TECNOLOGA DE LOS MATERIALES

TECNOLOGA DE LOS MATERIALES

UNIDAD 2: Materiales Naturales.

MADERAS1- Generalidades. Definicin. La madera es la sustancia fibrosa y celulosa de que se componen el tronco y las ramas de los rboles. Es un material de construccin ligero, resistente y de fcil trabajabilidad, utilizado por el hombre desde sus primeros tiempos.

Como todos los materiales de construccin, es susceptible a deteriorarse con el tiempo. Por su naturaleza orgnica una de las principales causas de su deterioro son hongos e insectos. Otros agentes destructores son el intemperismo y el fuego.

Por ser un material complejo, no puede esperarse que posea las propiedades de un material homogneo, como una barra de acero o plstico.

Un factor de gran importancia tanto en la durabilidad de las estructuras, como en su comportamiento mecnico es el contenido de humedad, que por una parte favorece la accin de ciertos organismos perjudiciales y, por otra, afecta las propiedades mecnicas de la madera y est asociada a los cambios volumtricos de la misma.

2- Clasificacin.La naturaleza del terreno donde crecen los rboles, tiene fundamental importancia en la calidad de la madera. Cuando el terreno es seco, arenoso y rido, los rboles crecen lentamente y su madera es mas dura, compacta y tenaz que la de los rboles que crecen con relativa rapidez en los terrenos bajos y hmedos. La buena madera de construccin debe ser seca, de tronco sano, sin fibras reviradas, libre de pudriciones y poco nudosa; Adems no debe tener resquebrajaduras, ni manchas y presentar anillos anuales de aproximada regularidad.

Las maderas utilizadas en construccin son obtenidas de troncos de rboles. Podemos distinguir dos categoras principales de maderas:

- Maderas Duras: Provenientes de rboles frondosos (con hojas achatadas y largas) de crecimiento lento. Estas maderas son de mejor calidad. Ej.: Lapacho- Maderas blandas: Provenientes en general de rboles de distintas especies de conferas (hojas con forma de aguja), de crecimiento rpido. Ej.: Pino

Algunos textos tambin mencionan otra clasificacin (duras, semi duras y blandas).

3- Estructura y Crecimiento.

Los rboles productores de madera de construccin son del tipo exognico, es decir que crecen por la adicin de camadas externas sobre la corteza. La seccin transversal de un tronco revela las siguientes camadas de adentro para afuera:

Corteza: Es la parte ms externa, formada por materia muerta de aspecto resquebrajado, debido a que el rbol sigue creciendo en espesor, mientras la corteza no.Se usa comercialmente para curtir cuero, en construccin de barcos, en la confeccin de cestos o canastos y en la fabricacin de ropa, calzado, especias, corchos, medicamentos y sus derivados. La corteza tiene una capa externa protectora, epiderma, y otra interior, endoderma.Cambium: Es la camada formada por las clulas de cambio, que van generando sucesivamente capas concntricas, conocidas como capas anuales. La capa correspondiente a la primavera es de color ms claro; en cambio la de verano u otoo es de color ms oscuro.

Albura o Falsa Madera: Camada formada por clulas vivas que conducen la sabia de las races a las hojas. Madera tierna y blanca entre la corteza y el corazn o duramen que forma cada ao un crculo nuevo alrededor de dicho corazn.

Corazn o Duramen: Son clulas vivas de la albura, que se tornan inactivas, de coloracin ms oscura, y tiene la finalidad de sustentar el tronco.

Mdula: Tejido blando entorno del cual se verifican los primeros crecimientos de la madera. Es aqu donde se produce el crecimiento de nuevas ramas.

Rayos Medulares: Sirven para conectar las diversas partes del rbol.

Se emplea como madera de construccin, nicamente el rbol y del mismo se aprovecha solamente el duramen o corazn, quitando la albura y la corteza.

La albura produce madera inmadura, no endurecida, ms expuesta a la descomposicin.

Los troncos de los rboles crecen por la adicin de anillos alrededor de la mdula.

4- Apeo. Se obtiene mejor calidad de madera si se efecta el apeo en invierno. Es este un hecho conocido desde la antigedad y se debe a que es la poca en la cual el rbol contiene menos cantidad de savia; en cambio, en el verano es cuando tiene su albura impregnada. Como la savia contiene materias fermentables, como el azcar, almidn, etc., es un excelente medio para los microorganismos destructores, especialmente con la potasa y el cido fosfrico, alimentos de algunos hongos lignferos e insectos xilfagos.

5- Desaviado de la Madera. Consiste en la eliminacin de la savia por un lavado interno que arrastra por disolucin las materias albuminoides y amilceas. Este tratamiento debe darse recin apeada (cortada) la madera, pues es cuando, por estar la savia fluida, mejor permite la penetracin del agua.

6- Secado de las Maderas.

El agua se halla en la madera (adems de la de constitucin, que oscila del 15 al 20%, segn las especies, y que no se pierde) en forma de agua de saturacin higroscpica o libre, y es la que se desprende con el secado de la madera y que vuelve a absorber si se coloca en ambiente hmedo o bajo agua.

Una madera est seca cuando ha perdido por evaporacin el agua de imbibicin que impregnaba sus tejidos.

Recin aserradas, las maderas no se pueden usar porque son inestables por su exceso de humedad. Para ponerla en condiciones de ser usada con garanta de duracin y estabilidad mximas, se hace necesario eliminar la humedad. Esta operacin se llama estacionamiento o desecado de las maderas.

Los factores que determinan el secado son los siguientes:

-La sequedad del aire (a medida que disminuye la humedad relativa del aire, mayor ser la capacidad de absorber el agua de la madera, y ms rpido se realizar el secado) - La temperatura-La presin atmosfrica (a medida que disminuye la presin atmosfrica, mayor ser la capacidad de contener agua que tenga el aire, y ms rpido se realizar el secado)

-Adems de estos 3 factores, es importante destacar la velocidad del aire, que sirve para renovar el aire que ha quedado cargado de humedad alrededor de la madera.

El secado puede efectuarse en dos formas que son: el natural y el artificial. 6.1- Secado Natural (o al aire libre): Consiste en colocar la madera convenientemente al aire libre, para que con el tiempo dicha madera, alcance la humedad de equilibrio higroscpico (HEH) del aire que la rodea. Al no poderse actuar ni sobre la temperatura, ni sobre la humedad relativa, ni tampoco sobre la presin atmosfrica, el sistema se basa en favorecer la circulacin del aire. Para ello, la madera debe apilarse de forma que los vientos dominantes la atraviesen perpendicularmente. Adems, debe separarse convenientemente los diferentes pisos de tablas.

Como el aire cargado de humedad pesa ms que el aire seco, la pila de madera debe levantarse del suelo entre 30 y 50 cm., de forma que el aire hmedo pueda circular por debajo.

Como la lluvia humedece la madera, conviene disponer de un pequeo tejadillo, que adems protege a la pila del sol, que aunque parezca que puede ser beneficioso no lo es dado que solo seca la cara expuesta, creando un desequilibrio que lleva consigo el alabeo de la pieza.

La madera debe separarse entre s para poder dejar circular el aire, para lo cual se utilizan los rastreles.

Dispuesta de esta forma la pila, la madera se seca, hasta una humedad que difcilmente llega al 15%, en un tiempo muy largo, que depende de las condiciones climticas de la zona y sobre todo del espesor de la pieza. Para tener idea de tiempo necesario, este oscila en alrededor de 3 meses por cada cm. de espesor. As, una pieza de 2" puede tardar en secarse cerca de dos aos.

Otras ventajas e inconvenientes de este tipo de secado son las siguientes:

- La lentitud del secado hace que el gradiente de humedad que se produce sea muy pequeo, por lo que la calidad del secado es muy buena, siendo difcil que aparezcan piezas con fendas o con excesiva curvatura.

- El problema de este secado, adems de la lentitud, es que no llega a la humedad necesaria para la mayora de las aplicaciones de la madera.

- Otro problema de este tipo de secado, es el peligro de ataques de hongos causantes del azulado y la pudricin, dado que la madera al estar mucho tiempo hmeda, propicia el desarrollo de estos hongos.

Apilado de la madera para su secado el aire

Disposicin de los rastreles

6.2- Secado Artificial: No se pueden secar artificialmente las maderas recin apeadas, porque las temperaturas elevadas a que han de ser sometidas provocaran contracciones que deforman la madera y producen fendas (fendas: Grietas ms o menos profundas).

Hay que secar primeramente al aire libre durante un mes. Despus se procede al desaviado en autoclave y se vuelve a apilar para que se seque naturalmente durante 15 o 20 das, al cabo de los cuales de despieza con la sierra en tablones para secarlos artificialmente. Los secaderos artificiales estn constituidos por una cmara hecha con material refractario, en el cual se colocan las maderas a desecar, generalmente apiladas horizontalmente, y en las que establece un tiro de aire calentado progresivamente.

Las ventajas de este secado son las siguientes:

- Se puede llegar al grado de secado que se quiera.

- El tiempo de secado es mucho ms corto.

- No hay peligro de azulado o pudricin.

El principal inconveniente es que es bastante fcil que la madera se raje o alabee.

7- Duracin. La duracin de la madera es muy variable, depende de su naturaleza y del medio en que se la haya colocado, influyendo grandemente las alternativas de humedad y sequedad. Si est enterrada en un suelo arcilloso tiene una duracin bastante grande; en cambio, en un suelo calizo su duracin es precaria. Sumergida totalmente en agua corriente dulce tiene una duracin casi ilimitada.

8- Principales Maderas Paraguayas. Caractersticas Fsico-Mecnicas.

TREBOLNOMBRE BOTNICO: Amburana cearensis

FAMILIA: Leguiminosae

NOMBRE COMN: TrbolDESCRIPCIN:

Albura blanco-amarillenta. Duramen amarillo-ocre con veteado pronunciado y muy llamativo. Brillo natural ligeramente dorado; medianamente lisa al tacto; grano recto o irregular; olor acentuado peculiar; gusto levemente dulce. Las semillas y madera exhalan suave olor a cumarina. El fuste es recto y largo.

CARACTERSTICAS:

Madera moderadamente pesada. El proceso de secado es normal, sin problemas de rajaduras o deformaciones. De fcil trabajabilidad, dando buen resultado en el cepillado, obtenindose superficies lisas que aceptan bien barnices y lustres. Estable y de buen comportamiento fsico. La albura tiene muy poca durabilidad y es fcilmente atacada por insectos xilfagos. Muy apta para la obtencin de chapas por corte plano.

USOS: Muebles finos, lminas decorativas, revestimientos interiores, cofres, tonelera.

CEDRO

NOMBRE BOTNICO: Cedrela sp.

FAMILIA: Meliaceae

NOMBRE COMN: Cedro

DESCRIPCIN:

Albura de color blanco con matices amarillos cuando recin cortada, tornndose levemente rosada. Duramen variable del beige-rosado oscuro al castao-rosado claro. Lustre acentuado; textura gruesa; grano ligeramente irregular; olor agradable; gusto ligeramente amargo. En corte longitudinal presenta un pronunciado veteado. Especie de crecimiento rpido ha moderado.

CARACTERSTICAS:

Madera liviana a moderadamente pesada. El secado natural es bastante rpido, prcticamente sin deformaciones. Es de fcil trabajabilidad, se pule bien, adquiere muy buen lustre y toma satisfactoriamente clavos, tornillos, colas, tintes y barnices. La resistencia a la intemperie es excelente, as como su estabilidad dimensional. Es buena para el curvado a vapor. Es muy apta para obtener lminas por corte plano o rotativo.

USOS: Carpintera, ebanistera, terciados, revestimiento interno, puertas, ventanas, embarcaciones.

GUATAMBNOMBRE BOTNICO: Balfourodendron riedelianumFAMILIA: Rutaceae

NOMBRE COMN: GuatambDESCRIPCIN:Albura y duramen no diferenciados, con color blanco-pajoso-amarillento oscurecindose para amarillo vivo. Lustre uniforme; textura mediana; grano recto a oblicuo; olor indistinguible; gusto levemente amargo. Presenta un veteado muy suave. Fuste esbelto y cilndrico; el promedio comercializable es de 6 a 14 metros.CARACTERSTICAS:La madera exige un secado natural lento y cuidadoso para evitar rajaduras o grietas. Propensa al ataque de hongos que provocan manchas azuladas. En el secado artificial se deben aplicar regmenes de procesos moderados. Se trabaja fcilmente en todas las operaciones, tanto con herramientas manuales como con maquinas. Se presenta muy bien para obtener chapas por cortes planos y rotativos. Apta para lustrar y barnizar. Tiene excelentes cualidades de flexibilidad y tenacidad, pata para trabajos de curvado. Estabilidad dimensional mediana y el uso a la intemperie no es recomendado por su baja resistencia. La albura es penetrable en los trabajos de impregnacin, el duramen es moderadamente resistente.

USOS: Muebles, lminas, mangos de herramientas, parquets, revestimientos internos, objetos torneados, tacos de billar, piezas de ajedrez, bobinas para telares, husos.

PETEREVYNOMBRE BOTNICO: Cordia trichotomaFAMILIA: Boraginaceae

NOMBRE COMN: PeterevyDESCRIPCIN:Albura de color blando-ceniciento, levemente amarillo y fcilmente diferenciable del duramen que es pardo-amarillento claro. Brillo irregular; textura gruesa a mediana, uniforme. Grano recto; olor aromtico agradable; gusto amargo. Fuste comercializable recto y cilndrico, vara de 6 a 15 metros. Regeneracin natural abundante.

CARACTERSTICAS:Madera moderadamente pesada. Puede secarse fcilmente al aire as como en estufa sin mayores deterioros. Se trabaja con facilidad, debobinndose perfectamente. Toma bien los clavos, tornillos, colas, tintes y lustres, obtenindose superficies muy lisas y brillantes. Buen comportamiento dimensional en servicio. Susceptible al ataque de insectos. En los tratamientos de impregnacin se presenta como madera poco penetrable con absorcin regular. Muy valiosa para la fabricacin de muebles, comprable al Nogal.

USOS: Muebles finos, enchapados, decoraciones interiores, revestimientos, molduras, instrumentos musicales, terciados, tornera, embarcaciones livianas.

YVYRA RO

NOMBRE BOTNICO: Pterogyne nitens

FAMILIA: Leguminosae

NOMBRE COMN: Yvyra roDESCRIPCIN:

La madera recin cortada muestra un color blanco levemente amarillento en la zona prxima a la corteza y blanco levemente rosado en la parte interna, oscurecindose con la exposicin al aire a rosado claro, uniforme. Textura mediana, brillo poco acentuado; grano recto a veces entrelazado; gusto ligeramente amargo, astringente; olor indistinguible. En las caras longitudinales tiene veteado suave. La forma del fuste es buena y el largo comercializable vara de 7 a 15 metros.

CARACTERSTICAS:

Madera moderadamente pesada, altamente elstica, tenaz y resistente. Con un secado lento se obtiene material de buena calidad, sin deformaciones o rajaduras. Fcil de trabajar, obtenindose buena terminacin en el cepillado y torneado. Toma bien las colas y lustres. Se presta para trabajos de curvado y tiene buena estabilidad dimensional en servicio. Muy resistente a la impregnacin, pero no acusa ataques de insectos xilfagos. Apta para laminado y debobinado. Excelente comportamiento sumergido en agua.

USOS: Construcciones navales, carroceras, mueblera de lujo, terciadas, chapas decorativas, tallas, molduras, pisos, toneles.

YVYRA PYTA

NOMBRE BOTNICO: Peltophorum dublium

FAMILIA: Leguminosae

NOMBRE COMN: Yvyra Pyta

DESCRIPCIN:Albura de color blanco, suavemente rosado. Duramen con alternancia de rosado-ocrceo y beige-rosado oscuro, frecuentemente con vetas irregulares. Textura gruesa; grano ondulado a entrelazado; irregularmente lustrosa; gusto y olor indistinguibles. Anillos de crecimiento poco demarcados. Fuste de 6 a 12 metros de largo. Especie con gran valor ornamental.

CARACTERSTICAS:Madera pesada elstica, fuerte, con buena dureza trasversal. Presenta serias dificultades al secado en hornos, siendo susceptible a rajaduras, torceduras y colapso, por lo que se aconseja un secado lento, bajo un rgimen con elevada humedad inicial y baja temperatura. Algo abrasiva y dura de trabajar. Al cepillarla puede presentar sectores algo rugosos, por la presencia de grano entrelazado. En general brinda superficies lisas, aceptando lustres y barnices satisfactoriamente. Tiene tendencia a rajarse con el uso de clavos y tornillos. Posee poco estabilidad dimensional. Albura moderadamente reasistente a la impregnacin, duramen muy resistente.

USOS: Construcciones en general, carpintera, carrocera, construcciones hidrulicas, marcos de puertas y ventanas, pisos, tanques, silos embarcaciones, durmientes.

LAPACHO NEGRO

NOMBRE BOTNICO: Tabebuia ipe

FAMILIA: Bignoniaceae

NOMBRE COMN: Lapacho Negro

DESCRIPCIN:Albura blanco-amarillenta, netamente diferenciada del duramen que es amarillo-verdoso a castao-verdoso, con un veteado ligeramente pronunciado. A un rbol de 56 cm de dimetro, le corresponde 5 cm de corteza, 7 cm de albura y 44 cm de duramen. Textura mediana a fina; grano entrelazado; lustre mediano; olor no caracterstico; gusto margo. Los fustes son generalmente largos, rectos y casi cilndricos, varan de 6 a 15 metros. La corteza contiene alrededor de 5% de tanino.

CARACTERSTICAS:Madera extremadamente fuerte y tenaz, con elevada dureza, muy resistente al desgaste. Es de secado natural lento, pero sin degradacin de importancia. Para el secado artificial se recomiendan regmenes de intensidad media. Resulta algo difcil de aserrar, produciendo desgaste del filo de las sierras. En trabajos de cepillado se aconseja el uso de ngulos de cortes pequeos, para limitar defectos, que pueden aparecer especialmente en las superficies radiales. Difcil de clavar y atornillar. Al cepillarse y lijarse posee buena terminacin. La presencia de la sustancia Lapachol puede afectar la aplicacin de ciertos revestimientos. Dimensionalmente muy estable. Resiste golpes sin astillarse. Herrumbra el hierro cuando est hmeda.

USOS: Construcciones civiles y navales, carpintera en general, carroceras, rayos de ruedas, postes, estructuras de puentes, durmientes, crucetas, tanques para uso industrial, parquets, objetos torneados.

PEROBA

NOMBRE BOTNICO: Aspidosperma Polyneuron

FAMILIA: Apocynaceae

NOMBRE COMN: Peroba

DESCRIPCIN:La albura es de color rosado vivo con manchas ms claras cuando recin cortada. El duramen vara de levemente rosado a rosado o rosado-rojizo, que luego se oscurece con el tiempo a un rosado-amarillo quemado. Veteado poco pronunciado; textura fina; grano recto a entrelazado; brillo poco acentuado; gusto amargo y un ligero olor cuando recin cortada. El fuste es recto y el largo comercializable vara de 10 a 17 m.

CARACTERSTICAS:Madera dura y pesada. Requiere un secado natural lento, as como regmenes suaves para el secado artificial, en ambos casos para evitar posibles deformaciones. Se trabaja sin dificultad tanto en el aserrado como en el cepillado. Toma bien colas, tintes y barnices. Madera moderadamente estable, con tendencia a deformarse en las piezas tangenciales. Medianamente durable a la intemperie, puede ser atacada por termites. El duramen es extremadamente resistente a la impregnacin. La albura es permeable.

USOS: Construcciones pesadas, parquets, marcos, molduras, piezas industriales, carroceras, terciadas, muebles.