Madera Laminada

5/16/2018 Madera Laminada - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILEESCUELA DE ARQUITECTURA

MADERA LAMINADA

PROFESOROrlando Vigouroux



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ÍNDICE

1. Maderas Laminadas

- Las maderas- Los adhesivos- Aplicaciones / arquitectura

/ mobiliario

2. Procesos Productivos / Fabricación industrializada y artesanal de laminados

- Espacio físico

- Almacenamiento- Clasificación y preparación de las maderas- Matricería y prensas- Laminado- Terminaciones y ajuste de piezas- Clasificación- Tratamiento de superficies- Ensayos

3. Anexo normativa chilena

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1 / M A D E R A S L A M I N A D A S G E N E R A L I D A D E S

La madera laminada es un producto de uso estructural, se fabrica bajo condicionestécnicamente controladas mediante la unión de piezas de madera aserrada de distintos

largos y secciones transversales iguales. El uso de adhesivos permite el uso de tablascortas y angostas, que unidas eficientemente, pueden conformar piezas estructurales demayor espesor, largo, ancho y de formas no restringidas, por ejemplo, piezas curvas quepermiten la construcción de estructuras complejas, de gran belleza y excelentespropiedades estructurales.

1. LAS MADERAS

En general en la construcción de laminados se puede utilizar cualquier especie de madera, lascaracterísticas a considerara dependen de las exigencias que las estructuras requieran, como porejemplo, resistencia mecánica, apariencia estética, costos, disponibilidad en el mercado, etc.

Las especies más utilizadas en chile son las coníferas, especialmente el pino radiata, además delatí foliadas seleccionadas por su valor estético.

2. LOS ADHESIVOS

Los tipos de adhesivos deberán considerarse de acuerdo con el uso que se le dará al elementoterminado.

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Los adhesivos para madera se pueden clasificar atendiendo a la característica o naturaleza desu componente principal, los más utilizados son los adhesivos a base de resinassintéticas:

- Termofraguables / son aquellas cuyo proceso de fragüe se realiza en relación con lacantidad de calor aplicado.urea- formaldehído, fenol- formaldehído, resorcinol-formaldehído, melamina-formaldehído. Losde resorcinol y de fenol formaldehído son los más durables e indestructibles y se recomiendanpara estructuras exteriores o en amientes bajo exigencias severas. Los adhesivos de melaminay de urea son de menor duración, siendo recomendados su uso en espacios interiores.- Termoplásticas / colas en base a emulsiones de acetato de polivinilo. - Combinaciones / la combinación de diversos tipos de adhesivos logra un perfeccionamientoy aprovechamiento de las mejores propiedades de cada uno de los componentes.

Propiedades de los adhesivos

Adherencia mecánica /El adhesivo se encuentra en estado de fluido, por lo tanto, se introduce en las cavidades de laestructura de la madera y luego se solidifica. La resistencia mecánica se produce debido al

entrelazamiento mutuo de dos sólidos fuertes (madera y cola).Adherencia específica /Este tipo de adherencia se debe a las fuerzas de atracción molecular entre el adhesivo y lassuperficies unidas, que es independiente de que el adhesivo penetre o no en los cuerpos que sevan a unir. Se relaciona con la atracción entre las moléculas y los átomos, debido a fuerzas denaturaleza eléctrica.

En el caso del pegado de dos piezas de madera, existe una combinación de los dos tipos deadherencia, lo que hace que la unión sea más resistente.La mayoría de los adhesivos actuales exigen que las superficies a unir sean planas y pulidas,es estos casos las adherencia específica es más fuerte que la adherencia mecánica.

2. APLICACIONES DE MADERA LAMINADA

A r q u i t e c t u r a

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La técnica de laminado de maderas se ha utilizado durante años en la fabricación demuebles, embarcaciones, artículos deportivos y otros productos, pero su utilización enestructuras se inicia en Suiza a principios del siglo XX. Estas estructuras se han arraigado enla tradición constructiva de los países del norte de Europa, Estados unidos y Canadá, debido a

que sus condiciones geográficas han permitido el desarrollote una importante industriaforestal.

En Chile, durante el último período, se ha intensificado su uso en arquitectura encontrandograndes empresas que ofrecen la tecnología adecuada para estos procesos de fabricación, lascuales cumplen con las normas nacionales e internacionales de producción, seguridad ypreservación medio-ambiental. La madera laminada proviene de los bosques de pino radiata,material renovable y con excelentes propiedades mecánicas, resistencia sísmica, y óptimaresistencia a la acción del fuego.

Ventajas comparativas del uso de madera respecto a otros materiales

- Renovable.- Acumulador natural de energía solar.- Necesita poca energía en sus procesos de transformación.- No productor de agentes contaminantes.- Completamente reutilizable o reciclable.

Ventajas comparativas de la madera laminada respecto a otros sistemasconstructivos

Liviandad / permite construir estructuras de reducida inercia, importante en países denaturaleza sísmica. Tiene un peso específico de 500 kg/m3 , comparativamente inferior alacero y el hormigón , permitiendo reducir el costo de las fundaciones o construir en terrenosmenos resistentes.

Flexibilidad / permite diseñar elementos de diversas formas y cubre grandes luces sinapoyos intermedios.

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Aislante térmico y acústico / su conductividad o transmitancia térmica es muy inferior ala de otros materiales otorgando excelentes condiciones aislantes. Además, es aislante a niveleléctrico y magnético. Ambos factores contribuyen a obtener espacios confortables y seguros.

Resistencia química / no reacciona con agentes oxidantes o reductores generando granresistencia en ambientes ácidos o alcalinos.

Imagen / la madera laminada permite construir elementos estructurales de gran valorplástico, en los cuales la sección transversal puede variar de acuerdo con los esfuerzos a loscuales queda sometido el elemento terminado.

Homogeneidad / la gran variabilidad de las características de la madera aserrada, desdeun punto de vista mecánico, son penalizadas excesivamente en las normas. Al trabajar conmaderas laminadas sus características se ponen a la altura de materiales más homogéneos,como el hormigón armado y el acero, aprovechando al máximo las características ypropiedades de la madera, minimizando sus limitaciones y defectos.

Dimensiones / con madera laminada las dimensiones que se pueden obtener son mayoressi se comparan con maderas aserradas.

Facilidad de montaje / las estructuras de madera se instalan en la obra totalmenteterminadas, simplificando considerablemente el proceso de montaje y acortando los plazos deentrega de la misma. Además, debido a la liviandad de estas estructuras el montaje sesimplifica y no se requieren equipos de alto tonelaje.

Mantenimiento y duración / la madera laminada se mantiene inalterable a lo largo deltiempo, sin perder ninguna de sus propiedades y sin sufrir dilataciones, lo que permite que las

estructuras duren más tiempo.Resistencia natural al fuego / los elementos estructurales tienen una destacableresistencia al fuego, alcanzando F 30 sin problemas. En un incendio, la madera laminada nocolapsa, dado que tiene una tasa de carbonización muy lenta (0,7 mm/min) y la gradiente detemperatura entre el exterior e interior hace que el elemento mantenga su capacidad deresistencia por más tiempo.

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Resistencia a la corrosión / Esta es una característica muy importante, en especial,cuando el ambiente es agresivo, como en zonas costeras, en ambientes húmedos o en casode procesos industriales que producen vapores o gases ácidos.

Desventajas comparativas respecto a otros materiales utilizados enconstrucción

/ La madera laminada de debe ser protegida de la acción del agua y de los rayosultravioleta. Es un material anisótropo que se resiente con el medio ambiente por sunaturaleza higroscópica, por lo cual se encarece su mantención.

/ Comparada con la madera aserrada sin laminar, la laminada de igual dimensión esmás cara, especialmente si es una viga recta. En vigas curvas ya no es posibleestablecer esta comparación. El costo más elevado esta determinado por el mayornúmero de procesos productivos, al factor de pérdida durante su fabricación (30 % a50%, tanto en madera como en adhesivos), en cual se produce debido a las uniones

en los extremos, las terminaciones y a consideraciones de diseño.

/ En su fabricación se requiere de equipos, técnicas y mano de obra especializada, loque sumado a su alto costo, ha contribuido a dificultar su uso más masivo.

Tipos de estructuras

1. Vigas rectas de secciónconstante / son las más baratasde producir, independientemente de

las sección transversal, llegandohasta luces de aproximadamente 30mts.

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2. Vigas de sección variable /son de aspecto agradable yeficientes desde el punto de vistaestructural, ya que la sección puede

variar de acuerdo con el esfuerzo alque sea sometida la viga.

3. Arcos / la construcción dearcos es muy eficiente a partir deláminas delgadas. Por dificultadesen su transporte se diseñandependiendo de la luz en 1, 2 omás partes (biarticulados,triarticulados). Habitualmente lasuniones entre partes se hacen

mediante planchas metálicas.

4. Marcos / los más habituales sonlos marcos triarticulados, quesoportan mayores esfuerzos deflexión que los arcos.

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M o b i l i a r i o

La utilización de laminados el la producción de mobiliario aporta un alto nivel plástico a los productos,empleando una estética de organicidad racionalizada, refinamiento constructivo, cuidado en el detalle

y calidez. Este proceso es liderado a partir de 1936 por Alvar Aalto, arquitecto y diseñador finlandés,quien conservando los rasgos formales del mobiliario art nuveau de Thonet reemplaza los caños porplanchas curvadas y contracurvadas de abedul. El cambio tecnológico impulsado por Alvar Aaltosiguió desarrollándose por otros diseñadores, por ejemplo, Jacobsen, quienes crearon muebles demadera laminada eminentemente prácticos para la fabricación en serie.

En la actualidad los laminados de madera utilizados para partes y piezas de muebles son el productode la unión de delgadas láminas de tulipas de diversas especies de maderas mediante el uso deadhesivos y cuya forma definitiva se obtiene mediante matrices.

La tulipa (chapa) es una lámina de madera que se obtiene mediante un proceso de bobinado deltronco del árbol. Posee buenas propiedades mecánicas en la dirección paralela de las fibras de la

madera. Las tulipas se encuentran en distintos formatos industriales, siendo el más habitual el de2.25 mt. de largo x 1.3 mt. de ancho, donde la mayor variabilidad se encuentra en los espesores, loscuales van desde 1mm. a 2mm.La diferencia en la dimensión de la madera a laminar _maderos y tulipas_ marca una diferenciaimportante entre estructuras para edificaciones para mobiliario.

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Los adhesivos utilizados, al igual que para sistemas estructurales, son: resorcinol formaldehído, ureaformaldehído, caceína, pero mayoritariamente PVA o cola fría, ya que forma uniones rígidas de altaresistencia, no contiene solventes, resiste sobre 80 °C y es fácil de usar.

En el diseño y producción de partes y piezas para mobiliario se distinguen dos formastradicionales de laminar maderas:

Proceso de producción de tulipas a partir de troncos de pino radiata

1. Postes laminadosConsiste en la unión de tulipas de madera, todas en sentido paralelo a fibra. La dimensión delas tulipas que se utilizan genera como resultado una pieza muy esbelta (poste), de altaresistencia mecánica a la flexión y el pandeo debido a que la dirección de la fibra actúa en el

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sentido del esfuerzo al cual esta siendo sometida la pieza. Por ello sus aplicaciones máscomunes son en estructuras de sillas y productos afines.

2. Planos contrachapadosConsiste en la unión de tulipas de madera, cuyo sentido de las vetas se disponen en direcciónperpendicular entre una y otra capa. La dimensión de las tulipas define planos, donde anchos

y largos son semejantes en su medida. En esta configuración la resistencia estructural laaporta el cambio de dirección en el sentido de la fibra, del mismo modo que actúa un tableroterciado.Sus aplicaciones más comunes son en cubiertas, asientos y planos laterales de muebles, queestructuralmente cumplen un rol secundario.

Ventajas

- Permite construir elementos estructurales de gran valor estético, en los cuales la seccióntransversal puede variar de acuerdo con los esfuerzos a los cuales queda sometido elelemento terminado.

- Permite diseñar elementos de múltiples formas y mucho más livianos que estructuras deigual flexibilidad, como lo son los tubos y perfiles metálicos.

- Puede utilizarse en elementos secundarios, como por ejemplo asientos y cubiertas,aportando una calidez, suavidad y textura amables al contacto directo con el cuerpo. Porello se ha convertido en un muy buen sustituto de otros materiales.

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ARMCHAIR /AALTO 1932

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Desventajas

- En comparación con la madera aserrada sin laminar, la madera laminada es más caradebido al mayor número de procesos involucrados en su producción. A esto se suma un alto

factor de pérdida durante la fabricación, en cual se produce debido a la necesidad de hacerdespuntes, rebajes y perforaciones en las piezas terminadas.

- En su fabricación se requiere de equipos, técnicas y mano de obra especializados.

En el mercado nacional la mayor cantidad de tulipas comercializadas son de ulmo y tepa y seencuentran disponibles en las zonas productoras de maderas del sur. En Santiago ladisponibilidad de tulipas es muy reducida, por lo cual los fabricantes de muebles debentraerlas a pedido y en grandes cantidades, muchas veces sin poder solicitar especiesespecíficas, sino que de acuerdo con la disponibilidad que los productores tienen en stock.Las tulipas también pueden producirse de manera alternativa al interior de las industrias a

partir del corte de maderos de secciones mayores, pero esto aumenta la cantidad deprocesos en la línea de producción, encareciendo el costo final del producto.

2 / PROCESOS PRODUCTIVOS

F a b r i c a c i ó n i n d u s t r i a l i z a d a y a r t e s a n a l d e p i e z a sl a m i n a d a s

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El conocimiento sobre estas tecnologías se ha adquirido mediante a visitas en empresas delrubro, como son Laminados Garrido y Moreno y Curvatec, ambas dedicadas a la producción departes y piezas para mobiliario.Paralelamente, se realizó el estudio de los procesos de producción de madera laminada a nivelartesanal haciendo el seguimiento de la fabricación de una línea de juguetes desarrollada porlos estudiantes de octavo semestre de Diseño Industrial, en el taller de prototipos de laEscuela Diseño de la Universidad Tecnológica Metropolitana.

Características del espacio físico

En las industrias visitadas los espacios de fabricación se encontraron especialmenteorganizados. Su diseño esta influenciado, en forma particular, por el tipo de producto que sefabrica. Sin embargo en toda fábrica bien organizada será fundamental considerar variablescomo:

- el control de temperaturas y humedad, a fin de asegurar que la madera aserrada, antes delaminar, se mantenga en óptimas condiciones, considerando un rango de temperatura

adecuado entre 16º y 20º C y una humedad relativa entre el 55 y 65%.

- considerar es el costo de traslado de las piezas en proceso de producción dentro de lafábrica, motivo por el cual la ubicación de la maquinaria en los lugares de trabajo deberá serseleccionado de tal manera que presente facilidades para el desplazamiento interno y externode los productos que se fabrican. Es posible fabricar madera laminada en recintos reducidos,aunque tiene la desventaja de que se presentan limitaciones en la manufactura de cierto tipode piezas de mayor tamaño.

En base a este criterio de eficiencia, la mayoría de las fábricas se organizan en tres seccionesprincipales, ligadas relacionadas a través del sistema de flujo de las piezas en producción:

- área de almacenamiento de materias primas- área de encolado, prensado y fraguado- área de terminaciones

Taller de prototipos

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Este lugar cuenta con tecnología e infraestructura principalmente orientada a laproducción en madera.El galpón que alberga este taller, es compartido por alrededor de 100 estudiantes queasisten de acuerdo con un calendario de turnos, existiendo una diversidad de productosen proceso de producción simultánea, muchas veces utilizando tecnologías diversas.El taller no fue especialmente acondicionado como una línea de producción para los

juguetes de madera laminada, por ello no es posible definir una distribución espacial de lamaquinaria en relación con este proceso. La organización se realiza de acuerdo con lascaracterísticas del galpón que aloja el taller. En su primer nivel se dispone la maquinaria y elpañol de herramientas; en su segundo nivel, los banquillos de trabajo y la cámara de pinturas.En este lugar no existe ningún tipo de control de temperatura ni humedad ambiente.Debido a la mala aislación térmica de la estructura metálica, la temperatura promedioes de 32ºC, la cual no es la óptima para desarrollar procesos de laminado.

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1. ALMACENAMIENTO

En toda fábrica el proceso comienza con el almacenamiento de la madera seca. La industriapuede contar con sus propios secadores para tener permanentemente madera de niveles dehumedad constantes, lo que previene fallas como rasgaduras, torceduras, aparición de hongos,etc. Se establece que la condición óptima de humedad de la lámina de madera que se laminará

debe ser superior a un 16% , y que así mismo, el rango de variación entre láminas de un mismoelemento no deberá ser mayor a un 5%.

En el caso de la producción de los prototipos de los juguetes de madera laminada, las tulipas detepa y ulmo (*) fueron aportadas por los estudiantes. Estas fueron traídas desde Chiloé, por ellono estuvieron largo tiempo almacenadas en el taller de prototipos, el cual no cuenta con lascondiciones de humedad recomendadas.

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Taller de prototipos / Escuela de diseño / UTEM



Debido a la exposición de las tulipas al calor ambiente por un período de tiempo prolongadoestas perdieron humedad, lo que produjo muchas rasgaduras en el sentido de la veta almomento de laminar.

(*) Formatos:30 cm. X 225 cm. / 38cm x 225 cm. / 48 cm. x 225 cms.espesor: 1,2 y 1,5 mm.Precios referenciales:

1mt2 Ulmo /1,5 mm de espesor: $5211mt2 Tepa /1,5 mm de espesor: $600

2. CLASIFICACIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS MADERAS

El principal criterio de clasificación y selección de las maderas que se utilizarán se relaciona conel contenido de humedad óptimo. Este es aquel que produce la unión encolada más resistente yque al ser incrementada por el agua del adhesivo, se acerca lo más posible al contenido dehumedad de equilibrio que tendrá el elemento laminado cuando este en servicio. Si lasmaderas utilizadas en el laminado poseen diversos contenidos de humedad deberánhomogenizarse, para evitar que se produzca un cambio en su comportamiento, ya que

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terminaría por destruir la línea de adhesivo. El control de contenido de humedad es posible dehacer con un xilohigrómetro.

Se debe tener la precaución de seleccionar tulipas que tengan pocas imperfecciones, comonudos que disminuyen su resistencia o rasgaduras, que al momento de curvar en la matrizterminen por partirla completamente.

Una vez seleccionada la madera que se utilizará esta se dimensiona de acuerdo con losrequerimientos del diseño de las piezas. El corte de las tulipas y chapas generalmente se realizacon una guillotina de sistema hidráulico que permite la bajada de la hoja que va cortando, enforma precisa, chapas y tulipas de madera.Si los anchos de las tulipas disponibles no son suficientes se realizan uniones de canto entreellas. La unión se realiza mecánicamente mediante un hilo plástico que es fundido entre lasmaderas.

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Nudos Rasgaduras



En el taller de prototipos, las tulipas fueron seleccionadas por los estudianteseliminando nudos y manchas producidas por hongos, las cuales incidirían en laapariencia final de los prototipos.

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Guillotinas para tulipas y chapas

Máquina para unión de tulipas



El proceso de corte de las piezas, de acuerdo con las dimensiones requeridas por losdiseños, se realizó utilizando una sierra huincha o bien un cuchillo cartonero,dependiendo del espesor de la tulipa.

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Cabe destacar que, a diferencia de lo ocurrido en la producción demobiliario el laminado de piezas estructurales para edificios se inicia

con la clasificación y selección de materias primas de primera calidad,cautelando que las maderas cumplan con lo establecido en la normativachilena NCH 2148, NCH 2150 y NCH65, sobre los requerimientos demadera laminada estructural, clasificación mecánica del pino radiata ytensiones admisibles para maderas laminadas (ver anexo n*1). Una vezseleccionada la madera aserrada es cuidadosamente escuadrada. Pormotivos de secado y economía se ha llegado a la conclusión que elespesor de las tablas para laminar sistemas estructurales debe estar

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Sierra huincha Cuchillo cartonero



entre las ¾” y 2 “. Si el ancho de las tablas es mayor a 6”, no se deberáusar un espesor mayor a 37 mm. Si la humedad es alta se recomiendaque el espesor sea menor a 37mm. sin importar el ancho de la tabla. Loslargos serán variables de acuerdo con el diseño de la pieza que se deseeconstruir.Entre el cepillado de las tablas y su encolado debe mediar un tiempo noinferior a 24 hrs., tiempo que se podrá reducir a 12 hrs. en caso de utilizarmaderas impregnadas.Una vez seleccionada la madera, el primer proceso consiste en eliminarlos defectos naturales de las tablas, como nudos que atraviesan suespesor, rasgaduras, torceduras, etc. las cuales incidirán en la resistenciamecánica y apariencia de las piezas terminadas.

3. MATRICERÍA Y PRENSAS

Las matrices son piezas construidas a modo de molde, mediante el cual se aplica una presiónuniforme a la suma de tulipas que componen la pieza laminada. El tipo de matrices y prensas autilizar debe ser tal que el elemento a fabricar resulte con la forma deseada. La forma y métodode prensado depende del tipo de producción, del espacio útil disponible en la fábrica y del

rendimiento o producción que se desea obtener.En la fabricación de mobiliario se utilizan diversos tipos de matrices y comúnmente no existengrandes diferencias entre las que son utilizadas industrial y artesanalmente. Se encuentranconstituidas, en su forma más simple, por un determinado número de costillas de tablerosaglomerados o terciados dispuestos paralelamente, los cuales darán la forma definitiva allaminado. Se construyen en dos o más partes (hembra – macho) entre las cuales se presiona elconjunto de láminas de madera encoladas. A las costillas de la matriz se aplica una lámina delatón en los cantos que estarán en contacto con las tulipas, protegiendo la madera ypermitiendo desmoldar la pieza de la matriz fácilmente. Existen, también, algunas prensas deuso industrial en las cuales el latón de la matriz actúa como conductor de la radiofrecuenciaque emite la prensa para acelerar los procesos de fragüe (ver más adelante).

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Las matrices deben ser diseñadas considerando un aumento de tamaño respecto a la pieza quese desea laminar en ella, tanto en su largo, alto y ancho. Esto debido a que, al estarpresionadas, las maderas tienden a desplazarse en el interior aumentando el tamaño de la

pieza laminada, en relación con el tamaño de las tulipas que la componen. Además el aumentode tamaño de la matriz contribuirá a lograr una presión constante que alcance los bordesexteriores de las maderas encoladas.

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Matriz para bar / Empresa Curvatec Pieza terminada



Las matrices deberán ser de muy buena factura en sus terminaciones, ya que por efecto de lapresión, cualquier descuadre, torcedura o elemento sobresaliente quedará marcado en la piezaque se laminará en su interior.

En su diseño se deberá considerar espacio para alojar y manipular elementos de aprete comotuercas, hilos y/o prensas que lleguen a todos los extremos de la pieza para lograr una presiónhomogénea.

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MATRICES EMPRESA CURVATEC

Se aprecian los recubrimientos metálicos entre ambas partes de las matrices



Las matrices también pueden construirse en base a elementos metálicos soldados de acero,siendo ambos igualmente eficientes, pero su costo es más elevado.

Ejemplos de matrices utilizadas por estudiantes.

1. Matriz cerrada / sistema macho _ hembra / Apriete con prensas ysargentos entre ambas piezas

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2. Matriz cerrada / sistema macho _ hembra / Sistema de presión con pernosincorporados en matriz

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3. Matriz abierta, una pieza / sistema de prensión mediante elementos fijos ypernos

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4. Matriz abierta, una pieza / sistema de prensión mediante prensas ysargentos

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4. Matriz abierta de costillas, una pieza / sistema de prensión medianteprensas

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Para la producción de elementos estructurales lineales de gran escala,como vigas, el sistema tradicional de matricería consiste en guíasmetálicas fijas al piso, de largos variables dependiendo de lasdimensiones de las tablas que se laminarán. La presión se aplica

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lateralmente mediante un sistema de prensas regulables que desplazanlas guías en sentido contrario generando la presión necesaria.

4. PREPARACIÓN Y APLICACIÓN DEL ADHESIVO

El adhesivo seleccionado deberá mezclarse correctamente, siguiendo las instrucciones delfabricante y debe hacerse con la suficiente anticipación, de modo que al iniciar el proceso deencolado se encuentre apto para su uso.

Existen diversos métodos para esparcir el adhesivo, como por ejemplo, brochas, rodillos,pistolas o esparcidores mecánicos. Para cada tipo de adhesivo existe un esparcido óptimo, conel cual se obtiene un mayor rendimiento en la aplicación de una capa homogénea y delgada. Enun esparcido simple solo se encola una cara y en un esparcido doble se encolan ambas carasde la madera. En procesos industrializados se realiza una aplicación mecánica de la ureaformaldehído, a través de rodillos que se deslizan por ambas caras de la tulipa.

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Rodillos para aplicación de adhesivo ambas caras Aplicación manual con brocha



El adhesivo utilizado mayoritariamente en la fabricación de mobiliario (industrial yartesanalmente), es la cola fría (PVA). La cantidad a aplicar depende de la capacidad deabsorción de la madera, pero en promedio tiene un rendimiento aproximado de 180 a220 g/m2. En el caso de las superficies con mayor rugosidad resulta convenienteaplicar más cola o encolar ambas caras, a fin de alcanzar un mejor humectado y unóptimo rellenado de las irregularidades.

Si debido al grado de absorción de la madera se requiere aplicar una segunda capa deadhesivo, se debe tener la certeza que la primera está absolutamente seca.En períodos de frío se debe tener la precaución, de no emplear cola fría a temperaturasambientales inferiores a 5 ºC, pues esto se puede traducir en un atizamiento deladhesivo (formación de polvillo blanco), no lográndose un fragüe con la resistenciaesperada. Si esto ocurriera, es posible recuperar el adhesivo teniendo la precaución decalentar la cola a baño maría hasta llegar a una temperatura aproximada de 20 ºC.Se recomienda evitar encolar con temperaturas superiores a los 25º C, debido a que eladhesivo podría fraguar antes de acomodar correctamente las láminas de madera en el molde.

5. LAMINADO Y PRENSADOEl laminado consiste en la unión de una serie de tablas de madera, encoladas en adhesivo, lascuales se ponen sobre las matrices y luego se prensan hasta que la línea de adhesivo hayafraguado. La unión de las maderas puede ser a través de sus caras, cantos o extremos,manteniendo la fibra en una misma dirección. Las uniones de canto entre láminas se llevan acabo con el sistema finger-joing.

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Sistema de rodillos para aplicación de adhesivo



El estado de las superficies a encolar deberán ser suaves, cepilladas, sin lijado, libres de fibraslevantadas, polvo, aceites y resinas para lograr un buen comportamiento del adhesivo.

Debido a las posibles contracciones y expansiones de la madera es recomendable que losanillos que forman las vetas de las tablas se coloquen formando ángulos diferentas respecto ala superficie de cada trozo de madera.Se debe tener la precaución de cubrir con desmoldante las superficies de la matriz que estaránen contacto directo con la madera, para evitar que estas se peguen a ella.La presión puede ser aplicada por distintos medios, ya sean prensas hidráulicas, neumáticas omanuales; lo importante es que la presión sea aplicada en forma pareja y no excesiva.

Si la presión se aplica manualmente, existen diversos modos de apriete. Por ejemplo, en lasmatrices se deberán dejar las tuercas, golillas y tensores convenientemente dispuestos, de talforma que los elementos de apriete sean puestos lo más rápidamente posible una vez que se

haya colocado la última lámina de madera. Un operador debe fijar la tuerca fija y el otroaplicar la presión a la tuerca móvil con una llave de torque u otro elemento adecuado.

También pueden utilizarse prensas. Por lo general no deberán distanciarse a más de 35 cms. enelementos rectos, ni a más de 30 cms. en elementos curvos. Se debe procurar que el adhesivoaflore en el borde al momento de ejercer la presión entre ambas piezas, con esto se aseguraque toda la superficie a unir quedó humectada. El retiro de exceso de adhesivo debe realizarse

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antes que éste se seque, utilizando un paño húmedo. Si está seco se puede utilizar un paño conagua caliente y alguna herramienta, teniendo cuidado de no dañar la madera.

Cuando la presión se aplica con métodos neumáticos, sólo basta con fijar la presión con unmanómetro. La presión recomendada debe ser tal que provoque un escurrimiento parejo deladhesivo. Para las coníferas se recomienda una presión de 7 kg/cm2, y para las latí foliadas de10 kg/cm2., aproximadamente.

El tiempo de prensado varía dependiendo de la temperatura, el tipo de madera, cantidad decola, presión aplicada, etc. Es esencial que el elemento prensado permanezca en los moldessometido a presión bajo la temperatura ambiental y humedad relativa requerida por un períodode tiempo, tal que se asegure una resistencia suficiente de la línea de adhesivo. Sólo una vez

que exista la certeza que esto haya ocurrido se puede proceder a sacar la pieza del molde.Después de 15 a 20 minutos de haber aplicado la presión es necesario comprobar que no hahabido una pérdida de la presión aplicada. Si esto ha ocurrido será necesario hacer un reaprieteantes de sacar la pieza de la matriz.

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Laminado con prensas manuales



Para asegurar la calidad y acelerar los tiempos involucrados en este proceso, algunas veces,además de presión, se aplica calor.Existe un tipo de prensa de radiofrecuencia, la cual funciona mediante calor y presión. Lapresión es generada por un sistema hidráulico que aplica una fuerza de compresión constante.La fuerza aplicada por la presa debe ser de 100 kg/cm2. El calor es generado por una onda deradiofrecuencia, la cual es similar a la generada por un horno microondas. Esta onda seproduce por una reacción eléctrica que produce calor afectando sólo a los cuerpos que

presentan humedad, es decir, al adhesivo que une las tulipas, acelerando el proceso desecado; por ejemplo 3 a 4 minutos para piezas de 80 x 60 cms. promedio.

Una vez que el elemento se ha removido de la prensa requiere de un proceso de maduración.Este debe permanecer inmóvil por un período de tiempo determinado, dado que paradesarrollar la resistencia total de la unión, no es sólo suficiente el tiempo en que el elementoha sido prensado.

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Prensa de radiofrecuencia Prensa hidráulica



Los errores más frecuentes en el proceso de laminado se producen porque:- Los radios de curvatura son muy pequeños respecto al espesor de la pieza.- El adhesivo no llega hasta el borde de las piezas, por lo cual las tulipas se separan.- La mala factura de una matriz produce torcedoras en la pieza laminada.

6. TERMINACIONES Y AJUSTE DE PIEZAS

Esta etapa consiste en el despunte, canteado, cepillado y pulido del elemento ya laminado. Elobjetivo de este proceso es obtener las dimensiones y forma final requeridas para las piezas.

En la producción artesanal de piezas para mobiliario es habitual que sobre la pieza yadimensionada se aplique una chapa (lámina de madera de menos espesor que una tulipa) para

dar una mejor terminación a la superficie o bien para tapar imperfecciones resultantes delaminado. Generalmente es adherida con neoprén, ya que su composición es flexible. Laschapas de recubrimiento pueden ser de una variada gama de especies de maderas,dependiendo del uso requerido. Es habitual que las tulipas interiores y las chapas exteriores nosean de una misma especie.

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Lijado Cepillado

Rebajes

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7. CLASIFICACIÓNEsta operación consiste en una clasificación según el aspecto que tengan los elementos

terminados en sus caras y superficies con el fin de determinar cuales de ellas cumplen con losestándares de calidad requeridos por la empresa.

8. TRATAMIENTO DE SUPERFICIESLos elementos laminados deberán ser recubiertos adecuadamente con productos queaumenten su resistencia al agua (barnices o resinas), para impedir que la humedadalcance las líneas del adhesivo utilizado en su producción. De esta manera se evita quela madera absorba agua. Esta protección debe hacerse cualquiera sea el adhesivo oespecie de madera utilizadas.Con el fin de dar mayor vida útil a la madera laminada, también se podrá proteger enforma especial contra la putrefacción, ataque de microorganismos y contra la acción del

fuego.Generalmente en la producción de mobiliario se utilizan lacas poliuretano, brillantes uopacas, que protegen mejor las superficies, dándole más dureza y resistencia a lahumedad, por lo tanto, aumentando su tiempo de durabilidad.

9. ENSAYOS

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Enchapado sobre superficies flexibles para asientosEnchapado frente de cajón



En el caso de la producción de estructuras portantes de edificios se debe obtener unacertificación que garantice que el producto cumpla con las normas chilenas y europeas.Para ello se hacen ensayos del comportamiento del material. Se utilizan probetasextraídas de diversos elementos laminados, con el fin de visualizar el comportamientode la madera y el adhesivo en forma conjunta. Se recomiendan ensayos de cizalle através de la línea de cola y ensayos de envejecimiento.

EJEMPLOS PROTOTIPOS JUGUETES MADERA LAMINADA

Estudiantes diseño industrial / UTEM

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/ ANEXO

NORMAS CHILENAS DE LA MADERA LAMINADA

Norma 2150 Esta norma establece una clasificación para la madera aserrada de Pino Radiata destinada a la fabricación deelementos estructurales laminados encolados.Esta norma entrega dos métodos alternativos de clasificación:

a) mecánico, basado en la determinación experimental del módulo de elasticidad de cada pieza de madera

aserrada;

b) visual, basado en una inspección ocular de los defectos que aparecen en cada pieza.

Esta norma se aplica a madera aserrada de Pino Radiata con un contenido de humedad no mayor que 16%.

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Norma 2148 Esta norma establece los requisitos mínimos que se deben cumplir en la producción de madera laminada encoladaestructural, incluyendo madera, adhesivo, proceso de laminación, tamaños y tolerancias. Establece, además, los

procedimientos de inspección y ensayos, el proceso de control de calidad a desarrollar por el fabricante, lasfunciones del organismo encargado de la inspección y control de calidad.

Estas especificaciones no excluyen el uso de aquellas técnicas y materiales que esta norma no menciona, siempre

que el fabricante pueda comprobar, mediante ensayos apropiados, que la calidad y eficacia de ellos es igual o mejor que aquellos descritos en esta norma.

Norma 2165 Esta norma establece el procedimiento para determinar las tensiones admisibles que se deben asignar a la maderalaminada encolada estructural. Se consideran las tensiones de flexión, tracción y compresión paralela a la fibra,módulo de elasticidad en flexión, cizalle horizontal, tracción y compresión normal a la fibra.

Este método se aplica sólo si la madera aserrada, destinada a la fabricación de madera laminada, es Pino radiata y se clasifica en los grados establecidos en la norma NCh2150.

Esta norma no incluye los requerimientos para fabricar, inspeccionar y certificar la calidad de la madera laminada dePino radiata pero, con el fin de justificar las tensiones admisibles que entrega el procedimiento especificado, lafabricación debe cumplir con los requisitos que se incluyen en la norma NCh2148.

Las tensiones admisibles que se obtienen mediante esta norma se deben aplicar para condiciones de uso seco(promedio 12%) cuyo contenido de humedad permanece en servicio con valores individuales menores que 16%. Si las condiciones de uso implican que la humedad de la madera alcance valores iguales o mayores que 16% sedeben efectuar las modificaciones que se especifican en esta norma.

Norma 1198

Esta norma establece los métodos y procedimientos de diseño estructural que determinan las condiciones mínimasque deben cumplir los elementos y las uniones en las construcciones de madera aserrada, elaborada, laminada-encolada y postes de madera.

Esta norma no tiene como propósito excluir el uso de materiales, uniones, ensambles, estructuras o diseños quedifieran de sus criterios, cuando sea posible una demostración por medio de un análisis basado en teoríascomprobadas, ensayos a escala real o de prototipos, estudios de analogía con uso de modelos o experiencia

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extensa en usos que el material, unión, ensamble, estructura o diseño puede desarrollar satisfactoriamente parala aplicación prevista.

Esta norma se aplica sobre la estructura de edificaciones corrientes de madera, elementos estructurales de maderaen construcciones mixtas, andamiajes, moldajes, entibaciones, puentes, postes de madera, etc.

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Madera Laminada