN, TANINOS, ACEITES, AZÚCARES, COLORANTES y ALCANFOR

COMPOSICIÓN

ESTRUCTURA DE LA MADERA

Si hacemos un corte transversal observamos (de fuera a dentro):

• La corteza, tejido impermeable que recubre y protege de los agentes atmosféricos (corteza externa) o permite transportar la savia (corteza interna).

• El cambium, formado por células que por división se transforman en nuevas células, xilema (cara interna) y floema (cara externa), dan lugar al crecimiento del árbol.

• La albura, madera joven recién formada, color más claro que el duramen.

• el duramen, madera ya hecha, con dureza y consistencia.

• la médula, meollo o corazón, forma un cilindro en el eje del árbol, células redondeadas, resinificadas y con muy poco agua.

TIPOS DE MADERAS

1. Según su dureza:

• Maderas blandas

• Maderas duras

2. Según el grado de humedad

• Maderas verdes (30-35% humedad), recién cortadas.

• Maderas desecadas (10-12% humedad), de forma natural, apilándolas de forma adecuada.

• Maderas secas (3% humedad), de forma artificial.

3. Según el proceso de transformación.

• Maderas sin labrar, sin transformación

• Maderas de rollo

• Maderas al hilo

• Maderas escuadradas en bruto

CLASIFICACIÓN

Coníferas, especies resinosas o de rápido crecimiento.

Ligeras y de constitución sencilla

Árbol de hoja perenne

Crecimiento rápido

Color cálido o claro

Fáciles de trabajar

Densidad < 600 kg/m3

Nudos frecuentes y pequeños.

Ejemplos: pino, ciprés, alerce, abeto rojo, cedro, álamo.

BLANDAS

Especies frondosas.

Poca resina.

Escasos nudos.

Gama de colores muy amplia.

Crecimiento lento, anillos muy juntos.

Son más difíciles de trabajar.

Árboles de hoja caduca

Ejemplos: castaño, roble, haya, nogal, encina, fresno, olmo, caoba.

DURAS

1. Densidad o peso específico, depende de su contenido en agua

• Densidad absoluta: 149 (varía poco de unas maderas a otras)

• Densidad aparente: depende de los poros (varía mucho)

2. Dureza: está relacionada con su densidad, es mayor cuando:

• Los árboles crecen más lentamente.

• Los árboles crecen en lugares cálidos

• Nos acercamos al centro del árbol

• La humedad es menor

3. Hendibilidad, facilidad con que se abren las fibras en sentido longitudinal.

4. Flexibilidad

5. Contracción, al perder el agua que posee.

PROPIEDADES

6. Conductibilidad, la madera seca es mala conductora de la electricidad, pero conduce mejor el calor.

7. Duración, depende de varios factores: la especie del árbol, la forma de obtención, el medio ambiente y las condiciones de trabajo, la intemperie y sus alternativas de humedad – sequedad.

8. Propiedades térmicas y acústicas que la hacen muy solicitadas.

9. Su facilidad en inflamarse y arder, la convierten en un defecto.

10.Buena resistencia a tracción, compresión, torsión, flexión, cortadura o torsión.

11.Buena tenacidad

12. Higroscopicidad, facilidad de absorber o desprender humedad dependiendo del medio en el que está situada.

PROPIEDADES

1. TALA, CORTE O APEO, cada árbol tiene su momento de tala (otoño o principio de invierno). Corte de las ramas y división en rollos, descortezado.

2. TRANSPORTE.

3. TROCEADO O DESPIECE (en el aserradero) se hace de manera que se produzca el mínimo desperdicio. Su objetivo es dividir en planos paralelos a su eje. Hay varios procedimientos:

Por escuadración, se obtiene una pieza de sección cuadrada.

Por planos paralelos,

Por cortes paralelos

Por cortes radiales

Método Cantibay

Despiece holandés

Despiece por hilos encontrados.

4. SECADO, puede ser natural, artificial o mixto.

OBTENCIÓN

DESPIECE POR ESCUADRACIÓN DESPIECE POR PLANOS PARALELOS

DESPIECE

DESPIECE POR CORTES PARALELOS DESPIECE POR CORTES RADIALES

DESPIECE

MÉTODO CANTIBAY DESPIECE POR HILOS ENCONTRADOS

MÉTODO HOLANDÉS

DESPIECE

1. AGLOMERADOS, virutas de madera adheridas entre sí con cola a presión (90% virutas – 10% cola). Diferentes medidas y grosores.

2. CONTRACHAPADOS, delgadas láminas de madera (chapas) unidas en capas, formando tablero estable y resistente.

3. TABLEROS DE FIBRAS, fibras molidas unidas entre sí sin utilizar cola o adhesivos, sino mediante las propiedades de la celulosa y la lignina.

4. CHAPADO, láminas u hojas de madera que se cortan de un rollo en capas muy delgadas y se usan con fines decorativos.

5. PASTAS DE MADERA, utilizadas para fabricar papel y cartón. Para la obtención de la pulpa se usan dos procesos:

Método mecánico

Método químico

DERIVADOS

DERIVADOS

TALADO

Se realiza con máquinas especializadas como las sierras mecánicas, que suelen ser con transmisión por cadena.

DESCORTEZADO

Los troncos pasan sobre unos rodillos que arrancan la corteza. La corteza no se tira se utiliza en combustible.

TRONZADO

Consiste en cortar los troncos a una longitud determinada. Si el tronco es pequeño se formaran tablones cuadrados. El serrin que se obtiene se usa para el papel y tableros de aglomerado.

ASERRADO

Tiene como misión la obtención de tablas y tablones para uso industrial.

SECADO

Antes de poder usar tablas y tablones es necesario reducir su grado de humedad hasta un valor inferior al 3%.

Al aire libre. Mediante hornos de secado.

CEPILLADO

Tiene como objetivo eliminar cualquier irregularidad y mejorar el aspecto final de la madera, dejándola a la medida requerida.

OBTENCIÓN

Una vez labrada o trabajada, debe sufrir tratamientos para protegerla de agentes externos:

• SULFATO DE COBRE, destruye los hongos, desaparece con el tiempo.

• CLORURO DE CINC, es muy activo y económico, permite la pintura posterior.

• AZUFRE DERRETIDO, insoluble en agua e inalterable, con lo que la madera queda protegida.

• CREOSATA, líquido oleaginoso derivado del alquitrán, para maderas a intemperie.

• RESINAS, buenas protectoras, antisépticas

• CAL VIVA, endurece la madera y preserva de la pudrición.

• ACEITE DE LINAZA, para maderas expuestas al aire o enterradas.

TRATAMIENTOS

PARTES DE LA MADERA

Hacia el interior del xilema se forma el duramen, compuesto por células inactivas, pero que mantienen la función de sostén.

PARTES DE LA MADERA

Otra de las características relevantes del árbol en su sección transversal son los denominados anillos de crecimiento (concéntricos), los cuales son apreciables a simple vista, dependiendo de la especie.

PARTES DE LA MADERA

En las coníferas se pueden apreciar dos bandas concéntricas, diferenciadas en los anillos de crecimiento. La banda más clara es denominada madera de primavera o temprana. La banda más oscura, más densa que la de primavera, es la madera de verano o tardía. En esta última, al llegar el receso invernal puede observarse la reducción de su crecimiento.

PARTES DE LA MADERA

Si amplificamos el anillo de crecimiento, podemos identificar la madera temprana, formada por células de mayor tamaño y la madera tardía, compuesta por células más concentradas.

PARTES DE LA MADERA

Las células en coníferas pueden medir de 3 a 5 milímetros de largo, dependiendo de la especie. En el caso de latifoliadas, el largo puede llegar a 1 mm.

MADERA DE CONÍFERA

MADERA DE LATIFOLIADA

PROPIEDADES

La madera es un material anisotrópico. Según sea el plano o dirección que se considere respecto a la dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el comportamiento tanto físico como mecánico del material, presenta resultados dispares y diferenciados.

Para tener una idea de cómo se comporta, la madera resiste entre 20 y 200 veces más en el sentido del eje del árbol, que en el sentido transversal.

EJE TANGENCIAL

El eje tangencial, como su nombre lo indica, es tangente a los anillos de crecimiento y perpendicular al eje longitudinal de la pieza.

EJE RADIAL

El eje radial es perpendicular a los anillos de crecimiento y al eje longitudinal.

EJE LONGITUDINAL

El eje longitudinal es paralelo a la dirección de las fibras y por ende, al eje longitudinal del tronco. Forma una perpendicular respecto al plano formado por los ejes tangencial y radial.

PROPIEDADES

La madera es un material higroscópico. Tiene la capacidad de captar y ceder humedad en su medio, proceso que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente. Este comportamiento es el que determina y provoca cambios dimensionales y deformaciones en la madera.

HUMEDAD La estructura de la madera almacena una importante

cantidad de humedad. Esta se encuentra como agua ligada (savia embebida) en las paredes celulares y como agua libre, en el interior de las cavidades celulares. Para determinar la humedad en la madera, se establece una relación entre masa de agua contenida en una pieza y masa de la pieza anhidra, expresada en porcentaje. A este cociente se le conoce como contenido de humedad.

HUMEDAD

Cuando la madera tiene un contenido de humedad bajo (el punto de saturación de las fibras es menor al 30%), se habla de madera seca. Sin embargo, para ser utilizada como material de construcción, y específicamente con fines estructurales, el contenido de humedad debe ser inferior al 15%.

DENSIDAD Densidad Anhidra: Relaciona la masa y el volumen de

la madera anhidra (completamente seca). Densidad Normal: Aquella que relaciona la masa y el

volumen de la madera con un contenido de humedad del 12%.

Densidad Básica: Relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen con humedad igual o superior al 30%.

Densidad Nominal: Es la que relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen con un contenido de humedad del 12%.

Densidad de Referencia: Aquella que relaciona la masa y el volumen de la madera ambos con igual contenido de humedad.

CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN

El secado de la madera por debajo del punto de saturación de la fibra, provoca pérdida de agua en las paredes celulares, lo que a su vez produce contracción de la madera. Cuando esto ocurre se dice que la madera “trabaja”.

CONTRACCIÓN EN PINUS RADIATA

EFECTOS DE LA CONTRACCIÓN

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

En estado anhidro y a temperatura ambiental, la resistencia eléctrica es de aproximadamente 1016 ohm-metro, decreciendo a 104 ohm-metro, cuando la madera está en estado verde. Esta gran diferencia se produce cuando el contenido de humedad varía entre 0% y 30 %, base para el diseño de los instrumentos eléctricos que miden humedad (xilohigrómetros).

PROPIEDADES ACÚSTICAS

La madera, como material de construcción, cumple un rol acústico importante en habitaciones y aislación de edificios, ya que tiene la capacidad de amortiguar las vibraciones sonoras.

Su estructura celular porosa transforma la energía sonora en calórica, debido al roce y resistencia viscosa del medio, evitando de esta forma transmitir vibraciones a grandes distancias.

PROPIEDADES TÉRMICAS

Conductividad es la capacidad que tiene un material para transmitir calor, y se representa por el coeficiente de conductividad interna; definido como la cantidad de calor que atraviesa por hora, en estado de equilibrio, un cubo de un metro de arista, desde una de sus caras a la opuesta y cuando entre éstas existe una diferencia de temperatura de 1 grado Celsius

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

La conductividad térmica se mide mediante un coeficiente de conductividad y está íntimamente relacionada con la densidad de la madera. Las cavidades celulares de la madera seca están llenas de aire, el cual es un mal conductor térmico. Por ello, las maderas de baja densidad conducen menos calor que las de alta densidad.

PROPIEDADES TÉRMICAS

Calor específico es definido como la cantidad de calor necesario para aumentar en 1 grado Celsius, la temperatura de un gramo de madera.

El calor específico en la madera es 4 veces mayor que en el cobre y 50% mayor que en el aire. No depende de la especie ni densidad, pero sí varía con la temperatura.

PROPIEDADES TÉRMICAS

La madera, al igual que otros materiales, se dilata o contrae al aumentar o disminuir la temperatura, pero su efecto es bastante menor, sin ser despreciable, en valores que representan 1/3 del acero y 1/6 del aluminio, aproximadamente.

PROPIEDADES MECÁNICAS

El conocimiento de las propiedades mecánicas de la madera se obtiene a través de la experimentación, mediante ensayos que se aplican al material, y que determinan los diferentes valores de esfuerzos a los que puede estar sometida.

El esfuerzo que soporta un cuerpo por unidad de superficie es la llamada tensión unitaria.

PROPIEDADES MECÁNICAS

El límite elástico se define como el esfuerzo por unidad de superficie, en que la deformación aumenta en mayor proporción que la carga que se aplica.

El esfuerzo necesario para solicitar un material hasta el límite elástico, determina la tensión en el límite de proporcionalidad, que es la carga máxima a que se puede someter sin que se produzcan deformaciones permanentes.

LÍMITE DE PROPORCIONALIDAD

COMPRESIÓN PARALELA

COMPRESIÓN NORMAL

FLEXIÓN Y DEFORMACIÓN

Deformación

Flexión

COMPRESIÓN, TRACCIÓN Y CORTE

TENACIDAD

CIZALLE

CIZALLE PARALELO TANGENCIAL

CIZALLE PARALELO RADIAL

CLIVAJE

TRACCIÓN PARALELA A LAS FIBRAS

TRACCIÓN NORMAL A LAS FIBRAS

DUREZA

Es la resistencia que presenta la madera a la penetración.

GEOMETRÍA

DEFECTOS: NUDOS

EFECTOS DE LOS DEFECTOS

La posición de este defecto es determinante en la magnitud de la alteración que causará en las propiedades resistentes.

Así, un agujero, dentro o cerca de un canto, afecta fuertemente la resistencia de tracción o compresión de una pieza solicitada por flexión.

En cambio, un agujero en el centro de la cara alterará más su resistencia de cizalle, cuando se aplica a ella el mismo esfuerzo de flexión.

DEFECTOS: RAJADURAS

DEFECTOS: GRIETAS

DEFECTOS: FIBRA ANGULADA

DEFECTOS:

Perforación: Galería u otro tipo de orificio producido por la presencia de insectos taladradores. En cualquier caso, la madera con este defecto debe ser desechada.

Pudrición: Degradación, descomposición y destrucción de madera por presencia de hongos xilófagos y ambiente húmedo. La presencia parcial de putrefacción implica una creciente reducción de la resistencia. No se debe utilizar como material de construcción.

DEFECTOS MENORES

Bolsillo de corteza: presencia de masa de corteza total o parcial comprendida en la pieza. Se conoce también como “corteza incluida“.

Bolsillo de resina: Presencia de una cavidad bien delimitada que contiene resina o tanino. Se conoce también como “bolsa o lacra”.

ACEBOLLADURAS

ALABEO

Deformación que puede experimentar una pieza de madera en la dirección de sus ejes, longitudinal y transversal o ambos a la vez, pudiendo tener diferentes formas: acanaladura, arqueadura, encorvadura y torcedura. Estos son defectos típicos por secado inadecuado.

DEFECTOS

CANTO MUERTO

MADERAS DE USO DEFINITIVO

Es aquella incorporada a la edificación, ya sea a nivel de estructura o terminaciones, cuyo objeto es cumplir con la vida útil establecida para el edificio, es decir, queda incorporada definitivamente a la construcción.

MADERAS DE USO TRANSITORIO

Cumple la función de apoyar estructuralmente la construcción del edificio, sin quedar incorporada a su estructura al finalizar la actividad. En esta categoría se encuentra, por ejemplo, toda la madera utilizada en encofrados para hormigón.

MADERAS DE USO AUXILIAR

Es aquella que cumple sólo funciones de apoyo al proceso constructivo. En esta categoría se pueden considerar, por ejemplo, la instalación de faenas, niveletas o tablaestacados, reglas y riostras de montaje, entre otros.

MADERAS ARTIFICIALES

Se consideran artificiales las obtenidas con maderas de baja calidad. Las ventajas son: economía, tamaño y variedad de grosores.

Los mas conocidos son: Contrachapado: Se obtiene encolando chapas de

madera en capas sucesivas Aglomerado: Se fabrica con virutas de madera

mezcladas con cola Táblex/DM: Se elabora con pulpa de madera

blanda sometida a altas presiones. Listonado: se fabrican con listones o tablas de

madera del mismo tipo, encolados y recubiertos

por ambas caras con chapas de madera.

CONSTRUCCIÓN PERMANENTE CON MADERA

CONSIDERACIONES GENERALES

Madera exenta de infestación como hongos e insectos.

Se permite cierto grado de ataque por insectos.

No se acepta madera con pudrición.

Madera de coníferas clases A o B o de calidad estructural.

CONTENIDO DE HUMEDAD

Contenido de humedad en equilibrio.

Si el contenido de humedad de la madera seca excede el 18% podrá usarse si el riesgo de pudrición es eliminado.

Almacenada y protegida contra cambios, humedad y daño mecánico de manera que cumpla la clase estructural.

Diferentes tipos de apilado. Secado al aire libre

Estufa de compartimiento de doble riel.

PROTECCIÓN A LA MADERA

PENDIENTE MÍNIMA DE LOS TECHOS

La superficie de los techos tendrán pendiente mínima del 3 %.

Deberán revisarse periódicamente.

1.6 TOLERANCIAS

Las tolerancias en las dimensiones de la sección transversal deberán respetar: NMX-C-244-ONNCE,

“Dimensiones de la madera aserrada para uso en la construcción.

Cuando se utilicen miembros de dimensiones distintas a las especificadas en la norma, las dimensiones de la sección transversal de un miembro no serán menores que las de proyecto en más de 3%.

1.7 TRANSPORTE Y MONTAJE Que no se produzcan

esfuerzos excesivos en la madera no considerados en el diseño.

Los miembros torcidos o rajados deberán ser reemplazados.

Los miembros que no ajusten correctamente en las juntas, deberán ser reemplazados.

Los miembros dañados o aplastados localmente no deberán ser usados en la construcción.

Deberá evitarse sobrecargar o someter a acciones no consideradas en el diseño a los miembros estructurales, durante almacenamiento, transporte y montaje.

2. RESISTENCIA AL FUEGO

2.1 MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA EL FUEGO

2.1.1 Agrupamiento y distancias mínimas en relación a protección contra el fuego en vivienda de madera.Norma NMX-C-145,

Resistencia al fuego de muros colindantes será de 1 1/2 hrs.

MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA EL FUEGO

Determinación de la resistencia al fuego de los elementos constructivos.

Características de quemado superficial materiales de construcción

PROTECCIONES Y/O SEPARACIONES ENTRE VIVIENDAS

Para proteger una vivienda contra el fuego, deben considerarse tres factores: La separación que debe existir con

respecto a la colindante. El diseño del sistema constructivo. Y por último, la posibilidad de usar

retardantes contra el fuego.

APROBACIÓN TÉCNICA

A. Calidad mínima de la madera

B. Garantizar su protección contra insectos, fuego, pudrición

Sistema Constructivo de Plataforma

NORMAS CON QUE SE OTORGA APROBACIÓN TÉCNICA

C. Acabados en azoteas: Impermeabilizante:

Emulsión asfáltica, fibra de vidrio y capa de fieltro.

Revestimiento: Teja de barro o teja de loseta de cartón asfáltico.

D. Se requiere plafón con: Panel de yeso o malla

metálica con aplanado de yeso, cemento arena.

NORMAS CON QUE SE OTORGA APROBACIÓN TÉCNICA

E. Muros corta-fuego de mampostería: De h=1.00 m sobre nivel de

azotea. F. Garantizar el sello de la

junta de construcción. G. Garantizar que la red de

agua potable cuente con una reserva que permita el combate de incendios.

H. Diseño estructural conforme al reglamento y las N.T.C. Se considera la presión del viento máximo de la localidad.

Muro Corta Fuego

Viviendas de madera

Corte

NORMAS CON QUE SE OTORGA APROBACIÓN TÉCNICA

Ductos y cableados de instalaciones eléctricas de dos tipos: Tubería metálica pared

delgada y conductores normales.

Tubería de Polyducto y conductores antiflama.

Colocación de triplay en armaduras

CONECTORES PARA ESTRUCTURAS DE

MADERA PERMANENTESEl objetivo en el uso de los conectores es resistir y transmitir las cargas que afectan a la estructura de madera, desde los techos, paredes y entrepisos hasta la base.