Teoria Madera Curso 02

MADERAS

DEFINICIN

Sustancia dura y resistente que constituye el tronco de los rboles y se ha utilizado durante miles de aos como combustible.

Material orgnico, no homogneo, que est compuesto por celulosa y lignina.

MADERAS

CLASIFICACION

Botnica: Nombre cientfico que se le asigna a cada especie. Est compuesto por 2 partes. La primera referida al genero a la que corresponde y la segunda al nombre en particular.

Ejemplo: Nothofagus alpina: RaulNothofagus oblique: RobleNothofagus dombeyi : CoigueEucryphia cordifolia: UlmoFitzroya cupressoides: Alerce

MADERAS

CLASIFICACION

Coniferas: Especies que tienen como caracterstica principal poseer frutos llamados conos (estructura primitiva de reproduccin). Son maderas resinosas.Los bosques de coniferas se dan naturalmente en el hemisferio norte, en zonas fras y templadas.

Caractersticas:rbol de tronco rectoHojas verdes y resistentes todo el ao.

MADERAS

CLASIFICACION

Latifoleadas: Especies que como caracterstica principal poseen hojas anchas. Los frutos son de estructura variada. Exudaciones son gomas o latex.

Caractersticas:Tronco variable en dimensiones y formasPierden las hojas en forma estacional Hojas en forma laminar

MADERAS

CLASIFICACION

Segn su origen

Bosque nativo:. Est formado por especies autctonas. Es aquel que no ha sido plantado, si no que ha crecido histricamente esa misma especie en un lugar determinado.

Bosque artificial: Es aquel que ha sido creado por intervencin humana.

MADERAS

Estructura de las Maderas

MADERAS


Corteza: Capa exterior que cumple funciones de proteccin frente agentes climticos y patolgicos. Se compone de 2 partes:

Sber: porcin externa y corchosa formada por tejido muerto, soporta altas temperaturas, es buen aislante trmico.

Liber: Porcin interna con actividad biolgica recibe las sustancias nutritivas que forman la materia orgnica que da origen al crecimiento de un rbol.

MADERAS


Medula: Tejido inactivo en el rbol adulto que normalmente ocupa posicin central y de escasas propiedades mecnicas.

Anillos de Crecimiento: Son anillos concntricos a la medula, presentes en especies donde las estaciones climticas son marcadas

Crecimiento de primavera: Amplio, madera con gran numero de poros, color claro, clulas grandes de paredes delgadas.

Crecimiento de verano: restringido, menor numero de poros, color oscuro, clulas pequeas y gruesas.

MADERAS


Albura: Zona exterior de la madera constituida por tejido vivo, se encarga del transporte de agua con nutrientes hacia las hojas. Se distingue por tener un color ms claro.

Duramen: Zona interior del tronco, constituida por tejido similar al de la albura, pero inactivo.

Duraminizacin: Proceso de acumulacin de sustancias en las clulas. Madera ms densa y resistente desde punto de vista mecnico y ante ataques de hongos.

MADERAS


Xilema: Porcin mayor de un corte transversal de un tronco, comprende desde la medula hasta prcticamente la corteza. Sus tejidos tienen la funcin de sostn y movimiento de agua desde las races hacia las hojas.

Cambium: Tejido generador de nuevas clulas. Capa muy delgada no apreciable a simple vista.

MADERAS

Composicin Qumica

Celulosa: Elemento de aspecto cristalino, presente en la estructura de las fibras. Macromolecula que se ubica dentro de la pared celular en forma de microfibrilas.

Forma el 50% de la madera.

Usos: Fabricacin de papel fibras textiles sintticas y plstico.

MADERAS

Composicin Qumica

Lignina: Sustancia organica compleja que une las fibras impregnando las paredes celulares.

Proporciona la resistencia mecnica.

Tiene propiedades termoplasticas, lo que permite, por ejemplo:

Fabricar tableros prensados.

Curvar piezas previamente calentadas.

MADERAS

Composicin Qumica

Hemicelulosa: Componente que tiene funcin nutritiva.

Resinas y productos extrables: Almidn aceites ceras y grasas. Otorgan propiedades como olor, color y sabor.

MADERAS

Propiedades mecnicas:

Ortotropismo: Tienen igual comportamiento en 2 ejes ortogonales.

1. Paralelo a la fibra

2. Perpendicular a la fibra.

Factores que inciden en el ortotropismo

Estructura de la clula

Presencia de fibras y radio leosos

MADERAS

Factores que inciden en las Propiedades Mecnicas:

Densidad

Humedad

Defectos

MADERAS

Densidad:

Criterio ms acertado para inferir propiedades mecnicas

Indica variaciones de composicin

Grosor de paredes celulares y porosidad son variables

MADERAS

Tipos de Densidad:

Densidad de referencia: Relacin entre masa y volumen a un contenido de humedad determinado.

Densidad en estado anhidro: Relacin entre masa y volumen en estado anhidro

Densidad normal: Relacin entre masa y volumen de la madera con un 12% de humedad

MADERAS

Mtodos para determinar densidad

Por medicin directa: Para probetas que presentan forma regular y cuyas esquinas poseen angulos rectos .

Por inmersn en agua: Para probetas se forma irregular o superficie rugosa.

Por inmersin en mercurio: Para probetas de tamao reducido excepto cuando presenta huecos o poros muy abiertos.

Relacin Masa Volumen:

Volumen

MasaDensidad =

MADERAS

Algunas Densidades de Maderas

Madera Densidad Anhidra, kg/m3

Roble 630

Pino 450

lamo 370

Alerce 460

Coigue 650

Lenga 540

Raul 510

Araucaria 570

Algarrobo 740

Pino oregn 410Fuente: NCh 1198 Of91

MADERAS

Humedad

Cantidad de agua incluida en la madera, expresada como porcentaje de su masa anhidra.

Estado verde: Condicin de la madera que tiene un contenido de humedad por sobre el P.S.F.

Estado anhidro: Condicin de la madera en la cual se ha eliminado la humedad hasta obtener masa constante.

Humedad de equilibrio: Condicin de la madera en que sus propiedades fsicas y mecnicas no son alteradas por efectos de la humedad ambiente. Flucta entre un 10 y 18%

MADERAS

Algunas Humedades de Equilibrio

Lugar T media anual, C

HR anual, %

Humedad de equilibrio, %

Arica 18,7 76 16

Copiap 16,3 68 14

La Serena 14,8 80 17

Valparaso 14,4 80 17

Santiago 13,9 72 14

Curic 14,3 76 16

Concepcin 12,4 87 19

Valdivia 11,9 83 17

P Montt 11,2 85 18

Base antrtica G.G.V. 3,3 74 13Fuente: NCh 1198 Of 91

MADERAS

Punto de Saturacin de las Fibras

Estado en que el agua libre se ha eliminado, solo se mantienen saturadas las paredes celulares.

Valor depende de la especie, flucta entre 28 a un 30%

Maderas con contenidos de humedad superiores a PSF no presentan deformaciones

Maderas con contenidos de humedad entre PSF y humedad de equilibrio, presentan deformaciones.

MADERAS

Determinacin de la Humedad

Secado en estufa:

Prisma de 25 x 25 x 100mm

Temperatura: 103C

Tiempo: 24 horas

Por destilacin:

Aplicable a maderas con sustancias voltiles

Reducir probeta a astillas

Colocar en un matraz las astillas mas solvente

VM

VHumedad

=Donde: V = Volumen de agua recogida

M = Masa original de las astilla

MADERAS

Determinacin de la Humedad

Mtodo del Xilohigrmetro:

Validez: Entre 7 y 28% de humedad

Mtodo poco preciso

Rpido

No es confiable en maderas tratadas con sales

MADERAS

Estabilidad Dimensional

Varia segn la humedad de la madera.

Depende del agua de saturacin

Son mnimas en el sentido longitudinal: 1/100 de tangencial

Son medianas en el sentido radial: 1/50 de tangencial

MADERAS

Alta estabilidad dimensional: Raul, Lingue, Roble, Ulmo, Eucaliptus.

Mediana estabilidad dimensional: Maio, Alerce, Lenga y Laurel.

Baja estabilidad dimensional: Pino, Alamo, Cipres, Araucaria.

Clasificacin segn Estabilidad Dimensional

MADERAS

Defectos de la Madera:

Naturales:

a) Nudos: Son producto del crecimiento de las ramas, provocan desviacin de las fibras en torno a ella. Disminuye propiedades mecnicas.

b) Acebolladura: Separacin de 2 anillos de crecimiento generando un a cavidad.

c) Madera de reaccin: Madera que ha sufrido tensiones internas durante su proceso de crecimiento. Se liberan al momento del corte. No debe se usada con fines estructurales

MADERAS


Madera de Reaccin Acebolladura

MADERAS


Agentes biolgicos:

Defectos que presenta la madera por accin de hongos o insectos durante el crecimiento del rbol o en servicio

MADERAS

Hongos:

Xilfagos: Provocan pudricin

Pudricin Caf: Ataca a la celulosa

Pudricin blanca: Ataca a la lignina

Cromgenos: Provocan manchas. Ataca los residuos minerales

Ambiente:

Temperatura: Entre 4 y 40CHumedad: Sobre 18%

MADERAS

Insectos:

Termitas

Escarabajo azul

Carcoma grande, carcoma comn, polilla del parquet

Atacan comiendo la madera (celulosa y lignina).Atacan de 2 formas:Taladrado: Ataque producto de insectos adultos.

Comen de afuera hacia adentroSe detiene inyectando sustancias toxicas

Apolillado: Colonia de insecto habita la piezaDifcil destruccinCambiar pieza

MADERAS

Insectos:

Carcoma Termitas

MADERAS

Barrenadores Marinos:

Crustceos que habitan en el mar y se alimentan de maderas

MADERAS


Por secado:

a) Agrietamiento: Defecto que se produce por ciclos de humidificacin y secado. No afecta las propiedades mecnicas.

b) Rajaduras: Defecto que se produce por secado violento. Se produce en los extremos de la pieza.

c) Alabeo: Deformaciones en torno a su eje, debido a mal apuntalamiento y un mal secado

MADERAS


Por procedimiento de manufactura:

a) Canto muerto. Cuando falta una arista

b) No ortogonalidad de las caras

c) Sobredimensionamiento

MADERAS

Propiedades Mecnicas:

Compresin:

a) Paralela a las fibras

b) Perpendicular a las fibras

Traccin perpendicular a las fibras

Fexin estatica

Cizalle

MADERAS

Compresin Paralela a la Fibra:

Objetivo: Aplicar una carga en sentido paralelo a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.

Paraleleppedo de 5 x 5 x 20 cm.

Extensmetro con sensibilidad de 0,002 mm.

Determinar contenido de humedad.

Velocidad de ensayo: 0,6 mm/min

MADERAS

Compresin Perpendicular a la Fibra:

Objetivo: Aplicar una carga en sentido perpendicular a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.

Paraleleppedo de 5 x 5 x 15 cm.

Extensmetro con sensibilidad de 0,002 mm.

Velocidad de carga: 0,3mm/min

Deformacin mxima: 2,5mm


MADERAS

Traccin Perpendicular a las Fibras:

Objetivo: Aplicar una carga de traccin en sentido perpendicular a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.

Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 6,3 cm.

Velocidad de carga: 2,5 mm/min


MADERAS

Traccin Perpendicular a las Fibras:

MADERAS

Flexin esttica:

Objetivo: Aplicar carga continua a velocidad constante, en la mitad de la luz de ensayo de la probeta, midiendo deformacin hasta llegar a la rotura.

Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 76 cm.



MADERAS

Flexin esttica:

MADERAS

Cizalle:

Objetivo: Aplicar sobre el plano perpendicular al eje longitudinal un agarga continua paralela a las fibras.

Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 6,5 cm.



MADERAS

Probeta Normalizada

Cizalle:

MADERAS

Algunas Propiedades Mecnicas de Maderas:

Especie Modulo de Elasticidad

Compresin Paralela

Compresin Perpendicular

Traccin Flexin Cizalle

Pino Radiata 93700 370 372 76

lamo 97200 306 67 49 297 70

Eucaliptus 170300 698 220 70 775 130

Roble 130500 472 66 650 120

Raul 123100 455 55 515 111

Lenga 104800 430 135 60 463 114

Alerce 97200 362 27 398 84

Fuente: CORMA

Contenido de Humedad: 12%

MADERAS

Algunas Propiedades Mecnicas de Maderas:

Especie Modulo de Elasticidad

Compresin Paralela

Compresin Perpendicular

Traccin Flexin Cizalle

Pino Radiata 66200 149 190 51

lamo 68500 162 40 52 188 48

Eucaliptus 135500 365 179 68 400 127

Roble 110900 263 57 359 89

Raul 82700 288 45 365 83

Lenga 87800 216 71 40 253 74

Alerce 81800 189 15 275 55

Fuente: CORMA

Contenido de Humedad: 28%

MADERAS

Clasificacin de Maderas Segn Propiedades Mecnicas:

Propiedades Mecnicas Altas:

Lingue, Roble, Eucaliptus, Tineo.

Usos: Puntes, tneles, muros de contencin.

Propiedades Mecnicas Medias:

Raul, Coigue, Ulmo

Usos: Estructuras, vigas galpones, etc.

Propiedades Mecnicas Bajas:

Pino, lamo, Alerce, Maio

Usos: Estructuras livianas, viviendas.

MADERAS

Propiedades Trmicas

Contenido de Humedad

Densidad

Especie Densidad, kg/m3 Conductividad trmica W/(mK)

lamo 380 0,091

Alerce 560 0,134

Coigue 670 0,145

Lingue 640 0,136

Pino Insigne 410 0,104

Raul 580 0,121

Roble 800 0,157

Fuente: NCh 853 Of 1991

MADERAS

Durabilidad

Clasificacin de Madera Sin Tratar

Clase 1: Durables con vida til superior a 15 aos.

Clase 2: Moderadamente durables con vida til entre 5 y 15 aos.

Clase 3: Poco durables con vida til entre 1 y 5 aos.

Especie Clase de Durabilidad

Alamo 3

Alerce 2

Canelo 2

Eucaliptus 2

Lenga 2

Pino insigne 3

Roble 1

Fuente: NCh 789 Of 1971

MADERAS

Preservantes

Sustancias que permiten prevenir o contrarrestar por un periodo de tiempo la accin de uno o ms agentes destructores de la madera.

Sustancias Toxicas

Preservantes aceitosos: Creosota, Aceite de alquitrn, mezcla de Creosota y Petrleo

Preservantes solubles en liquido orgnicos: a base de clorofenoles

Preservantes solubles en agua: Cromo - cobre - arsnico

MADERAS

Tratamientos de Preservacin

Brocha y pulverizado

Inmersin

Presin

Proceso Brethell

Proceso de vaco

Aplicacin del producto

Presin

Proceso de vaco

Documents

Teoria Madera Curso 02