Ing. Florencio Trujillo Cuellar

Propiedades de la Madera

Higroscopicidad

Anisotropía

Es Perecible

- Dimensionalmente Inestable.

- Comportamiento complejo.

- Vida útil limitada.

Organismos

biológicos en

busca de

nutrientes

MADERA

M.O.

(Nutrientes)

Medio Ambiente de Uso

Actividad

(Deterioro)

Resistencia

Factores que influyen en la resistencia biológica de la madera

Extractivos fenólicos tóxicos y repelentes.

Densidad Básica

Porosidad

%CH

Principales Compuestos Fenólicos

Durabilidad de Maderas Peruanas

Nombre Común Nombre Científico Clasificación

Vida Útil

Almendro

Ana Caspi

Cachimbo

Caimito

Caoba

Capirona

Chontaquiro

Cedro

Estoraque

Huayruro

Manchinga

Moena amarilla

Moena negra

Pumaquiro

Quillobordón

Cariocar coccineum

Eritrina falcata

Cariniana domesticata

Lucuma caimito

Swietenia macrophylla

Calycophyllum spruceanum

Diplotropis martiussii

Cedrela Odorata

Myroxylum balsamun

Ormosia coccinea

Brosimun alicastrum

Aniba amazonica

Ocotea licanioides

Aspidosperma macrocarpon

Aspidosperma vargassii

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

Nombre Común Nombre Científico Clasificación

Vida Útil

Shihuahuaco

Tahuari

Tornillo

Azucar Huayo

Diablo Fuerte

Ishpingo

Alcanfor

Copaiba

Bolaina

Cumala

Catahua

Huimba

Sapote

Comarouma odorata

Tabebuia serratifolia

Cedrelinga cateniformis

Hymenaea palustris

Podocarpus oleifolius

Amburana cearencis

Ocotea costulata

Copaifera officinalis

Guazuma crinita

Virola integrifolia

Hura crepitans

Ceiba pentandra

Matisia cordata

A

A

A

B

B

B

C

C

D

D

D

D

D

Más de 10 años

Más de 10 años

Más de 10 años

De 5 a 10 años

De 5 a 10 años

De 5 a 10 años

De 1 a 5 años

De 1 a 5 años

Menos de 1 año

Menos de 1 año

Menos de 1 año

Menos de 1 año

Menos de 1 año

Durabilidad de Maderas Peruanas

Vida Útil:

Es la duración estimada que un producto puede tener cumpliendo correctamente con la función para la cual ha sido diseñado.

En productos maderables, normalmente se calcula en años de duración.

Sin embargo, el producto puede continuar prestando servicio por un periodo de tiempo mayor, hasta que este ya no pueda cumplir con las exigencias de su uso (Tiempo de Servicio).

PRESERVACIÓN DE MADERAS

Definición:

Aplicación de técnicas de impregnación de productos tóxicos en la madera, con el objetivo de protegerla de organismos causantes de deterioro, prolongando el tiempo de uso de esta y su vida útil.

• Madera Preservada:

Madera efectivamente impregnada con productos tóxicos, en la cual se ha conformado un anillo protector profundo, de acuerdo al uso requerido y a las condiciones del lugar donde prestará servicio.

Usos de la madera tratada (según AWPA)

• Madera aserrada:

- Fuera del contacto con el suelo.

- En contacto con el suelo y humedad de la

intemperie, no estructural.

- Cimentaciones estructurales, puentes.

- En contacto con el agua salada.

• Contrachapado:

- Fuera del contacto con el suelo

- En contacto con el suelo y humedad de la

intemperie, no estructural.

- En contacto con el agua salada.

- Cimientos en condiciones severas.

Pilares:

- En contacto con la tierra y agua fresca.

- En agua salada.

- Peligro de ataque de Crustáceos.

- Peligro de ataque de Moluscos.

- Peligro de ataque combinado.

• Pilotes:

- Condiciones normales de servicio

- Posibles ataques de hongos xilófagos.

- Para edificios y construcciones.

• Postes:

- Palos de cerco redondos.

- Defensas de carretera.

- Redondo.

- Aserrado y escuadrado.

Usos de la madera tratada (según JUNAC)

Maderas al exterior, en contacto directo con el suelo.

Maderas al exterior, sin contacto con el suelo, en condiciones húmedas.

Maderas al exterior, sin contacto con el suelo, en condiciones secas.

Maderas en torres de enfriamiento.

Usos de la madera tratada (según INDECOPI)

- Madera expuesta a la intemperie en contacto con el suelo

- Madera expuesta a la intemperie sin contacto con el suelo

- Madera para interiores

PRESERVANTES PARA MADERA

Definición:

- Sustancias químicas que, aplicadas convenientemente a la madera, la protegen de la acción simple o combinada de sus enemigos naturales (JUNAC, 1988).

- Sustancia química capaz de prevenir o contrarrestar por un cierto periodo de tiempo la acción de organismos destructores de la madera (NTP 251.004).

Requisitos que debe cumplir un preservante

Seguro

Efectivo

Permanente

Económico

Seguro

Manipulación

Transporte

Aplicación

Almacenamiento

Uso de la madera tratada (inocuo)

Efectivo Toda sustancia que, administrada a un

organismo vivo (sistemas orgánicos, órganos individuales, tejidos, células, unidades subcelulares), tiene efectos nocivos como resultado de interacciones fisicoquímicas con sus tejidos.

Buena Penetración, conformación de un anillo protector.

Tóxico

Permanente

Fijación en la madera

Formación de precipitados tóxicos insolubles

No alterados por lixiviación, volatilización o cambios químicos.

Económico

El costo determina la utilización de la madera tratada.

Clasificación de los preservantes

Según su naturaleza:

- Orgánicos

- Inorgánicos

• Según su aplicación con solventes:

- Insolubles: Creosotas

- Oleosolubles: Pentaclorofenol (PENTA), Quinolinolato-8-de cobre (PQ8), Naftenatos, Oxido Tributil estañoso (TBTO).

- Hidrosolubles: Simples: ác bórico, bórax; Múltiples: ACC, ACA, ACZA, CCA, CCB, ACQ, CC

Preparación de la madera para el tratamiento preservador

1° Identificar las etapas del proceso de producción.

2° Definir el Método de impregnación en función de los requerimientos del producto, de las características del material a tratar y de la disponibilidad de recursos (elección del preservante).

3° Definir la ubicación del tratamiento de impregnación dentro del proceso de producción.

4° Definir los requerimientos del tratamiento preservador.

-Tratamientos para madera húmeda

-Tratamientos para madera seca.

5. Definir actividades a realizar:

• Descortezado: - Manual

- Mecánico

• Secado: - Natural

- Artificial

• Labrado y taladrado

• Incisiones

Secado natural

Apilado de madera en rollo

Tratamientos de Preservación Tratamientos sin presión:

Para madera seca: Brocha, rodillos, aspersión, inmersión breve, inmersión prolongada, baño caliente y frío.

Para madera húmeda: Difusión simple, doble difusión, ascensión de sales.

Tratamientos a presión:

Para madera seca, en autoclave: Célula Llena (Bethell), Célula vacía (Rueping, Lowry).

Para madera húmeda: Boucherie, prescap.

Inmersión:

Consiste en sumergir la madera en un líquido preservante, empleando recipientes para tal fin. Para ello se requiere de dispositivos que mantengan a la madera sumergida.

Requiere madera descortezada, con un contenido de humedad cercano al equilibrio higroscópico y libre de recubrimientos.

Según el tiempo de inmersión, pueden ser breves o prolongadas. Se recomienda para piezas acabadas de poco espesor a ser instaladas en lugares de poco riesgo.

Baño caliente y frío:

Es un tratamiento de inmersión en dos etapas:

1° Inmersión en preservante en caliente

2° Inmersión en preservante a temperatura ambiente.

La variación de la temperatura genera una succión que incrementa el nivel de absorción del líquido.

Requiere el uso de preservantes estables ante la variación de temperatura (orgánicos). Al incrementarse la temperatura, se debe considerar el riesgo de inflamación de los solventes utilizados.

Por lo menos, el tiempo del baño frío debe ser el doble del baño caliente. Por lo general el tiempo de baño caliente es de entre 4 a 8 horas en especies tropicales.

Ascensión de sales:

Se fundamenta en la absorción de líquidos a través de los capilares de la madera como consecuencia de la gradiente de humedad generada en el oreado.

Se requiere madera húmeda recién cortada y descortezada, empleado preservantes hidrosolubles.

Tratamientos con presión

Requisitos:

- Madera seca (25 a 28%)

- Sin corteza

- Etapa final de transformación

Equipo Básico:

Autoclave, tanque de almacenamiento (medida), tanque de mezcla, tanque de residuos, bomba de vacío, bomba de presión, bomba de circulación, carro porta carga.

Tratamiento de Bethell (Célula Llena)

Etapas:

- Vacío inicial: aprox. 600 mmHg, de 30 a 45 min.

- Llenado

- Presión: de 8 a 14 kg/cm2

- Recuperación

- Vacío final: aprox. 600 mmHg, de 10 a 15 min.

Tratamiento de Rueping (Célula Vacía)

Etapas:

- Presión preliminar de aire: de 4 a 5 kg/cm2

- Llenado

- Presión: de 8 a 14 kg/cm2

- Recuperación

- Vacío final: aprox. 600 mmHg, de 10 a 15 min.

Tratamiento de Lowri (Célula Vacía)

Etapas:

- Llenado

- Presión: de 8 a 14 kg/cm2

- Recuperación

- Vacío final: aprox. 600 mmHg, de 10 a 15 min.

Tratamiento de Boucherie (desplazamiento de savia):

Exclusivo para el tratamiento de albura de madera rolliza recién cortada y con corteza.

Se fundamenta en el desplazamiento de líquidos a través de los capilares de la madera al ejercer presión por uno de los extremos de esta.

La presión se puede ejercer por gravedad o mediante el uso de bombas.

Evaluación de la efectividad de los tratamientos de preservación

Parámetros de evaluación:

• Absorción

• Penetración

• Retención

Absorción:

Cantidad total de preservante que queda en la madera luego del tratamiento de impregnación (JUNAC, 1988).

Abs = (Pf – Pi) x %C

100V

Donde:

Abs : Absorción (kg/m3)

Pf : Peso de la madera después del tratamiento

Pi : Peso de la madera antes del tratamiento

%C : Concentración de la solución preservante

V : Volumen de la madera tratada

Clasificación de la madera según su grado de absorción

Grado de Absorción Abreviatura Absorción alcanzada

Absorción Alta

Absorción Buena

Absorción Mala

Absorción Nula

(AA)

(AB)

(AM)

(AN)

> de 10 kg de productos activos / m3

de 8 a 10 kg de productos activos / m3

de 4 a 8 kg de productos activos / m3

< de 4 kg de productos activos / m3

Penetración:

Profundidad alcanzada por el preservante en la madera tratada (JUNAC, 1988).

La evaluación de la penetración se realiza de preferencia en la sección media de la pieza tratada.

Si el preservante es incoloro, o no tiñe claramente a la madera, la observación se realizará con la aplicación de reactivos de coloración específicos según el caso.

Ensayo de penetración según el tipo de

preservante. Adaptado de ITINTEC 251.026 PRESERVANTE Método de Reconocimiento

Creosota Visual, sobre una superficie recién cortada. No

necesita ensayo de coloración.

Pentaclorofenol Visual, sobre una superficie recién cortada, si la

penetración queda claramente definida. En caso

contrario se realiza el Ensayo de Coloración

correspondiente.

Naftenatos de cobre Visual, sobre una superficie recién cortada, si la

penetración queda claramente definida. En caso

contrario se realiza el Ensayo de Coloración

correspondiente (para cobre).

Hidrosolubles Ensayo de Coloración, según el preservante

empleado (para cobre, arsénico, boro, etc).

Tipo de penetración en la madera

Factores que influyen en la efectividad de los tratamientos de preservación:

• La Madera:

- Características anatómicas (conductos)

- Propiedades físicas (DB, %CH)

• El Preservante:

- Viscosidad y Densidad

• Tratamiento preservador

Retención

Cantidad de sustancia activa retenida en la madera tratada (JUNAC, 1988).

Se determina mediante la aplicación de métodos químicos cuantitativos, espectrofotometría de absorción atómica, o por espectroscopia de rayos X, cuando el material impregnado está seco (Retención Real).

Es equivalente a la Absorción cuando se obtiene mediante cálculos de estimación (Retención Estimada).

Retención de componentes activos para los distintos preservantes para uso en exteriores:

Para madera al exterior, en contacto directo con el suelo:

- Creosota: 100 a 125 lt/m3

- Pentaclorofenol: 6.5 a 8 kg/m3

- Sales CCA: 8 a 12 kg/m3

- Sales CCB: 14 a 16 kg/m3

Para maderas al exterior, sin contacto con el suelo, en condiciones húmedas:

- Creosota: 60 a 80 lt/m3

- Pentaclorofenol: 4.5 a 5.5 kg/m3

- Sales CCA: 6 kg/m3

- Sales CCB: 8 kg/m3

Para maderas al exterior, sin contacto con el suelo, en condiciones secas:

- Creosota: 60 lt/m3

- Pentaclorofenol: 4.5 kg/m3

- Sales CCA: 6 kg/m3

- Sales CCB: 6 kg/m3

Tipos de Preservantes

1. Creosota.

Patentada como Dead Oil OF Tar por John Bethell en 1838, es un producto obtenido por destilación de alquitrán derivado de la carbonización de la hulla bituminosa (carbones minerales), comprendida principalmente de una fracción líquida entre los 210 y 355°C.

Características del compuesto: Toxicidad. Alta

Color. Marrón oscuro (por oxidación con el aire).

Olor. Fuerte y característico (alquitranoso).

Solubilidad. Buena en Cloroformo, tetracloruro de carbono, éter y alcohol absoluto.

Inflamabilidad. Alta.

Conductividad eléctrica. Mala.

Composición:

Es una mezcla compleja, constituida principalmente por hidrocarburos, ácidos y bases orgánicas.

Hidrocarburos aromáticos: hasta un 90% del volumen total. Comprende compuestos de varias series químicas como las del Benceno, Naftaleno y fenantreno.

Ácidos de alquitrán: hasta un 5% del volumen total. Comprende compuestos de varias series químicas como las del Fenol, xilenol y naftol.

Bases de alquitrán: hasta un 5% del volumen total. Comprende compuestos de varias series químicas como las piridinas.

Derivados:

Creosota líquida.

Mezclas de creosota. Uso de Petróleo (50% máx.).

Reforzadas. Mezclas de creosota con pentaclorofenol (2 – 5%).

Aplicación:

No se emplean solventes

Tratamientos de baño caliente y frío, y vacío-presión.

Características de la madera tratada:

Alta durabilidad contra hongos e insectos destructores. Color oscuro Olor desagradable El preservante exuda de la superficie de la madera cuando

es tratada por vacío-presión. Se reduce la corrosión y el desgaste mecánico por

lubricación. No permite la aplicación de pinturas o barnices con

facilidad.

Usos:

Postes, crucetas, durmientes, puntales, pilotes, muelles, cercos, madera para minas.

2. Compuestos Oleosolubles

Compuestos orgánicos introducidos al mercado mundial durante la década de los 1920’s en Alemania y posteriormente en Estados Unidos.

Características generales

Gran toxicidad

No corrosivos

No inflamables (solvente evaporado)

Buena penetración y fijación

Con el solvente adecuado, no alteran la apariencia de la madera.

La mayoría permite la aplicación de pinturas y selladores en la madera.

2.1 Naftenatos

Productos de la combinación del ácido nafténico, obtenido de la refinación del petróleo, con sales de elementos metálicos como cobre y zinc.

Características del compuesto:

Toxicidad. Alta

Consistencia: pasta gomosa o cerosa, no cristalina.

Presentación comercial. Al 60 - 80 % de concentración,

Color. Verde oscuro (naftenato de cobre), Amarillo tenue (naftenato de zinc).

Olor. Característico (desagradable).

Solubilidad. Buena en productos oleosos comerciales.

Estabilidad química. Buena.

Aplicación

En soluciones oleosas al 5% de concentración.

Tratamientos de inmersión prolongada, baño caliente y frío, y vacío-presión.

Características de la madera tratada:

Alta durabilidad contra hongos e insectos destructores, excepto termitas.

Color verde oscuro

Olor desagradable

El preservante exuda de la superficie de la madera cuando es tratada por vacío-presión.

No corroe los metales.

No permite la aplicación de pinturas o barnices con facilidad.

Usos:

Postes, crucetas, durmientes, puntales, pilotes, muelles, cercos, madera para minas. Principalmente es usado en el mantenimiento de embarcaciones de madera.

2.2 Pentaclorofenol (PENTA)

Compuesto formado por la reacción de cloro sobre fenol. A escala mundial, se fabricó en Estados Unidos en 1935 por Ira Hatfield at Monsanto Chemicals Co.

2.3 Oxido Tributil Estañoso (TBTO)

Descubierto en 1954 en Holanda, por Institute for Organic Chemistry. Es un compuesto complejo de alta fijación.

Características del compuesto:

Toxicidad. Alta para hongos e insectos xilófagos. Irritante para la piel y mucosas. Baja toxicidad en seres humanos.

Color. Parduzco. Olor. Característico, poco apreciable. Solubilidad: Moderada en compuestos oleosos. Insoluble en

agua. Estabilidad química. Buena.

Aplicación

En soluciones oleosas al 0.3% de concentración. Se suele aplicar en mezclas con otros productos para reforzar su toxicidad.

Tratamientos de aspersión, brocha, inmersión breve y prolongada, baño caliente y frío, y vacío-presión.

Características de la madera tratada:

Alta durabilidad contra insectos destructores. Debe ser reforzada para proteger a la madera de hongos xilófagos.

Con un solvente adecuado, no tiñe a la madera.

No presenta olor.

El preservante se fija bien en la madera.

Permite la aplicación de pinturas o barnices con facilidad.

Usos:

Pilotes, muelles, embarcaciones (mezclado con un buen repelente de agua) cercos, puentes, madera estructural, madera para construcción e interiores, muebles.

2.4 Quinolinolato 8 de cobre (PQ8):

Apareció por primera vez en Escandinavia durante la década de los 1920’s con el nombre de “Cuprinol”.

Características del compuesto:

Toxicidad. Alta para hongos e insectos xilófagos. No Irrita la piel y mucosas. Baja toxicidad en seres humanos, plantas y animales.

Color. Ligeramente amarillento.

Olor. Característico, poco apreciable.

Solubilidad: Buena en compuestos oleosos ligeros. Insoluble en agua.

Estabilidad química. Buena.

Volatilidad. A partir de los 300°C

Aplicación:

En soluciones oleosas al 5% de concentración. Se suele aplicar en mezclas con otros productos para reforzar su toxicidad, así como también, con sustancias repelentes de agua.

Tratamientos de aspersión, brocha, inmersión breve y prolongada, baño caliente y frío, y vacío-presión.

Características de la madera tratada:

Alta durabilidad contra insectos destructores. Debe ser reforzada para proteger a la madera de hongos xilófagos.

Tiñe a la madera ligeramente.

3. Compuestos Hidrosolubles

Compuestos inorgánicos constituidos por sales metálicas simples o múltiples. Aparecieron a inicios del siglo 20 y su uso se fue incrementando a medida que sus formulaciones permitían una mejor fijación en la madera.

Características generales:

En su composición intervienen sustancias fungicidas e insecticidas, además de elementos fijadores.

Se conoce perfectamente su formulación.

Se presentan en forma concentrada (polvo o pasta).

No aumentan la inflamabilidad de la madera

No emiten olores fuertes.

Permiten la aplicación de pinturas, lacas o barnices.

Algunos tiñen a la madera (verde azulado a marrón claro, según el producto empleado).

Causan hinchamiento en la madera recién impregnada.

Requieren un periodo de fijación lento (de 4 a 8 semanas)

La mayoría precipita por encima de 50°C.

3.1 Sales simples:

Generalmente se emplean como insumos para la elaboración de sales múltiples. Por su toxicidad específica, es común emplearlos bajo condiciones ambientales poco variables. Los principales son: Oxido de cobre (CuO) Sulfato de cobre (CuSO4) Carbonato de cobre básico (Cu2(OH)2CO3) Hidróxido de cobre (Cu(OH)2) Pentóxido de arsénico (As2O5) Acido arsénico (H3AsO4) Arseniato de sodio (Na3AsO4) Piroarseniato de sodio (Na4As2O7) Acido bórico (H3BO3) Cloruro de Zinc (ZnCl2) Oxido de Zinc (ZnO)

3.2 Sales múltiples Tienen en su composición, elementos fungicidas (cobre), insecticidas (arsénico, boro) y un fijador (cromo). Las características técnicas, así como la formulación de las sales se pueden encontrar en AWPA P5. Destacan las siguientes: Ácido de Cobre-Cromo (ACC) Arsénico-Cobre-Amoniacales (ACA)* Arsénico-Cobre-Zinc-Amoniacales (ACZA)* Cupro-Cromo-Arsenicales (CCA) Cupro-Cromo-Bóricas (CCB) Amoniaco-Cobre-Quat (ACQ)* (Quat: Cloruro didecil dimetil de amonio) Amoniaco-Cobre-Citrato (CC)* (*) Las sales amoniacales utilizan usa solución hídrica de amoniaco (NH3) como solvente.

3.3 Compuestos de Boro:

Inicialmente empleados como productos retardantes de fuego, posteriormente se demostró su poder tóxico contra insectos xilófagos.

Son empleados con la condición de que la madera preservada debe ser usada solo en lugares secos.

Pueden usarse de manera simple o combinada, preferentemente con Bórax para contrarrestar la corrosión. Los principales son:

Ácido Bórico (H3BO3) Óxido de Boro (B2O3) “Borax” Tetraborato de Sodio decahidratado (B4Na2O7.10H2O) Tetraborato de sodio pentahidratado (B4Na2O7.5H2O) Octoborato de sodio tetrahidratado (B8Na2O13.4H2O)