Tema 36B – La madera – clasificación y propiedades

Tema 36B – La madera – clasificación y propiedades

1. La madera: clasificación y propiedades.

1.1. La madera,

1.2. Clasificación

1.3. Propiedades

2 Obtención de la madera en bruto.

2.1 – Apeo o corte.

2.2. Transporte

2.3. Troceado de los árboles

2.4. Secado.

3. Obtención de maderas prefabricadas.

3.1. Tableros contraplacados.

3.2. Tableros laminados.

3.3 Tableros aglomerados.

3.4. Tableros de fibras.

4. Acabados y tratamientos de la madera.

4.1. Grietas, defectos, orificios.

1. LA MADERA: CLASIFICACION Y PROPIEDADES.

1.1. LA MADERA.

Por madera entendemos aquella sustancia fibrosa y dura que situada debajo de la corteza forma el cuerpo de los árboles.

Desde los inicios de la civilización humana la madera fue utilizada como elemento esencial en la construcción, dado que constituye un material idóneo para los más variados usos. Y a pesar de que actualmente otros materiales se usan en el arte constructivo, la madera no ha sido desplazada de su lugar preeminente.

La madera, como el resto de los seres vivos, se compone de innumerables células microscopicas –más simples en las maderas blancas que en las duras -.

La madera es una substancia orgánica constituída por células cuyas paredes contienen celulosa como principal componente; al absorber los jugos nutricios del vegetal, estas células se llenan de savia, en la que predomina esencialmente el agua. Unas células forman conductos por los que circulan el agua y la savia; otras, constituyen tejidos de sostén; por último, las restantes desarrollan las funciones de nutrición y crecimiento del árbol.

Las composición química media de la madera es carbono en un 50% de su peso; oxígeno en un 42%; hidrógeno en un 6% y en pequeñas proporciones contiene tambien nitrógeno y otras materias como cenizas. Estos componentes forman esencialmente la celulosa en un 40 – 50 %, lignina de un 24 a un 30% y hemicelulosa del 20 al 25 %.

La celulosa -10 átomos de hidrógeno, 6 de carbono y 5 de oxígenoes una sustancia muy resistente a los agentes químicos, insoluble en casi todo los disolventes, inalterable en el aire seco, y forma el esqueleto de los vegetales, formando la pasta en la que se incrusta la lignina.

Asociado a la celulosa existe un cuerpo incrustable llamado lignina -de formula química C1 H24 0l4 que es una sustancia amorfa y dura que da a la madera rigidez y dureza, actuando la hemicelulosa como aglomerante.

La madera contiene , además, otras sustancias como el almidón, tanino, colorantes, alcanfor, resinas y oleinas, aceites, azúcares, etc., que se aprovechan industrialmente.

Si efectuamos un corte transversal a un árbol, podremos observar cuál es la estructura macroscópica o visible de la madera.

– La corteza o ritidoma, constituye la capa que envuelve al árbol protegiéndolo de los agentes atmosféricos, variando según las especies de grosor, y textura.

– El cambium es la capa constituida por células de paredes muy delgadas que se transforman por división en nuevas células, produciendo madera nueva y rodeando las partes vivas del árbol. Durante los periodos de crecimiento activo, las células cambiales se dividen dando lugar a nuevas células leñosas por la cara interna, originando leño o xilema, con vasos conductores de la sabia bruta o ascendente hasta las hojas, y las de la cara externa de líber o floema. De esta forma, el cambium cumple la misión de engranar madera, dando lugar al crecimiento y desarrolle del árbol.

– La albura es la madera recién formada que posee más savia que la madera ya hecha, encontrándose bjao la corteza y de coloración más clara que el duramen.

Con el tiempo se transformará en madera dura y consistente. En la albura, la savia contiene una sustancia azucarada que la hace más vulnerable los insectos que producen la carcoma.

– El duramen o madera propiamente dicha, es una zona constituida por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo y resistencia, siendo un receptáculo para las sustancias de desecho del árbol y , por ello, de materia tóxica para la mayoría de organismos que pudieran nutrirse del él. Es por tanto, producto de la transformación de la albura, siendo la función dar rigidez y robustez a la estructura del árbol.

– Los anillas anuales -de crecimiento- aparecen, como su nombre indica, todos los años: en la primavera, cuando sube la savia, y en el otoño, cuando baja,de aquí vienen los nombres de madera de verano y de inv¡erno.

En realidad, los anillos anuales se desglosan en dos: el duramen, de anillos más oscuros y la albura, que es la parte más clara, por contener más savia que las anteriores.

La edad de un árbol puede calcularse, contando los anillos de crecimiento. Si están próximos entre si, el crecimiento es lento, y al contrario.

Los anillos de crecimiento de las maderas duras suelen estar más juntos que los de las blandas, y se notan menos. La madera constituida por anillos próximos es, generalmente, más estable y menos propensa a la deforestación que la formada por anillos más espaciados.

– La médula es la parte central que forma un cilindro en el eje del árbol constituido por células redondeadas, resinificadas y casi carentes de agua. Constituye la parte más vieja del árbol.

Podríamos considerar por tanto las siguientes funciones de cada capa en el árbol:

a) Protección – la corteza.

b) Conducción de la sabia descendente – el líber.

c) Producción de madera ( células leñosas) – el cámbium.

d) Conducción de la sabia ascendente / almacenamiento de nutrientes – la albura.

e) Receptáculo de materias tóxicas/ estructura mecánica del árbol – el duramen.

f) Sin función / sin uso comercial – el corazón.

 
  clip_image002

Figura 1.

1.2.CLASIFICACION.

Obviamente las maderas pueden clasificarse de muy diversas formas, en función del criterio que se emplee. Con carácter general los autores coinciden en la distinción entre maderas duras y blandas. No obstante creemos conveniente añadir ciertas especificaciones.

En función de los procesos de transformación a que son sometidos desde su apeo en los bosques podemos distinguir:

A) Maderas sin labrar. Maderas apeadas sin ser sometidas a ningún proceso de transformación.

B) Maderas de rollo. Aquellas a las que se les quita la corteza con un hacha una vez apeados. Se denominan maderas rollizas las que resultan de cortar los árboles enterizos en trozos de mayor o menor longitud.

C) Maderas al hilo. Cuando a las de rollo las escuadramos con sierra, de forma que sus artistas que den más o menos uniformes.

D) Maderas escuadradas en bruto. Son las que emplean los talleres una vez que se han trazado mediante sierras en tablones y tablas. En función de las dimensiones que se obtienen hablamos de tablones -5 a 10cm, 5 a 35cm, 250 a 7metros- tabloncillos -3 a 5cm, 10 a 25cm, 2 a 4mt-, tablas -1 a 25cm,10 a 40cm, 2 a 4mts- y listones -3 a 6cm, 3 a 6cm, 1,5 a 3’5 mt-.

Sin embargo, como se ha indicado, la clasificación usual de las maderas es: blandas o coníferas y duras o frondosas.

Tal clasificación no atiende, como bien pudiera creerse, a su dureza en el sentido más estricto de la palabra, pues muchas de las maderas incluidas en el grupo de las blandas, son más duras que otras que se incluyen en este último grupo.

La dureza, en definitiva, está en función de su peso específico. Entre las características de las maderas duras podemos citar las siguientes: normalmente sus anillos anuales están bastante juntos – incluso indiferenciables -. Contienen poca resina y escasos nudos, aunque pueden ser grandes. Su gama de colores es bastante más amplia que en las maderas blandas, contando con una gran variedad de tonalidades y colores oscuros.

Entre las maderas duras podemos citar: boj, encina, olivo, teca, tejo, fresno, nogal, roble, caoba, ébano, castaño, haya, olmo, sapeli, etc.

Las maderas blandas tienden a ser más ligeras que las duras. Su crecimiento es más rápido, ya que en invierno al conservar sus hojas el proceso de crecimiento no se detiene, y consiguientemente sus anillos anuales se distinguen con claridad. Entre las maderas blandas, ciertas especies son muy resinosas.

Es característico también de estas maderas que sean frecuentes los nudos pequeños, sin que por ello sean raros los grandes. La mayoría son de color pálido o castaño claro.

Entre otras pueden citarse como maderas blandas: el pino albar o piñonero, el abeto rojo, el alerce, el pino silvestre o pino soria, el pino negral, el pino oregón, el cedro, etc.

Dentro de esta clasificación por la dureza algunos autores distinguen entre maderas muy duras – boj, encina, por ejemplo -; duras – acacia, acebo, ébano, etc.-; menos duras, como el arce, alerce y el castaño, bandas – abedul, ciprés, abeto, etc. y muy blandas- álamo balsa, chopo, higuera, etc.-.

1.3. PROPIEDADES.

Las propiedades de la madera dependen enormemente de las condiciones del terreno en que se desarrollan, de su edad, crecimiento, cantidad de humedad, y varían en las distintas partes del tronco que consideramos.

Las características fundamentales de la madera como materia transformada es la de ser anisótropa e higroscópica. Es anisótropa porque sus propiedades físicas y en especial sus características mecánicas dependen de la dirección del esfuerzo o trabajo en relación con sus fibras; y es higroscópica porque, aparte del agua que contiene por su propia constitución, ésta podrá aumentar o disminuir según la temperatura ambiente.

Esta propiedad hace que la madera constantemente se contraiga o se hinche, por lo que todas las propiedades físicas y mecánicas de la madera estarán definidas por el porcentaje de contracción o hinchamiento en que se encuentre.

Las propiedades físicas de las maderas, se pueden agrupar entre otras en:

– Propiedades que determinen su comportamiento frente al agua. Hinchazón y merma.

– Propiedades que determinen el comportamiento de la madera frente al calor: conductividad térmica, dilatación térmica.

– Propiedades que determinan el comportamiento de la madera frente a las vibraciones acústicas: conductividad, transmisión y resonancia.

– Propiedades que determinan el comportamiento de la madera frente al fuego: calor específico, resistencia al fuego y reacción al fuego.

Como resumen de estos comportamientos o propiedades, citamos:

. Densidad.

Denominada también peso específico, es la relación que existe entre el peso y el volumen de un cuerpo. En la madera, la densidad depende del contenido de agua. En las maderas distinguimos dos densidades que unidas son la densidad real que podemos apreciar en cualquier tabla de densidades. Tales densidades son la absoluta y la aparente. La primera varía muy poco de unas maderas a otras, y está determinada por una sustancia que es la celulosa y sus derivados. Dicha densidad absoluta es igual a 149.

La densidad aparente varía enormemente de una madera a otra y por ello hace variar la densidad propiamente dicha de la madera. Está determinada por los poros o espacios huecos que posee la madera, y al estar dichos poros más o menos carentes de agua crece o merma la densidad.

. Dureza.

La dureza de la madera está relacionada con la densidad: a mayor densidad, mayor dureza. Los árboles que crecen más lentamente originan maderas más duras que aquellos que lo hacen con rapidez. Aquellos, por otra parte, que crecen en terrenos cálidos producen maderas más duras que los que o hacen en climas fríos.

Centrándonos en un mismo árbol diremos que la dureza de la madera se acrecienta a medida que nos acercamos a su centro. La dureza depende de la compacidad: a mayor compacidad, mayor dureza y ésta incluso es superior cuando las fibras están entrelazadas.

En la dureza influye enormemente la humedad. En su estado natural – de un 5 a un 15% de humedad posee una dureza, aproximadamente, dos veces superior a la que poseería con un 50% de su peso en agua. No obstante, la dureza se reduce cuando la humedad desaparece completamente, cuando la madera se reseca.

Si la dureza la referimos, no al sentido real anterior, sino a La que se deriva del trabajo concreto de la madera, haremos las siguientes puntualizaciones: siendo su dureza la misma, no se trabaja lo mismo con una sierra, con un formón o con un cepillo. Tampoco ofrece igual resistencia al trabajarla longitudinal que transversalmente.

Resulta más fácil cepillar longitudinalmente -a las fibras- que transversalmente; justamente lo contrario que al serrar.

. Contracción.

Se produce cuando la madera pierde parte del agua que posee. En caso contrario diremos que se hincha. La contrariedad no se manifiesta de modo brusco – en los primeros momentos- y si lo hace cuando se hincha.

Aunque los coeficientes de contracción e hinchamiento varían para las diversas maderas, en términos generales puede afirmarse que cuando en sentido longitudinal se contraen en el 012%, en el transversal suele ser del 5%, y en la periferia del 15%.

La contracción es inferior en la médula que en el resto. Por esta razón las vigas rectangulares se resquebrajan por el núcleo y se abarquillan las tablas, tendiendo a formar superficies cilíndricas convexas hacia el núcleo.

. Duración.

La resistencia de la madera a la acción del tiempo depende de su empleo. Podemos afirmar que las maderas expuestas a fuertes alternativas de humedad y sequedad durarán menos. Si se empotran en el suelo, duran más si lo hacen en arcilla que en arena, y bastante menos que en ambos supuestos cuando lo hacen en terrenos calizos. En una misma clase de madera, la que mayor peso posea, con gran igualdad de humedad, será la más duradera.

Aquellas maderas desarrolladas en terrenos húmedos tienen la capacidad de durar largo tiempo sumergidas en agua, pero expuestas al aire se pudren con facilidad.

También es cierto que las maderas blandas duran menos que las duras y que una desecación adecuada, como veremos, alarga la vida de la madera.

Otros factores que influyen en la duración son: las heladas importantes o frecuentes la acortan, así como las heridas. El apeo inadecuado de los árboles y el troceado al poco tiempo de apeados acorta la duración.

. Flexibilidad.

Es elástico o flexible todo cuerpo que admite ser doblado, volviendo o no a su estado primitivo desaparecida la fuerza o tuerzas que actuaban sobre él, y en la madera esta se manifiesta curvándose en el sentido de su longitud, sin romperse ni deformarse.

La madera puede ser doblada por medio de presión, calor, humedad o vapor. Se dobla con mayor facilidad la madera joven que la vieja, la verde que la seca, y las maderas duras son menos flexibles que las blandas.

. Tenacidad.

Consiste en la resistencia que la madera opone a la rotura. La madera se rompe cuando la fuerza a la que se somete es mayor que la cohesión de sus fibras. Para el trabajo de la madera existen unos coeficientes de rotura para cada madera.

La edad de la madera y la mayor o menor desecación influyen en la tenacidad. A mayor edad, mayor tenacidad, y a la inversa. Cuando más seca, también ofrece mayor tenacidad.

. Hendibilidad.

Se entiende por tal la propiedad de abrirse las fibras de las maderas en sentido longitudinal, dicho de otra forma, la facilidad de partirse o rajarse en el sentido de las fibras, venciendo la fuerza de cohesión de las mismas. Las maderas secas se hienden peor que las húmedas: el exceso de resina y los nudos dificultan el hendido.

Cuando la madera se seca, tiende a abrirse – especialmente si el secado es brusco- y la madera muy hendible es poco apta para ser clavada.

. Conductibilidad calorífica.

La madera y los materiales lignocelulósicos son malos conductores del calor, siendo buenos aislantes, gracias a la discontinuidad de su materia y a la cantidad de aire que contienen en su interior.

La madera más seca conduce mejor el calor que la húmeda. Las maderas ligeras, blandas y con mucha porosidad son las más aislantes del calor, y las duras, densas y compactas, las menos aislantes y por lo tanto, las de mayor conductividad.

. Dilatación térmica.

Las dilataciones térmicas de la madera varían en función de la dirección considerada. De cualquier forma el efecto de dilatación térmica no es muy significativo dentro de los intervalos de temperaturas habituales de exposición.

Las dilataciones térmicas en la mayoría de los casos, se encuentran enmascaradas por los fenómenos de hinchazón y merma.

Generalmente los aumentos de temperatura que provocan dilataciones implican pérdidas de humedad en la madera y por consiguiente mermas. Este aspecto es de suma importancia a al hora de entender el comportamiento de la madera frente al fuego, y en particular su resistencia al fuego.

. Conductividad eléctrica.

La madera seca y porosa es aislante de la electricidad – no la conduce -. El contenido de agua, sin embargo, a medida que aumenta, favorece la conductividad: cuando la humedad rebasa el 50% de su peso, es un gran conductor.

. Aislamiento acústico.

Para elementos constructivos simples, el aislamiento acústico depende de la frecuencia, de la masa por unidad de superficie y de la permeabilidad al aire, de dicho elemento constructivo. De aquí se puede deducir que la madera no es un buen aislante acústico si se compara con otros materiales mucho más pesados.

De todas formas, una onda sonora, transmitida por el aire y causada por la vibración de un cuerpo al chocar con una placa de madera, puede producir dos efectos opuestos: uno es que por la constitución de la madera como el fresno, el arce, el cedro – maderas frondosas – , se obtiene un refuerzo del sonido, por cuyos motivos con estas maderas suelen hacerse cajas acústicas.

El otro efecto es el obtenido con maderas que absorben el sonido, provocando un amortiguamiento acústico, disminuyendo el ruido en el mismo local donde se produce. La madera tiene un gran comportamiento frente a esta propiedad, por tratarse de un material poroso.

. Comportamiento al fuego.

El uso que la madera ha tenido tradicionalmente como combustible, ha dejado en la mente del hombre un concepto, en la mayoría de las veces, erróneo, del comportamiento que tiene esta frente al fuego.

Para poder comprender el comportamiento de la madera ante el fuego, es preciso definir previamente dos conceptos básicos:

– Reacción al fuego del material.

– Resistencia al fuego de un elemento.

Se entiende por reacción al fuego de un material, al alimento que éste puede aportar al mismo y a su desarrollo. La madera según este criterio quedaría clasificada como fácilmente inflamable. Sin embargo al principio de la combustión el calor aportado a la madera se emplea en evaporar el agua que contiene, reduciéndose el foco calorífico en la primera fase de un incendio, lo que justifica que ésta raramente sea la causa que origine el mismo.

Para neutralizar este comportamiento de la madera, ésta se puede tratar fácilmente, por su condición de material poroso, con materiales ignífugos.

En cuanto a la resistencia al fuego, la madera tiene un comportamiento francamente bueno en comparación con otros materiales. La carbonización exterior de la madera mientras se quema, y su baja conductividad térmica, no permite que el fuego penetre fácilmente al interior de las piezas estructurales utilizadas en construcción.

Por otra parte, y debido al calentamiento que sufre la madera, esta tiende a perder la humedad, aumentando sus propiedades mecánicas, por lo que la pérdida de resistencia que se origina debida a las pérdidas de sección, se compensa con la ganancia que experimenta su capacidad portante debida a la pérdida de humedad.

2. OBTENCIÓN DE MADERAS EN BRUTO.

Para la obtención de maderas en bruto se han de realizar una serie de operaciones, que son las que vamos a ver a continuación.

2.1 APEO O CORTE.

El apeo es la primera operación a que se somete la madera para su aprovechamiento.

El uso del hacha mediante entalluras en los lados opuestos del tronco, ha ido dejando paso a la sierra manual, primero y mecánica después, por cuanto su desperdicio es menor. Derribados los árboles, se cortan sus ramas. A continuación se cortan en rollizos al largo conveniente con el tronzador, y, finalmente, se les quita la corteza para favorecer de esta forma su secado.

Conviene que la corta se realice en otoño o a principios de invierno, siendo muy conveniente haberlos tallado antes – en cuanto alcanzaron la debida madurez -. La conveniencia de tal época se debe a que en ella la savia ha cesado de circular, por lo que tiene muy poca comparado con otros meses.

En las plantas frondosas – castaño, encina, roble, etc.- es absolutamente imprescindible que el apeo se realice en la época señalada ya que después de cortadas suelen brotar y así vuelven a repoblar el bosque. Si la madera se apea con exceso de savia dentro, puede ser atacada por seres destructores, ya que posee almidón, azúcares y sustancias fermentables que determinan la destrucción parcial o completa de dicha madera.

2.2 TRANSPORTE.

Para el transporte de los troncos desde el monte hasta el punto de destino se suele recurrir a la tracción animal o mecánica. A menudo se construyen deslizadores de grandes pendientes en los que se aprovecha la gravedad para conducir los troncos a zonas de fácil transporte.

En estas zonas los troncos son transportados por carreteras, ferrocarril o por vía de agua. En este último caso, si la velocidad de la corriente es suficiente, sólo es preciso arrojar los troncos al río y cuidar, durante su recorrido, que no queden detenidos en ningún obstáculo, si la velocidad del agua es muy lenta, se unen los troncos formando balsas que son impulsadas por distintos procedimientos.

2.3. TROCEADO DE LOS ARBOLES.

Apeado y descortezado el árbol, se procede a la hechura – serie de operaciones necesarias para transformar el árbol en piezas, tozas, tablones, viguetas, tablas, etc.

Para suprimir del tronco toda parte que no interesa – lo que queda fuera de la pieza proyectada -, se realiza el trabajo denominado desbaste o aparejado, ejecutado el cual se procede ya a la labra definitiva. Esta puede ser a escuadra, cuando se efectúa con el hacha y escuadrando a ancho y grueso ya determinados, y a media labra, cuando no se dejan esquinas vivas, sino achaflanadas.

Por despiece o troceado se entiende el conjunto de operaciones que conducen a dividir con la sierra una toza según planos paralelos a su eje. Se trata de obtener las piezas a las dimensiones más convenientes para su utilización en el taller. Se usan los siguientes procedimientos:

1. Troceado por escuadración. Mediante este procedimiento -Fig.2- obtenemos una pieza prismática de sección cuadrada. Se puede realizar con hacha o con sierra. La pieza así obtenida puede usarse directamente para vigas o columnas, o despiezaría en tablones o tablas mediante cortes paralelos.

2. Troceado en planchas. Se consigue – Fig. 3- cortando de forma paralela los rollizos. Tiene la ventaja de que apenas tiene desperdicios. No obstante, este procedimiento tiene ciertos inconvenientes. Por un lado, las tablas que obtenemos son todas de distinto ancho. Además para sacar los vivos a las piezas hemos de aserrar una por una, lo que significa mayor pérdida de tiempo.

Además, en este procedimiento, – como en el anterior- las piezas están expuestas a torcerse fácilmente: al estar el tronco formado por anillos concéntricos, a medida que el corte se separa de la médula, sus fibras van quedando más separadas por una cara que por la otra y de esta forma la contracción o dilatación no son iguales en las dos caras, favoreciéndose así que se tuerza.

3. Troceado al cuarteo. – Fig. 4- Se obtiene así cuatro piezas iguales al dar dos cortes diametrales y perpendiculares entre sí. También se conoce como cuarteado al que se representa en la figura 5. Se produce cuando se corta la taza mediante planos que cortan a los anillos anuales con los ángulos superiores a los 45 grados.

Por este procedimiento se obtiene una madera “veteada” muy apreciada en trabajos de ebanistería. Tiene el inconveniente de su costosa ejecución, con bastante desperdicio, lo que apareja su elevado coste.

4. Troceado holandés. – Fig. 6- Se obtiene efectuando cortes paralelos y en sentido radial a las cuatro piezas que hemos obtenido por cuarteo. Mediante este procedimiento se evita el inconveniente del alabeo de las tablas, debido a que el ancho de los anillos anuales es ligeramente más desigualas por una cara que por otra.

5. Troceado en malla. El resultado es el que observamos en la figura 7. Tal procedimiento se utiliza cuando los rodillos son de grandes dimensiones.

6. Troceado rotatorio. Las tablas o chapas se obtienen mediante el corte del tronco haciéndolo girar sobre su eje – la médula – y teniendo una cuchilla fija que va deslaminando la madera. Dicho procedimiento se denomina también “rebanador”.

Por último señalar que en sierras y serruchos se despieza y aproximan las piezas a las dimensiones deseadas, y las superficies se acaban con las herramientas – manuales o mecánicas – de labrar y pulir.

       
 

clip_image004

 

clip_image006

 

2.4. SECADO.

Una vez los troncos han pasado por el proceso de tala y troceado, y se han dimensionado y seleccionado según su escuadría, se procederá al secado si se quiere su aprovechamiento comercial, ya que la madera aserrada contiene una gran cantidad de humedad en vasos y fibras: además, la savia que aún se conserva podría fermentar a causa de los materiales solubles que la componen, o podrían aparecer hongos y pudriciones.

Para entender como afectan los diferentes tipos de secado a la madera, se tendrá que analizarla en su propiedad higroscópica, es decir, en su capacidad de absorber, retener y expulsar agua.

Sabemos que la madera aumenta de tamaño con la humedad y encoge o disminuye su volumen al secar. El tronco de un árbol recién cortado puede contener más del doble de su peso en agua. Para utilizar la madera, debe haber perdido la mayor parte de esta humedad, y esto se verifica primero eliminando el agua libre (la que ocupa los espacios celulares o intercelulares vacíos), y luego el agua de impregnación (la que empapa las paredes celulares).

Se acostumbra a expresar la humedad de la madera en porcentaje sobre el peso de la madera seca. Por ejemplo, si una pieza de madera pesa 150 g y contiene 100 g de madera y 50 g de agua, su porcentaje de humedad expresado en la forma anterior será de 50%.

A pesar de esto, dicha determinación es relativa y no da la cantidad absoluta de humedad, a no ser que se tenga en cuenta la densidad de la madera. Por ello una madera de mayor densidad retendrá una mayor cantidad de agua frente a otra madera de menor densidad y que tenga las mismas dimensiones, ya que la cantidad de paredes celulares será también mayor en el primer caso.

Proporción de Humedad.

En la madera, la humedad se manifiesta principalmente por la savia, que es muy dañina y difícil de eliminar; en el agua de impregnación que empapa las paredes celulares, que, al desaparecer, origina la contracción de la madera; y en el agua libre interpuesta entre los espacios celulares vacíos, fácil de eliminar.

Las maderas blandas, recién apeadas, contienen desde el 60 % hasta el 240 % de agua. En las maderas duras, el agua oscila entre el 45% y el 80%. Todos estos porcentajes dependerán de algunos factores tales corno la especie del árbol, que determinará que las maderas blandas contengan más humedad que las duras; las partes del tronco, que darán a la albura y a la corteza el doble de humedad que al corazón; el terreno húmedo, que aumentará la humedad del árbol.

Según la proporción del agua contenida, las maderas se pueden clasificar de la siguiente manera:

a) Maderas verdes, que contienen más del 20 % de agua.

b) Maderas poco secas, que contienen del l5 % al 20 %.

c) Maderas desecadas al aire, que contienen del 12 % al 18%, con una media del 15%.

d) Maderas muy secas, que contienen menos del 12 %.

Contracción volumétrica.

Como ya hemos visto, se trata de la disminución del volumen de al madera en función de una pérdida de agua. Según el grupo de maderas, la contracción volumétrica es la que se indica en el siguiente cuadro.

% contracción

Grupos de madera.

Ejemplos de madera

5 al 10 %

10 al 15 %

15 al 20 %

Maderas que se secan sin agrietarse

Maderas que se secan con fisuras medianas

Maderas que se secan con fisuras grandes

Caoba, nogal y álamo.

Todas las resinosas.

Algunas frondosas, como el fresno y la encina.

Estos porcentajes nos permitirán obtener una madera con un grado de humedad mínimo tal que su secado no produzca fisuras ni grietas que la hagan inútil.

Equilibrio Higroscópico de la madera.

Al apilar la madera al aire libre o bajo techado, el aire circula a través de ella, convirtiéndose en el agente encargado del secado de la madera, realizando su cometido tanto más rápidamente cuanto más caliente y seco sea, y cuanto mayor sea su velocidad. Es este el mismo principio aplicado a los sistemas de secado artificial.

Pasado cierto tiempo y si las condiciones del aire no varían mucho, la humedad contenida en la madera adquiere un estado estacionario, ya que paulatinamente ésta ha disminuido hasta llegar a un cierto equilibrio con el medio, y a este fenómeno se le denomina equilibrio higroscópico, el cual se puede producir también en una madera seca colocada en un ambiente húmedo; en ambos casos se llega a un grado de humedad que se llamará límite.

Conocer la humedad límite de la madera permite que, se proceda hasta el equilibrio justo de humedad entre la materia y el medio. Esto evitará que posteriormente la madera se contraiga o se hinche de acuerdo con las condiciones climáticas del medio en que se utilice. Este conocimiento también servirá para conocer cuando una operación de secado, ha llegado a su término, ya que si seca más o menos de la humedad límite, posteriormente la madera cambiará de volumen por estar en actividad su propiedad higroscópica.

Proceso de secado.

La madera, al estar sometida a un proceso no natural de secado, sufrirá una disminución o contracción rápida.

Con el secado se iguala el porcentaje de humedad de la madera con la humedad del ambiente. El uso de la madera exige unos índices normalizados de humedad dependientes del tipo y empleo posterior de las mismas. Tres son los procedimientos más usados para conseguir un buen secado de la madera: secado natural, artificial y mixto.

A) SECADO NATURAL.

Las maderas se colocan apiladas unas encima de otras – clasificándolas por tamaño y clase- aisladas del suelo y dejando entre madera espacios para que circule el aire. Los bloques o torres así configuradas se protegen en su parte superior mediante tejadillos de materiales diversos para que no los cale la lluvia.

El secado natural es muy lento y aunque depende de numerosos factores – grosor de la madera, temperatura y humedad ambiente, etc.-, se calcula en dos años para las maderas blandas y un año por centímetro de grueso para las duras.

Debe evitarse la incidencia directa del sol sobre la madera ya que puede rajar la madera. Conviene, además, pintar o cubrir los extremos de las tablas para que su secado no sea demasiado rápido en relación con el resto de la pieza. Sobre el montón han de colocarse pesos para evitar movimientos.

Es un procedimiento antiguo y sencillo que da buenos resultados, aunque como inconvenientes tiene que su emplazamiento requiera grandes terrenos, y que no consigue destruir las larvas de los insectos, ni permite generar material que vaya a ser sometido a elevada calefacción. Como ventaja nombrar que la madera apilada no cambia de colorido.

B) SECADO ARTIFICIAL.

El secado artificial tiene por finalidad eliminar la humedad de la madera de forma más rápida que la que proporciona el secado natural. Con este procedimiento se obtiene rendimientos muy grandes, el proceso de secado se controla perfectamente, aunque requiere ciertas instalaciones, resultando por tanto más caro.

El secado artificial de la madera admite diferentes maneras. A continuación veremos los más importantes señalando que, además, se usan ciertos procedimientos químicos que no tienen excesiva importancia.

– Secado por inmersión.

Tras el apeo, los rodillos se sumergen en agua corriente con la base del tronco orientada hacia a corriente. Al penetrar el agua, la savia va saliendo por el otro extremo. Se eliminan así posibilidades de putrefacción aunque se prive a la madera de ciertas cualidades de resistencia.

Después de unos cuatro meses en inmersión, tras el aserrado, la madera se seca fácil y rápidamente al no poseer savia que dificulte el secado.

– Secado por Vaporización.

Colocada la madera en un local bien cerrado, se hace pasar una corriente continua de vapor de agua a una temperatura entre 80 y 100 grados centígrados. Mediante este procedimiento la madera pierde un 25% de su peso en agua.

Simultáneamente pueden las maderas ser impregnadas para su conservación, si al terminar la vaporización echamos en el agua de la caldera aceite de alquitrán que al hacerse vapor penetra en la madera.

– Secado por aire.

En un local cerrado se hace pasar aire previamente calentado, por medio de ventiladores. Este aire absorbe la humedad de la madera. Debe evitarse el secado rápido ya que, en caso contrario, la madera se deformaría y rajaría por una contracción acelerada. Para evitar esto el aire no debe sobrepasar de los 50 grados centígrados. El proceso debe interrumpirse periódicamente.

Secado por aire acondicionado.

Este procedimiento consiste en hacer pasar, a la cámara en la que está depositada y ordenada la madera, aíre tomado por un ventilador que se calienta al pasar por una batería de calefacción. Mediante un tubo humidificador se puede hacer variar la temperatura y a humedad en la cámara.

El procedimiento permite tomar aire exterior de forma graduada y también evacuar el aire húmedo en función de las exigencias técnicas o resultados que se pretendan alcanzar. Cada cierto tiempo se cambia el sentido de la marcha del aire, es decir, unas veces entra por la

derecha y alternativamente por su izquierda.

En el secado de la madera las propiedades del vapor de agua desempeñan un papel esencial. El vapor de agua se usa para enfriar volúmenes de aire a temperatura constante. Cuando dicho aire se satura de vapor de agua, para que pueda admitir más será preciso calentarlo. Dicho de forma más concreta, afirmamos que el estado hidrométrico del aire saturado aumenta con la temperatura y el punto de saturación aumenta con ella.

El secado de la madera se basa en el siguiente principio:

A cada grado de humedad de la madera debe corresponderle dentro del secadero un estado higrométrico y una temperatura determinada. Para conocer el grado de humedad de la madera se hacen pruebas cortando unos 20 á 30 centímetros del tablón en su centro. Al peso de dicho trozo lo denominaremos P1, sometiéndolo a secado en una estufa de laboratorio durante un tiempo determinado. Pasado este pesaremos de nuevo el trozo y transcurrida una hora más volveremos a pesarlo. Si el peso P2 no ha variado en estas dos últimas pesadas, la madera está seca.

El grado de humedad (H) de la madera lo calcularemos mediante la expresión.

Pl – P2

H = ———— x 100

P2

Calculada la humedad de la madera, existen unas tablas de secado que nos dan la temperatura y el tanto por ciento del estado higrométrico del aire que debe mantenerse. La operación de secado se basa en ir aumentando progresivamente la temperatura desde el principio al final de la operación y disminuir también progresivamente el estado higrométrico del aire en circulación.

C) SECADO MIXTO.

En este proceso una vez que por secado natural se ha llegado a reducir el grado de humedad contenida en la madera hasta un 20%, entonces se procede a secarla artificialmente, para darle el grado deseado y necesario.

3. OBTENCIÓN DE MADERAS PREFABRICADAS.

Tanto en carpintería como en ebanistería se precisan piezas de grandes superficies, no disponibles en madera maciza. Para solventar esta carencia – entre otras- se elaboran los tablones prefabricados de dimensiones y grosores diversos.

La prefabricación implica la coordinación modular de los planes y la normalización de los elementos de construcción – virutas, chapas, aglomerantes, etc.-.

En a creación de los tablones prefabricados se opera con elementos normalizados, fabricados de antemano en grandes series y cuyo montaje y acoplamiento se efectúa con arreglo a un plan preestablecido.

El material en forma de tablero elaborado es más fácil de encontrar que la madera maciza. Tiene, además, las siguientes ventajas: es de buena calidad, no mengua ni se hincha al utilizarlo en la construcción, se encuentra en el mercado con toda una gama de revestimientos, se pueden obtener tablas de tamaño considerable y más baratas que la madera maciza.

3.1. TABLEROS CONTRACHAPADOS O CONTRAPLACADOS.

Se entiende por tablero contrachapado el formado por chapas de madera encoladas entre sí y dispuestas de tal forma que las fibras de dos chapas consecutivas sean perpendiculares.

Se fabrican con chapas de madera obtenida por desenrollo o rebanado de espesor menor de 5 mm. El número de hojas está proporcionado con el grosor del tablero, pero siempre impares – mínimo tres- para que las caras exteriores queden con la veta en el mismo sentido.

Las distintas capas se encolan y mediante grandes prensas fraguan y quedan rígidas. Sacadas de las prensas hay que dejarlas un tiempo hasta lograr su estabilización. A continuación se cortan a medidas comerciales y se pulen y calibran al grosor exacto.

El desarrollo de los tableros contrachapados, ha dado como resultado que se hayan anulado casi por completo, los movimientos de dilatación y contracción, al formarse con placas de madera en número impar y con las fibras encontradas a 90 º.

Para ello, las chapas tienen que estar compensadas de modo que el espesor total de las orientadas en un sentido, sea igual a las orientadas en sentido contrario, así las fuerzas quedan equilibradas y el tablero no se deforma.

Las chapas exteriores reciben el nombre de caras. Cuando las caras no son de la misma especie de madera, se le suele llamar a la chapa de mejor calidad cara y a la de peor calidad contracara.

Respecto a las dimensiones podemos decir que se comercializan a unas medidas estándar, que son:

– Grueso de 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 22, 25 milímetros.

– Tableros de okumé por ambas caras: 200×1 00; 205×1 00; 220×1 22; 244×122; 244×138 y 305×183, en centímetros.

– Tableros de okumé por una cara revestida de maderas finas: 204×54; 204×74 y 204×84, en centímetros.

Para la consecución de tableros de grueso mayor se fabrican los listones, que no son otra cosa que maderas o listones cubiertos por capas de chapa desenrollada cruzadas -200×100 y 244x122cms, con un grueso de 15, 20, 25 y 30 milímetros -.

El uso de los tableros contraplacados está muy extendido: revestimiento de paredes y tabiques, artesanado de techos, puertas, mueblería, encofrados, hormigones vistos, etc.

 
  clip_image008

3.2. TABLEROS LAMINADOS.

Son los formados por chapas de madera encoladas entre sí y dispuestas de tal forma que las fibras de todas las chapas sean paralelas.

Desde el punto de vista mecánico, estos tableros son mucho más resistentes a la flexión paralela a las fibras, que los tableros contrachapados, aunque dimensionalmente son mucho menos estables que los anteriores, tendiendo a producirse atejamientos y curvatura de cara.

Son válidas las características en cuanto a los encolados de los tableros contrachapados. Este tipo de tablero se utiliza en la industria del mueble, por ejemplo en lamas de madera para somieres.

 
  clip_image008[1]

3.3. TABLEROS AGLOMERADOS.

Los aglomerados se elaboran con virutas de madera, adheridas entre sí con cola -90% de virutas y 10% de cola -.

La cola suele ser formaldehído de urea, aunque en los aglomerados a prueba de agua se utiliza formaldehído de melanina o de fenol. Las virutas varían de tamaño y posición dentro de los tablones según el destino que se les quiera dar.

Como ventajas de estos tableros podemos destacar: Dimensiones considerables en largo y ancho, no tienen defectos que originen desperdicios, no son atacados por enfermedades y poseen una dureza mediana.

Como inconvenientes señalamos: muy sensibles a los cambios de humedad y de calor curvándose; su resistencia al atornillado merma en función de la cola que lo conforme y aumenta de volumen a su contacto con el agua.

En la fabricación de tableros por partículas de madera, hemos de distinguir dos grupos muy diferentes: los tableros prensados por plano y los extrusionados que tienen las partículas en dirección perpendicular a sus caras. Dentro de estos dos grupos distinguimos cinco tipos:

1. Homogéneos por tener las partículas iguales en el centro que cerca de las caras y estar paralelas a la superficie.

2. De tres capas por ser las partículas del centro de distintos tamaños y porosidad a las de los bordes.

3. De capas múltiples cuando las partículas van siendo progresivamente más finas a medida que nos acercamos a los bordes exteriores.

4. De tablero macizo, formado por dos capas exteriores de chapa desenrollada para contener y reforzar la poca resistencia que estos tableros tienen. Sus partículas se sitúan en sentido perpendicular a las superficies.

5. De tablero con espacios huecos cuyas características son iguales al último con la salvedad de que están atravesados por huecos en toda su longitud.

En lo que se refiere a las dimensiones de los tableros de partículas, señalaremos que aunque no todos los fabricantes lo hacen con las mismas medidas, las más normales son:

Grosor: 5, 7, 8, 10, 12, 13, l5,16, 17, 18, 19, 22, 25, 30, 40 milímetros.

Largo ancho: 224×1 22; 488×12; 732×122; 244×183; 366×183 y 510×183 centímetros.

De estas seis podemos destacar dos como fundamentales: 224×12 y 366×183.

En la actualidad existe en el mercado un tablero resistente a la humedad – hidrófugo – fabricado por prensado plano, de partículas aglomeradas con resinas de urea –melanina, polimerizada a alta temperatura y gran presión.

Los tableros aglomerados se ofrecen también en el mercado plastificados por ambas caras en diferentes tonos y acabados, así como rechapados.

El proceso de fabricación del tablero aglomerado puede describirse así:

1. Astillado: Producción de partículas de espesor regular con grosores de 4,4 milímetros para las caras interiores y 0,2 para las exteriores.

2. Secado: El secado o grado de humedad de las partículas es clave.

3. Clasificada: Se clasifican las partículas por tamaño y se limpian del polvo que pudieran contener – el polvo es nefasto en el encolado -.

4. Encolada: Fundamental la proporción de partículas -cola- por lo que es regulada electrónicamente pulverizando la cola sobre las partículas.

5. Formación: Aquí se cuidará que el volumen por m2 sea proporcional al grosor del tablero que se va a fabricar.

6. prensado: En la prensa se controla la presión, temperatura y tiempo de prensado a que se ha de someter la manta de virutas y cola.

7. Acondicionado: Se trata de estabilizar los tableros. Los tableros al salir de la prensa se dejan algunas horas si es dirigida artificialmente, y unos días si es natural.

8. canteado: En sierra circulares y paralelas se dejan a medida y se escuadran los tableros.

9. Lijado: A continuación los tableros pasan por máquinas lijadoras de rodillos que los lijan y calibran al grosor uniforme y definitivo.

10. Almacenamiento: Finalmente se colocan apilados y separados por grosores, calidades, tamaños, etc….

3.4 TABLEROS DE FIBRAS.

Son tableros formados por fibras de madera afieltradas y prensadas entre sí, bien con un adhesivo o bien autoaglomeradas.

Las fibras se logran de las astillas por molido, resultando pequeños hilos leñosos. Las fibras, por sus propiedades adhesivas debido la celulosa y lignina, se unen formando un conglomerado, sin la necesidad de añadir cola, o bien, se unen en seco mediante resinas sintéticas con un prensado en caliente o de alta frecuencia, consiguiéndose de este modo un producto de alta calidad, uniforme, fuerte, compacto, estable, liso por ambas caras y con una homogeneidad total en todo su espesor.

Los tableros de fibras autoaglomeradas pueden llevar determinados aditivos que se añaden durante la fabricación (p.e. aditivos hidrófugos), clasificándose por su peso específico en:

– Tableros porosos o aislantes cuando su densidad es inferior a 350 kg/m3.

– Tableros semiduros cuya densidad está comprendida entre 350 y 800 kg/m3.

– Tableros duros cuya densidad es superior a 800 kg/m3.

Los tableros duros y semiduros se les conoce en el mercado con el nombre comercial de TABLEX.

Los tableros de fibras con aglomerantes, son los Tableros de Fibras de Densidad Media, (también conocidos en el mercado por el nombre de tableros M.D.F.). Sus densidades varían entre 600 y 800 Kg/m3.

El M.D.F. tiene tan buenas características para su manipulación, que en muchos casos puede sustituir a la madera natural, ya que carece de nudos, grietas, alabeos, tensiones, y de ataques de parásitos e insectos xilófagos.

Actualmente también se fabrican tableros de fibras con aglomerantes, cuya densidad es superior a los 800 kg/m3 en grosores inferiores a 8 mm. son los denominados duros (HDF), y están fabricados mediante proceso en seco.

En consecuencia, los tableros de fibras, son tableros muy resistentes a la humedad, ni se astillan, ni se pudren. Poseen cualidades aislantes, térmicas y de sonido. Se trabajan fácilmente.

Antes de trabajar deben humedecerse 48 horas antes por la cara rugosa con agua limpia, con peso encima para que no se deformen.

4.- ACABADOS Y TRTAMIENTOS DE LA MADERA.

El término acabado y proceso de acabado tiene un significado preciso en carpintería, ya que define el tratamiento al que se someten las superficies. La elección del tratamiento depende de sí el objeto ha de ser usado a la intemperie o en el interior, el roce que tenga, el tipo de madera en que esté hecho y el gusto personal.

Las razones fundamentales de un acabado adecuado pueden cifrarse en:

– La prevención, o retardo al menos del desgaste de la madera, bien frente a los elementos climatológicos, bien frente al desgaste y abrasión o la acción de sustancias químicas.

– Protección de la madera del polvo, suciedad, derrames de líquidos y toda la serie de accidentes que pueden producirse en el hogar.

– Realce de las características naturales de la madera, que es el objetivo esencial del ebanista. Si en una misma estructura se han empleado distintos tipos de madera, el acabado puede pretender resaltar las diferencias de color, o bien intentar que el conjunto presente un aspecto uniforme.

La fase previa de todo acabado se denomina “limpieza”. Constituye un proceso que varía de acuerdo con la naturaleza del trabajo y el tipo de acabado que ha de aplicarse. Existen acabados que precisan, por ejemplo, que la madera esté seca, y otros necesitan una limpieza cuidada y meticulosa.

El acabado en carpintería puede dividirse en dos categorías fundamentales: opaco y transparente. El acabado con pintura constituye el primer proceso (opaco), incluyendo vinilo, aceites, emulsiones, sustancias compuestas a base de celulosa y esmaltes. Entre los acabados transparentes citamos la cera, aceites, barnices, lacas, celulosa transparente, lustre blando francés y todos los modernos materiales plásticos.

Ciertamente, los acabados transparentes requieren una preparación previa más cuidadosa que cuando se van a aplicar pinturas. Sin embargo, no debe pensarse que los acanados en pintura disimulan los defectos de las superficies tratadas: si dichas superficies no se han preparado adecuadamente o la limpieza no es completa, los defectos seguirán manifestándose a través de la pintura. No es acertado, ni en los acabados opacos ni en los transparentes, pensar que los defectos del material o del trabajo desaparecerán bajo cualquier material de acabado. Es muy posible que ocurra precisamente lo contrario: que los acabados resalten y amplifiquen los defectos.

Por otra parte, las condiciones físicas en las que se realiza la labor de acabado, son importantes. La luz debe incidir por el lado opuesto al de trabajo. El trabajo con materiales que tardan en secar varias horas puede arruinarse a consecuencia del polvo. Deben evitarse las corrientes de aire que son las que mueven el polvo: se operará en un receptáculo con puertas y ventanas cerradas, aunque lo ideal sea hacerlo en cabinas especiales.

Se obtienen mejores acabados cuando trabajamos en ambientes templados (a unos 25º). Los materiales además de secar mejor, aumentan su fluidez.

La humedad es desaconsejable, debiendo estar el aire bastante seco.

4.1 GRIETAS, DEFECTOS, ORIFICIOS.

Antes de proceder al acabado definitivo, las grietas, orificios y demás defectos de la madera, deben quedar disimulados. Se emplean materiales plásticos que secan rápidamente y se adhieren con firmeza y de los cuales existen numerosas preparaciones en polvo o pasta que se aplican directamente.

En todo caso, el material empleado debe tener, una vez seco, idénticas características de densidad y porosidad y, dependiendo del tipo de acabado, el mismo color que la superficie a la que se aplica.

Los materiales de relleno a base de celulosa son inertes y poseen buenas características de adhesión. Son muy buenos para acondicionar la madera que vaya a pintarse, pero al estar compuestos de agua, secan con lentitud. Las masillas a base de resinas secan muy rápidamente, y las que están pensadas especialmente para la madera, son ideales.

Para barnizar y lustrar, es necesario rellenar las vetas abiertas, existiendo en el mercado numerosos materiales en polvo y en pasta. Aplicada la sustancia de rellenar vetas, se frota con un trapo húmedo, en dirección perpendicular a aquélla. Cuando ha secado, se lija suavemente y en caso necesario se aplicará una segunda capa para obtener mejores resultados.