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Facultad de Ingeniería - UNC 2012
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ÍNDICE
Introducción……………………………………………………………………………………………………………….….….3
- Partes del tronco……………………………………………………………………………………………………3
- Propiedades de la madera…………………………………..………………………………….……………..6
- Clasificación…………………………………………………………………………………………...……..………8
Situación en Argentina………………………………………………………………………….…………………………..9
- Situación forestal…………………………………………………………………………………………………..9
- Ventajas de la Argentina………………………………………………………………………………………12
- Comercio exterior Argentino del sector madera……..……………………………………………12
Situación en Mendoza………………………………………………….………………………………………………….14
Industria Maderera………………………………………………………………………………………………….………15
- Silvicultura……………………………………………………………………………………………………………16
- Obtención dela madera……………………………………….……………………………………….………18
Preservación de la madera………………………………………………………………………………………………22
- Agentes biológicos destructivos de las maderas…..………………………………………………22
- Agentes no biológicos destructivos de las maderas………………………………………………23
- Impregnación……………………………………………………………………………………………………….24
- Métodos de preservación sin vacío ni presión………………………………………………………25
- Métodos de preservación con vacío y/o presión………………………………………………….27
Principales productos………………………………………………………………………………………………………32
- Machimbre…………………………………………………………………………………………………….…...32
o Materias primas e insumos……………………………………………………………………….32
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o Equipos y maquinarias………………………………………………………………………………33
o Análisis del proceso productivo…………………………………………………………………35
- Madera laminadas…………………………………………………………………………………….…………39
o Desarrollo histórico…………………………………………………………………………………..39
o Ventajas……………………………………………………………………………………………………39
o Desventajas………………………………………………………………………………………………41
o Aplicaciones……………………………………………………………………………………………..42
o Traslado……………………………………………………………………………………………………43
o Esquema del proceso productivo………………………………………………………………44
o Desarrollo de las fases…………………………………………………………….………………..46
o Conclusión………………………………………………………….…………………………………….51
Ejercicio de aplicación……………………………………………………………………………………………………..53
- Lay Out…………………………………………………………………………………………………………………53
- Análisis de costos………………………………………………………………………………………………...54
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Introduccion
En el presente informe, hablaremos sobre las maderas para la construcción.
Comenzaremos con una breve caracterización de la madera y sus propiedades, los
tratamientos que a esta se le realizan para su preservación, caracterizaremos la industria
de la madera y explicaremos los procesos productivos de los elementos más comúnmente
utilizados en la construcción con maderas, que son maderas laminadas y machimbres.
De todos los materiales usados por el ser humano a lo largo de la historia, la madera fue el
primero de ellos, gracias a una serie de propiedades como facilidad de conformado, bajo
peso específico, agradable apariencia exterior, propiedades térmicas y mecánicas,… Esto
ha generado una industria muy importante.
La explotación de los árboles para la obtención de madera da lugar a graves problemas
medioambientales, porque si no se realiza la tala con unos criterios medioambientales,
puede producirse una sobreexplotación que genera deforestación, pérdida de bosques
primarios y, desertificación.
Partes del tronco
Un árbol es un vegetal leñoso con un tallo simple, llamado tronco, en su parte inferior, y
ramificado en su parte superior (copa)
Por madera se entiende la parte sólida de los árboles que se encuentra debajo de la
corteza. Así, madera es el conjunto de tejidos, de cierta dureza, que constituyen la mayor
parte del tronco y las ramas del árbol.
La madera es un material fibroso formado por:
· Celulosa (50%)
· Lignina, que es el elemento que mantiene unidas a las fibras (30%). Es como el
“cemento” de la madera.
· Otros elementos: resina, agua, almidón, ... (20%)
Si damos un corte transversal a un tronco de un árbol, distinguimos las siguientes partes,
de dentro a fuera:
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· Médula o duramen: Formada por células muertas que están muy lignificadas. Su aspecto
es seco y duro.
· Albura o leño: De aspecto blanquecino, formada por células vivas en su parte exterior y
es el responsable del transporte de la savia bruta desde la raíz del árbol hasta las partes
aéreas. Durante el crecimiento del árbol, las células interiores mueren y pasan a engrosar
el duramen.
· Cambium: Capa de células vivas entre la albura y la corteza interna. Durante su
crecimiento da lugar a la formación de la albura y a nuevas células de la corteza interna
· Corteza interna: Es por donde circula la savia elaborada; está formada por células que
poco a poco se desplazan al exterior formando la corteza externa. También se denomina
floema o líber
· Corteza externa: Formada por una capa de células muertas, que protege al árbol contra
las inclemencias del tiempo y del ataque de insectos y parásitos.
En la industria se aprovecha casi exclusivamente el tronco del árbol por tener mayores
aplicaciones. Excepcionalmente se aprovechan las raíces y ramas gruesas para la
obtención de maderas finas, con veteados espectaculares, en la construcción de muebles
de diseño.
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La parte que interesa del tronco es el duramen (leño viejo del árbol en torno al centro,
que es más seco y rígido), junto con la albura (leño joven del árbol, en torno al duramen,
que contiene todavía células vivas que transportan agua y nutrientes).
Anillos anuales:
. Cada anillo corresponde al crecimiento anual, consta de dos zonas claramente
diferenciadas:
Una formada en primavera: Predominan en ella los vasos gruesos que conducen la
savia bruta hasta las hojas (tejido vascular). Color claro, pared delgada y fibras
huecas y blandas.
Otro formado en verano: Tienen los vasos más pequeños y apretados. Sus fibras
forman el tejido de sostén. Color oscuro denso y fibras de paredes gruesas.
En zonas tropicales (o en las zonas donde no se producen, prácticamente, variaciones
climáticas con los cambios de estación, y la actividad vital del árbol es continua), no se
aprecian diferencias entre las distintas zonas de anillos de crecimiento anual. Su suma, son
los años de vida del árbol. Debido a la forma tronco-cónica del árbol, los anillos anuales se
deben contar en el tronco, en
zona más próxima a las raíces.
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Propiedades de la Madera
Según el tipo de madera, edad del árbol, zona climática,… las propiedades varían de unos
a otros, pero de manera general, las maderas presentan las siguientes características:
- Baja densidad: Suelen ser menos densas que el agua (de ahí que floten).
- Conductividad térmica y eléctrica baja: La madera es un excelente aislante térmico (casas
de madera en países fríos, por ejemplo). Las maderas ricas en agua son mejores
conductores que las secas.
- Resistencia mecánica: A la tracción, compresión, flexión, cortadura, desgaste,… Es muy
resistente al esfuerzo de tracción (estirarse) y bastante resistente a la compresión aunque
la mitad de resistente que a la tracción).
- Hendibilidad: Es la facilidad con que se abren las fibras de la madera en sentido
longitudinal. Hienden peor las maderas duras, las secas, las resinosas y con nudos. La
madera hendible es poco apta para el clavado y para realizar encajes. Si el secado es
brusco la madera tiende a abrirse.
- Retractabilidad o contracción: Pérdida de volumen al perder parte del agua
- Humedad: Cantidad de agua que tiene la madera en su estructura. Está relacionada con
su peso y afecta a otras propiedades físicas y mecánicas. Elemento que se debe reducir
para obtener una madera útil, desde un punto de vista tecnológico.
- Dureza: Es la resistencia que ofrece al corte. Aumenta con la densidad.
- Flexibilidad: Característica de las maderas jóvenes, verdes y blandas, que admiten ser
dobladas sin romperse.
-Anisotropia: Dado que la madera es un material formado por fibras orientadas en una
misma dirección, es un material anisótropo, es decir, que ciertas propiedades físicas y
mecánicas no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto
determinado, si no que varían en función de la dirección en la que se aplique el esfuerzo.
Se consideran tres direcciones principales con características propias:
Dirección axial: Paralela a las fibras y por tanto al eje del árbol. En esta dirección es
donde la madera presenta mejores propiedades.
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Dirección radial: Perpendicular al axial, corta el eje del árbol en el plano transversal
y es normal a los anillos de crecimiento aparecidos en la sección recta.
Dirección tangencial: Localizada también en la sección transversal pero tangente a
los anillos de crecimiento o también, normal a la dirección radial.
-Humedad de la madera: Es la propiedad más importante, pues influye sobre todas las
demás, propiedades físicas, mecánicas, mayor o menor aptitud para su elaboración,
estabilidad dimensional y resistencia al ataque de seres vivos.
El agua es el vehículo de transporte que utilizan las plantas para su alimento, esto, unido a
la higroscopicidad de la madera, hace que esta tenga normalmente en su interior cierta
cantidad de agua, que es necesario conocer antes de su uso, debido a las modificaciones
que produce en las características físicas y mecánicas.
El agua en la madera, puede estar presente de tres formas diferentes:
Agua de constitución o agua combinada: Es aquella que entra a formar parte de los
compuestos químicos que constituyen la madera. Forma parte integrante de la
materia leñosa (de su propia estructura), y no se puede eliminar si no es
destruyendo al propio material (por ejemplo, quemándola).
Agua de impregnación o de saturación: Es la que impregna la pared de las células
rellenando los espacios submicroscópicos y microscópicos de la misma. Se
introduce dentro de la pared celular, siendo la causa de la contracción de la
madera cuando la pierde (desorción) y de su expansión o hinchamiento cuando la
recupera (sorción: retención de agua). Se puede eliminar por calentamiento hasta
100 - 110° C.
Agua libre: Es la que llena el lumen de las células o tubos (vasos, traqueidas, etc.)
Es absorbida por capilaridad.
El agua libre, una vez perdida por la madera, ya no puede ser recuperada a partir de la
humedad atmosférica. Para recuperarla, habrá de ser por inmersión directa en el agua. El
agua libre no tiene más repercusión que la ocupación física de los huecos, y por
consiguiente no influye en la hinchazón o merma de la madera ni en las propiedades
mecánicas.
Las dos últimas, impregnación y libre son las que constituyen la humedad de la madera. La
humedad es la cantidad de agua que contiene la madera expresada en % de su peso en
estado anhídro o húmedo
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Clasificación
Las maderas pueden clasificarse de muy diversas formas, según el criterio que se
considere. Así, podemos clasificarlas:
Según su dureza (es la más usual):
Maderas blandas: cuyos árboles tienen hoja perenne, son resinosos. Ej: pino,
ciprés, abeto, cedro,... Son maderas ligeras, de crecimiento rápido (se observan
bien los anillos), de color claro, nudos pequeños, fáciles de trabajar y de bajo
coste.
Se emplean para trabajos en los que no se necesita gran solidez: embalajes, cajas, tablas,
mueble funcional sencillo, pasta de papel,…
Maderas duras: cuyos árboles tienen hoja caduca. Ej: roble, castaño, nogal, olmo,
caoba. Madera compacta, poca resina y escasos nudos, amplia gama de colores,
de mayor densidad, de crecimiento lento (anillos anuales muy juntos, casi no se
diferencian), más difíciles de trabajar, y en general de mayor calidad y precio.
Se emplean en trabajos de ebanistería, muebles más compactos, instrumentos musicales,
interiores de barco, andamios de obra,…
Según el grado de humedad:
Maderas verdes: Alto grado de humedad (30 -35%). Maderas recién cortadas que
no deben usarse para trabajos, pues al secarse por la contracción se encogen y
agrietan.
Maderas desecadas: Se reduce el grado de humedad hasta el 10 – 12% por
procesos naturales, apilándolas de manera adecuada y permitiendo que el aire
circule entre las tablas para ir reduciendo el exceso de agua
Maderas secas: Se reduce la humedad hasta el 3% empleando procesos artificiales.
Las maderas se secan de forma más rápida por métodos artificiales, en grandes
hornos, consiguiendo la dureza y resistencia deseadas.
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Situacion en Argentina
Situación forestal
Bosques implantados
En la Argentina, la forestación, es decir, la implantación de árboles para la producción de madera y otros subproductos, está adquiriendo gran importancia. Se estima que hay alrededor de 1.100.000 ha de bosques implantados, de las cuales el 85% se concentra en la región mesopotámica y la provincia de Buenos Aires.
Las especies más explotadas son pino, eucalipto, álamo y sauce; las maderas que se obtienen se destinan principalmente a la producción de rollizos para la exportación o a distintas industrias, como las de celulosa y papel, y a la industria de muebles y cajones. Más del 80% de la producción anual de maderas proviene de bosques implantados.
A continuación podemos ver un cuadro con las especies forestadas por región.
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Superficie forestada (en hectáreas) estimada por especie y región en la República Argentina para el año 2005. Fuente: DPF- MAGyP.
Bosques naturales
Como podemos apreciar en el mapa que se presenta a continuación, los bosques naturales han sido prácticamente exterminados.
Esto se debe entre otras cosas a:
construcción del ferrocarril y utilización de leña para el funcionamiento de los mismos
utilización de leña para la producción de ladrillos
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Ventajas de la Argentina
La Argentina presenta una serie de ventajas para la expansión de la forestación:
la velocidad de crecimiento de las especies que se forestan (mayor que en otros países);
las características agroecológicas del territorio, que permiten el desarrollo de una gran variedad de especies;
las tierras aptas para forestar, que se pueden comprar o alquilar a bajo precio; la existencia de oportunidades para exportar productos con algún tipo de
procesamiento (papel, muebles, etc.).
Varios organismos públicos, la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación y el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, realizan acciones para fomentar la forestación (investigaciones, capacitación técnica, asesoramiento a los productores, entre otras actividades).
Comercio exterior Argentino del sector madera
A continuacion adjuntamos los principales destinos de las exportaciones y las
importaciones del sector madera.
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Situación en Mendoza:
La producción primaria de Mendoza ha girado tradicionalmente alrededor de la
agricultura y la explotación de hidrocarburos. Es así que la forestación en nuestra
provincia (primer eslabón de la cadena productiva de la industria maderera) nunca ha
alcanzado niveles de desarrollo significativos.
Sin embargo, existen elementos que favorecen la inserción más efectiva de esta actividad
en el contexto de Mendoza. Por un lado, el particular clima seco de nuestra provincia es
propicio para el secado de rollizos provenientes principalmente de la zona del litoral. Es
importante recalcar que en Mendoza existen importantes empresas familiares, con una
larga tradición maderera.
Entre las empresas más importantes de madera para la construcción a nivel provincial se
destacan:
Techos GIRO
Valerio Oliva
Existen varias fábricas de muebles, carpinterías y aserraderos con más de tres décadas
depermanencia en la provincia, constituyendo por ende empresas tradicionales y
emblemáticas del sector.
A pesar de haber alcanzado importantes niveles de industrialización y procesamiento de
madera, Mendoza no ha sido reconocida a nivel nacional como una provincia relevante. La
realidad indica que la industria necesita transformarse en diversos aspectos, tanto en lo
referente a los procesos como a la gestión de empresas madereras.
Industria maderera
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La cadena productiva de la madera es la siquiente:
Es posible separar la Cadena Productiva de la Madera en dos sectores principales:
1. El sector silvícola (forestación y producción de rollizos)
2. El sector industrial de la madera
A su vez, en el sector industrial se pueden distinguir dos subsectores bien diferenciados:
1.1. Industrialización Primaria: Abarca los procesos de trituración, aserrado,
laminado, faqueado y compensado de la madera.
1.2. Industrialización Secundaria: Abarca la fabricación de envases de madera,
aberturas, muebles y demás productos elaborados
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En lo que a nuestro trabajo compete, las principales actividades dentro de la industria
maderera, son la fabricación y preparación de los siguientes productos:
• Vigas laminadas
• Madera para encofrar
• Machimbre
• Postes
• Techos y pisos entablonados
• Aberturas
Silvicultura
Antes que nada debemos dejar en claro que la industria de la madera no podría existir sin
la silvicultura.
Silvicultura es la ciencia destinada a la formación y cultivo de bosques. Es una ciencia
hermana de la agricultura. Ambas ciencias se diferencian en varios aspectos, uno de los
más notables es el tiempo de espera para la cosecha. En el caso de la agricultura, ésta
obtiene sus frutos o cosechas en meses. En el caso de la silvicultura, las cosechas se
obtienen después de esperar decenas de años, dependiendo de la especie que se trate.
La semilla es el órgano (femenino) de los árboles fecundado por un grano de polen
(masculino), el cual se convertirá en un nuevo individuo.
Una de las principales etapas de la silvicultura lo constituye la formación del bosque. Esta
se realiza a través de un proceso de selección de semillas y mejoramiento genético.
La semilla de árboles seleccionados es llevada a los viveros forestales para la producción
de plantas. El vivero es un lugar físico apropiado para obtener plantas a partir de semillas.
Debe reunir una serie de requisitos técnicos: su topografía debe ser plana, debe poseer
abundante agua, sobre todo en el período estival, entre otros. Las plantas posteriormente
serán trasladadas a los lugares definitivos donde se establecerán los bosques, mediante la
plantación.
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La producción de plantas de óptima calidad tiene un efecto decisivo en la posterior
formación del recurso forestal. Ella asegura una mayor resistencia a factores adversos
(suelo, clima, plagas) y posibilita la obtención de productos del bosque en rotaciones más
cortas, en mayores volúmenes y con mejores características de densidad, apariencia y
resistencia físico-mecánica
Plantación es el establecimiento de las plantas producidas en vivero en el lugar definitivo
donde se formará el bosque. Esta actividad se lleva a cabo de preferencia durante el
período invernal, aprovechando que la planta se encuentra en dormancia y el suelo
presenta un alto contenido de humedad.
El establecimiento de plantaciones va acompañado de actividades de preparación de
suelos (mejora la captación de nutrientes y humedad), como también avanzadas técnicas
de control de malezas y fertilización de los suelos, lo que facilita el crecimiento de los
árboles.
Las plantaciones forestales se realizan mediante la participación de gran número de
trabajadores capacitados y competentes.
Se denomina manejo forestal a ciertas intervenciones silviculturales. Entre las más
habituales están los raleos y podas.
Los raleos consisten en la extracción de los ejemplares defectuosos o suprimidos, a fin de
mejorar la provisión de nutrientes del suelo y radiación solar a los árboles de mejores
características. Esto permite la obtención de trozos (troncos) de mayor diámetro y de
mejor forma.
Con las podas, las que consisten en la eliminación parcial de las ramas inferiores de los
árboles, se asegura la obtención de madera libre de nudos, la cual es altamente cotizada
en los mercados internacionales.
La cosecha forestal es una de las actividades de la silvicultura y consiste en la corta de los
árboles adultos mediante técnicas adecuadas y personal capacitado, para hacer llegar la
madera en las condiciones requeridas por los centros industriales, y de esta manera
satisfacer las necesidades de las personas.
Una vez que los árboles son cosechados (volteados), los trozos son trasladados a canchas
de acopio, donde posteriormente y vía camión, son enviados a los distintos centros de
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consumo de madera, para ser transformados en miles de productos diariamente utilizados
en la vida diaria.
Luego, inmediatamente en el próximo invierno se reforesta el mismo terreno
La actividad forestal en la Argentina, si bien tiene una participación pequeña en la
economía nacional, encierra un gran potencial para su expansión. Este panorama se
presenta dadas la superficie y la variedad de bosques nativos así como las grandes
extensiones de tierra aptas para la forestación (bosques implantados).
Obtencion de la madera:
El proceso de obtención de la madera se compone de las siguientes etapas:
1. Tala: Es la primera operación para la obtención de la madera, y la calidad de ésta
dependerá del aspecto y constitución del árbol y de la época de la tala, consiste en el
corte del árbol por su base.
Hay que tener en cuenta que un árbol es un ser vivo, por lo que necesita tiempo para
desarrollarse, esto implica que hay que talarlos en su madurez, pues si se talaran todos los
árboles de un bosque a la vez, se necesitaría un tiempo demasiado largo para volver a
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explotar ese bosque. Para evitar esto, se utilizan varios métodos de talas sostenibles,
siendo las más representativas:
Método de talas parciales: Consiste en dividir el bosque en parcelas que se talan
rotatoriamente y, dependiendo del ciclo de crecimiento del árbol, se talará la
superficie correspondiente.
Método de los árboles sembraderos: Si los árboles existentes poseen unas semillas
que desarrollan fácilmente nuevos árboles, se puede talar prácticamente la
totalidad del bosque, dejando algunos árboles diseminados que actuarán de
reproductores
Método de la tala selectiva: Los árboles se talan y transportan según su tamaño y
calidad de todas las zonas del bosque. El coste de este método es alto, pero
permite que el bosque se conserve en buen estado.
2. Transporte: Para sacar la madera del bosque a la vía accesible más cercana se utiliza
maquinaria especializada capaz de alcanzar cualquier zona del monte. Una vez aquí, son el
camión y el ferrocarril los medios más utilizados. Si hay vías de agua se usan para
transportar los troncos.
3. Descortezado: Es decir se le quita la corteza que envuelve el tronco.
4. Tronzado: Consiste en cortar los troncos en piezas más pequeñas
5. Troceado y despiece (aserrado): Conjunto de operaciones que se realizan para dividir el
tronco en planos paralelos a un eje. El objetivo es conseguir piezas de unas dimensiones
determinadas para su uso en taller.
Algunos de los despieces más utilizados son los que se presentan a continuación
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6. Secado: Antes de poder usar las tablas y tablones para fabricar objetos, es necesario
reducir el grado de humedad hasta un valor inferior al 15%. Con esto se consigue evitar
deformaciones posteriores, reducir el peso, con el consiguiente ahorro en transporte,
incrementar la resistencia a distintos tipos de esfuerzos, reducir las posibilidades de ser
atacada por hongos e insectos y dejarla en condiciones adecuadas para ser mecanizada.
Hay tres métodos:
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Secado natural (Al aire libre): Apilando tablas y tablones en un lugar con buena
ventilación, asilados del suelo y con espacios para que circule el aire. Es un proceso
lento pero con buenos resultados
Secado artificial : Se elimina la humedad de forma rápida, y da muy buenos
resultados, pero las instalaciones son más costosas. El secado se puede realizar por
varios procedimientos, como aire caliente, vapor de agua, ozono, calentamiento
eléctrico,…
Secado mixto: Combina los anteriores
7. Cepillado: Tiene como objetivo principal eliminar cualquier irregularidad y mejorar el
aspecto final.
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Preservación de la madera
Las técnicas para la preservación de la madera son de gran importancia para la industria
de la construcción, es por ello que a continuación las describimos brevemente.
Es el conjunto de técnicas que aplican sustancias protectoras a las mismas para evitar que
sean afectadas por agentes destructores.
Esto presenta muchas ventajas:
- Permite el aprovechamiento de maderas de menor valor por su baja durabilidad natural
y ahorra maderas más valiosas.
- Al utilizarse especies de bosques cultivados de rápido crecimiento se disminuye la
presión sobre los bosques nativos.
- Aumenta la vida de maderas importadas más valiosas ahorrando divisas.
- Aumentar la vida útil de la madera existente equivale incrementar los recursos forestales
y en consecuencia alcanzar mayores beneficios ambientales.
AGENTES BIOLOGICOS DESTRUCTORES DE LAS MADERAS
1) Hongos: Para desarrollarse necesitan:
Humedad: 30 – 50%
Temperatura: entre 20 y 30ºC, cesan su actividad por debajo de 3ºC y por encima de 40ºC
Aire: aunque sea pequeñas cantidades de Oxigeno
Alimento: los hongos segregan enzimas que destruyen la madera convirtiéndola en
sustancias más simples y fácilmente asimilables.
2) Bacterias: Su poder destructivo es inferior al de los hongos. Segregan pectinasas que
disuelvan las membranas de las punteaduras del parénquima, que son de naturaleza
péctica. En ataques intensos destruyen también las punteaduras areoladas, aumentando
considerablemente la permeabilidad de la madera y facilitando el ataque posterior de
otros organismos (hongos principalmente). Como consecuencia de esto se está probando
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el uso de pectinasas para mejorar la penetrabilidad de algunas maderas y posibilitar su
impregnación.
3) Insectos: Existe una gran cantidad de insectos que afectan de diferentes formas
penetrando o deteriorando a la madera. El tipo de insecto que ataque depende del
diámetro de la madera y de las características de la misma (refiriéndose a humedad, tipos
de hongos, etc)
4) Moluscos y Crustáceos: Los moluscos tienen aspecto de gusanos, aunque algunos
tienen el cuerpo encerrado dentro de las valvas. Los crustáceos son más pequeños que los
anteriores. Uno de los géneros más importante es Limnoria, que ha sido encontrado en
todos los mares del mundo.
Los perforadores marinos necesitan que el agua en que se desarrollan tenga como mínimo
5 y 16% de salinidad, según la especie. La salinidad media del agua de mar es del 35%, lo
que asegura su presencia en todas partes.
Pocas son las especies resistentes a sus ataques; se consideran como tales a algunas con
elevado contenido en sílice.
5) Pájaros: Es importante el ataque de pájaros carpinteros en el norte de nuestro país.
Producen orificios de 10cm de diámetro y de profundidad, según la especie, afectando
seriamente la resistencia físico – mecánica de la madera. Se los encuentra en postes de
líneas aéreas, preferentemente de palmeras.
AGENTES NO BIOLOGICOS DESTRUCTORES DE LAS MADERAS
1) Calor: El aumento de temperatura favorece la aparición de grietas y rajaduras, por la
rápida evaporación del agua. Encima de los 100ºC comienzan procesos de destilación
incipientes y entre los 250 – 300ºC se produce la descomposición química, destilación con
desprendimiento de gases inflamables. Esta liberación de gases causa la combustión con
presencia de llamas. En esta etapa se libera la mayor cantidad de calor que es lo que
acelera el proceso hasta la destrucción total a cenizas.
Los preservantes ignífugos tienen como objetivo favorecer la pirólisis lenta, es decir que
sea un material carbonizable, pero no transmisor de calor ni del fuego.
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2) Temperización: Las fluctuaciones de temperatura y de humedad, causan la contracción
y el hinchamiento de las capas superficiales, formando pequeñas grietas y
desfibramientos de la madera.
3) Desgaste mecánico: Provocado por el polvo y la arena arrastrados por el viento.
También por efecto de fricción que rompe las fibras, efecto del granizo, etc.
IMPREGNACIÓN
La eficaz impregnación de las maderas, depende de muchos factores que influyen sobre
todo en el “tipo” y “grado de penetrabilidad” de los líquidos preservadores. La
penetrabilidad es la capacidad de una madera para ser atravesada longitudinal o
transversalmente por distintas sustancias líquidas. El grado de penetrabilidad depende de
las características anatómicas y del contenido de humedad.
Las sustancias preservadoras se clasifican en tres grupos:
- oleosos: son insolubles en agua, insectisida, fungicida, perforadores
marinos, alta permanencia, la madera no se puede pintar ni barnizar y no es
corrosiva para los metales.
- Oleosolubles: son aquellos que disuelven en aceite
- Hidrosolubles: en este grupo se encuentran los productos preservantes
solubles en agua y se consideran también otros, insecticidas, presentados
en forma de suspensiones y emulsiones que se aplican en inmersión y
pulverización. Son menos viscosos que los otros, no son combustibles,
generalmente carecen de olor y son productos químicos de composición
definida y estable.
Las sustancias preservadores, idealmente han de tener las siguientes características:
a) Ser tóxico para los agentes destructores (fungicida y/o insecticida, etc.).
b) No ser tóxico para el hombre y los animales.
c) No ser corrosivo para los metales.
d) No ser combustible.
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e) Tener buena penetración.
f) Ser químicamente estable y no descomponerse con el tiempo.
g) No ser soluble en agua. Tener buena permanencia.
METODOS DE PRESERVACION SIN VACIO, NI PRESION
1 – PINCELADO Y PULVERIZACION: Son sistemas muy simples y poco eficaces. Indicados
para poca exigencia de servicio o para uso en interiores. La protección es superficial. La
madera debe estar seca.
2 – INMERSION: Este tratamiento consiste en sumergir la madera seca en un preservador
líquido durante un tiempo variable, que depende del grado de protección requerido.
Con las sustancias oleosolubles el período de tiempo varía desde unas horas a días. La
madera no debe contener más del 20% de humedad.
Aunque puede usarse con los tres tipos de sustancias es más indicado para los orgánicos,
pues se consiguen mejores penetraciones que con los hidrosolubles.
Cuando se utiliza para aplicar insecticidas en emulsión acuosa, la madera, aserrada o
redonda, debe estar verde y los tiempos de inmersión son muy breves.
Como las penetraciones son proporcionales a los tiempos de inmersión, conviene dejar
más tiempo la madera en la solución. En maderas redondas son suficientes 24hs por cada
10cm de circunferencia.
La madera de frondosas en general, no se trata bien con este sistema, por su escasa o nula
penetración lateral, en cambio en pinos anda muy bien.
3 – ASENCIÓN POR CAPILARIDAD: Consiste en sumergir el extremo de la madera (pestes)
en una solución de sales hidrosolubles. El preservante asciende longitudinalmente por
capilaridad. Esto se ve ayudado por la evaporación del agua de la madera a través del
extremo superior y la superficie lateral, que hacen el efecto de succión. Por eso los meses
cálidos aceleran el proceso.
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La madera debe descortezarse para favorecer la evaporación y evitar gastos excesivos por
impregnación de la corteza y debe tratarse no más allá de las 24horas de cortada. Luego
de tratada la madera debe secarse durante 2 a 4 meses antes de usarla.
Tiene el inconveniente que las condiciones no son fácilmente controlables y hay poca
uniformidad en el resultado. La penetración depende de la humedad de la madera.
Figura 6: Método de ascensión capilar - Postes de álamo en Sulfato de Cobre
4 – DIFUSION: Este tratamiento consiste en sumergir la madera verde o húmeda en una
solución hidrosoluble concentrada o en cubrirla con una pasta vendaja impregnado con un
hidrosoluble concentrado y dejar que la sustancia activa se difunda luego en el interior de
la madera.
Esta práctica consta de 2 pasos: primero se absorbe la solución concentrada (por
inmersión instantánea o por la pasta) y luego la madera es estibada en forma cerrada y
cubierta, en una atmósfera saturada de humedad, para completar el proceso de difusión
del preservante hacia el interior de las piezas tratadas. Este proceso es lento y puede
demorarse entre 30 y 90días.
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En este caso no se agregan cromatos para que se mantenga la solubilidad del preservante
y se pueda difundir.
5 – BAÑO CALIENTE – FRIO: Este proceso consiste en sumergir total o parcialmente la
madera seca y descortezada en una solución de preservante que se calienta a 80ºC –
100ºC. Se la deja a esa temperatura durante 6 a 8horas. Después se la sumerge en el
mismo preservante frío (40ºC). El calor elimina agua y parte del aire que se encuentran
dentro de la madera. Cuando todo se enfría, el aire se contrae y produce un vacío parcial
que sumado a la presión atmosférica hace penetrar al preservante dentro de las células.
La mayor parte de la absorción y penetración se produce en el baño frío, por eso, para
aumentarlas o mejorarlas, hasta elevar la temperatura del baño caliente o aumentar el
período de la inmersión en frío. En realidad, lo más importante es la diferencia de
temperatura entre ambos baños y no sus valores absolutos. (De 100ºC a 60ºC de 80ºC a
40ºC).
Este tratamiento es más indicado para oleosos y oleosolubles. En los hidrosolubles no se
puede pasar de 40º - 50ºC porque la mayoría de las sales precipitan o se descomponen.
El pasaje del baño caliente al frío puede hacerse: cambiando los postes, cambiando el
preservante o dejando enfriar los postes en el mismo recipiente.
Existen muchas variantes, sobre todo en la etapa del baño caliente, que consiste en
sustituir el preservante por otras sustancias: aceites usados, fuel – oil, agua o vapor, etc.
METODOS DE PRESERVACION CON VACIO Y/O CON PRESION
1 – METODO BOUCHERIE: Consiste en la aplicación de una presión hidrostática producida
por una columna de líquido conteniendo el producto preservador.
La solución se coloca en un tanque elevado a 8 ó 10m de altura y por medio de un sistema
de cañerías se lo hace llegar a la base del poste. La pieza se coloca inclinada con la base
hacia arriba y sobre ella se ajusta un cabezal de goma por donde entra el líquido ayudado
por la gravedad y el peso de la columna líquida.
Los postes deben estar verdes, recién cortados y descortezados sólo en los 20cm de la
base. Es indicado para preservantes hidrosolubles. No se modifica la concentración de la
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solución como en la ascensión: el excedente se recupera por la punta del poste y puede
reconcentrarse por evaporización. La presión es de 1Kg/cm2.
- Modificaciones al método
-Desplazamiento de savia por succión:
Se colocan los postes verdes y con corteza con la base sumergida en la solución y en la
punta se aplica un casquete de goma que comunica con un recipiente donde se ha hecho
el vacío. De esta manera se provoca una que primero desaloja la savia y después chupa al
preservante. Después del tratamiento, la corteza se deja por un tiempo para que el secado
sea más lento y no se formen grietas y rajaduras.
-Desplazamiento de savia por presión:
Es igual que el Boucherie, pero donde la presión de la columna se reemplaza por la
proporcionada por una bomba mecánica. Se consiguen presiones de 5Kg/cm2.
2 – METODO DE CELULA LLENA (BETHELL): Es un método industrial a gran escala, que se
realiza dentro de un autoclave donde la madera se coloca se cierra herméticamente. Las
etapas son las siguientes:
- primero se hace el vacío en la autoclave con el objeto de desalojar aire y agua del
interior de la madera
- se llena el cilindro con preservante
- se aplica presión y se mantiene
- luego se hace un vacío final para desalojar el cilindro (vaciarlo)
Al extraer el aire, las células de la madera quedan con lugar libre que al aplicar la presión
se llenan de preservante, evitado el efecto de “almohadilla” del aire, que puede impedir la
entrada del líquido.
Se trata de retener en la madera la mayor cantidad de solución. Por eso es indicado para
hidrosolubles (de baja concentración y mucho volumen de solución) y para maderas poco
permeables. La retención deseada se obtiene regulando la concentración de la solución
más que limitando la cantidad de líquido inyectado en la madera. Se usan presiones de
14Kg/cm2.
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Figura 8: Esquema de una planta de preservación por sistemas vacío-presión
Figura 10: Esquema de las fases de impregnación en el procedimiento Bethell
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3 – METODO DE CELULA VACIA: Se clasifican en:
A) Método de Lowry: En este sistema no se usa el vacío inicial. El tanque se llena
directamente a la presión atmosférica normal y luego se aplica la presión y se siguen los
mismos pasos que en al anterior.
Es un sistema intermedio entre el Bethell y el Rüping. Se utiliza para maderas
semipermeables y para obtener retenciones y penetraciones intermedias. La madera
queda con el aire que tenía en su interior, el que comprimido por el preservante al entrar
a presión. Al cesar esta última, el aire se expande y desaloja el exceso de preservante.
B) Método de Rüeping: Su característica principal es que al principio, en vez de hacer un
vacío, se aplica aire comprimido a presión, que penetra en el interior de las células de la
madera. Luego se llena la autoclave con preservante y se aplica a presión. La operación
termina igual que en los anteriores con un vacío final.
El aire de la célula más el inyectado a presión, quedan fuertemente comprimidos en el
interior y cuando cesa esa presión se expanden con mucha fuerza hacia fuera expulsando
a su vez el preservante que sólo queda mojando las paredes celulares. Con esto se
consiguen buenas penetraciones y ahorro de solución. Se usa en maderas muy
permeables que absorberían demasiado preservante con un costo muy elevado.
Es muy indicado para los oleosos que se aplican puros o en concentraciones muy elevadas.
Con una retención neta limitada se obtiene una penetración más profunda, en las
maderas permeables, con este método que con el de Bethell.
Aquí las células quedan más vacías de preservante. En el Bethell en cambio quedan células
llenas de preservante. Las presiones son variables pero oscilan entre 10 – 12Kg/cm2.
Cunado se requieren bajas retenciones, se aplican mayores presiones iniciales.
4 – METODO DE VACIO: En este método sólo se utiliza el vacío. Primero se llena el
autoclave con preservante y luego se aplica vacío. La diferencia de presión hace entrar la
solución a la madera. Al final se hace un vacío, para expulsar el sobrante del cilindro que
se recupera.
Se utiliza con maderas permeables.
Se necesita menos equipo que con los anteriores.
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5 – METODO “CELON” O “DRILON”: La diferencia está en el solvente utilizado. La solución
está compuesta por gas butano como solvente por PCF y/o óxido de tri – n – butil –
estaño.
El proceso consiste en hacer un vacío inicial para eliminar aire, luego se agrega N para
bajar la proporción de O y evitar el peligro de incendio o explosión. Luego se introduce el
producto activo disuelto en el gas líquido. En el interior es calentado por serpentines,
aumentando la presión del líquido, que penetra en la madera. La temperatura es de 75ºC
y la presión de 10 –
12Kg/cm2. El butano se recupera por diferencia de presiones y un vacío final.
A raíz de la baja viscosidad de la solución, se consiguen penetraciones muy profundas,
dando una protección muy eficiente.
6 – METODO DE LA DOW CHEMICAL: Se utiliza con PCF disuelto con cloruro de metileno,
que por ser inerte no presenta peligro de explosiones. El proceso es similar al Lowry.
7 – METODO DE PRESION OSCILANTE: Se utiliza preservar maderas que se agrietan o rajan
en el secado. Se las puede preservar con un alto contenido de humedad.
Se aplica en forma alternada vacío y presión, para obligar al torus a desplazarse
constantemente haciendo un trabajo de bombeo que hace penetrar el líquido a través de
las membranas de las punteaduras.
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Principales productos
Machimbre
La industria maderera maneja dos tipos de medida: metros cúbicos (m³) y pies tablares
(pt). Los metros cúbicos se utilizan para medir la madera en rollo, es decir las trozas o
troncos usados como materia prima, y los pies tablares se utilizan para medir todos los
productos obtenidos después del proceso de aserrado ( pie x pie x pulg ).
El machimbre es un producto terciario importante en el sector de la industria maderera,
que se caracteriza por su versatilidad, ya que es utilizado en las construcciones como ser:
formación de cielos interiores, paredes divisoras o de apartadero y también para pisos.
Éste producto técnicamente consiste en una pieza de madera que tiene un borde con una
lengüeta o costilla de proyección que se incrusta en otra pieza; el otro lado de la pieza
tiene una hendidura donde la lengüeta se acopla.
Materia prima e insumos:
La materia prima usada para producir machimbre es la madera de pino. Es necesario que
las tablas usadas en el proceso del machimbre sean aserradas con 15 días de anticipación
debido a que estas deben ingresar al proceso de secado en el horno-secador solar. La
madera que ingrese al proceso de secado debe ser de calidad A o B las cuales hacen
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referencia a madera firme sin nudos o con nudos menores a 2.5 cm de diámetro. Al
finalizar el secado la madera debe tener un rango entre 15% y 25% de humedad. El
contenido de humedad en la madera recién aserrada esta entre35% a 40% y su proceso de
secado al aire libre es de 30-45 días, en hornos-secadores solares tarda entre 10-18 días y
en hornos eléctricos 3 días. El precio de la materia prima cambia anualmente.
Equipo y maquinaria:
Para producir machimbre es necesario cepillar la madera y darle un perfil frontal
definiendo las hendiduras y lengüetas. Para ello es necesario un cepillo, una perfiladora
más accesorios.
Cepillo: El cepillo es una máquina necesaria para limpiar, aplanar y alisar la superficie de
las tablas usadas en el machambrado, ya que entre más lisa este la superficie, mejor será
el dibujo hecho con la perfiladora. Su capacidad de limpieza, aplanado y alisado es para
anchos de 40 cm. Su rendimiento es de 7-10 pt por minuto.
La máquina posee un motor de 3 hp, por tanto para su funcionamiento se requiere:
energía eléctrica de 220 V, con 12 amperios y una conexión trifásica con doble polo. En
cuanto a mantenimiento, la máquina necesita un juego de cuatro cuchillas que deben ser
remplazadas cada 3 meses. Las bandas que mueven los engranes deben ser cambiadas
cada 3 meses, es necesario revisar una vez por semana las poleas, barras tensoras,
mandriles, entre otros.
Perfiladora: Esta máquina se encarga de hacer los moldes o dibujos en la cara superior o
inferior de la tabla, a la vez define con las cuchillas las hendiduras y las lengüetas
necesarias para el machimbre. Esta máquina es esencial para obtener machimbre para
cielo.
Para definir las hendiduras y lengüetas es necesario tener 2 cuchillas: una que defina el
macho o lengüeta y otra que defina la hembra o hendidura. También es necesario tener
una tercera cuchilla que defina la cara superior o inferior. En cuanto a requerimientos la
maquina necesita: energía eléctrica de 220 V, con 9amperios y una conexión trifásica.
Hoy en dia las máquinas machimbradoras realizan el cepillado y perfilado en un mismo
proceso continuo como se puede observar en la siguiente figura.
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Horno-secador solar: El funcionamiento de este horno se basa en 2 componentes, uno es
la captación de energía mediante láminas de vidrio donde la radiación solar incide,
convirtiendo la energía solar en energía térmica a través de un colector que eleva la
temperatura para hacerlo por medio de la estructura de madera por medio de
ventiladores internos que trasportan el aire caliente hasta la madera.
Rodillos: Es necesario tener una mesa con rodillos para facilitar el manejo del machimbre
al salir de la perfiladora y pasar al almacenamiento. Para mantenimiento de esta, solo es
necesario el engrasado de los rodillos una vez por mes.
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Análisis del Proceso Productivo
El proceso general de machimbrado se divide en tres partes: proceso de aserrío, proceso
de secado y proceso de cepillado-perfilado. Para poder analizar los procesos se realizaron
diagramas de flujo donde se identificaron las entradas, salidas y puntos de control.
Proceso de aserrado.
El proceso de aserrado consiste en transformar la madera enrollo, procedente
generalmente de los planes de manejo del bosque, en productos semi elaborados o
secundarios como la tabla dimensionada, donde se obtienen subproductos como
conchón, tabla de orilla y aserrín . El aserrado se realiza a través de dos máquinas: la sierra
circular y la sierra portátil o de banda.
Los pasos para realizar el proceso de aserrado se muestran en el diagrama de flujo el cual
incluye las entradas y salidas del proceso. En el proceso de aserrado las entradas
principales son la materia prima o trozas, la energía eléctrica y el diesel que sirven para el
funcionamiento de la máquina. Como salidas se encuentra el aserrín que es considerado
subproducto pero será utilizado como combustible en el horno que provea calentamiento
al secador de madera.
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Proceso de machimbrado.
Este proceso es el referente al cepillado de las tablas dimensionadas, dándoles un perfil o
dibujo frontal sencillo y formando a la vez una hendidura y una lengüeta que se acopla
con las hendiduras o lengüetas de otras tablas. Es importante confirmar que las tablas
dimensionadas estén dentro del rango de humedad del 15 al 25% debido a que por debajo
porcentaje puede sufrir daños por quebraduras o rajaduras al momento de estarse
cepillando. Si esta arriba del rango, la tabla ya machimbrada puede tener problemas
posteriores de hongos o manchas. Otro punto de control importante es la revisión de la
formación de lengüetas y hendiduras debido a que estas deben salir bien definidas, si no
es así, se debe corregir el error de inmediato, calibrando la perfiladora de nuevo. A
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continuación puede verse el diagrama de flujo referente al proceso de machimbrado: Es
importante resaltar que las revisiones de los perfiles y lengüetas deben realizarse al inicio,
en la etapa intermedia y al final del proceso de machimbrado.
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Madera laminada
La madera laminada es un producto industrial que se ha utilizado en el mundo desde hace
muchos años, pero en las ultimas 4 décadas su utilización ha incrementado notoriamente.
Para su fabricación se utilizan principalmente distintas especies de pinos y eucaliptos.
Este producto tiene una alta aplicación en la vida cotidiana de las sociedades
desarrolladas, desde la construcción de edificaciones hasta reemplazar productos
altamente posicionados en el mercado, por lo que ha adquirido un alto valor industrial y
social estético.
Desarrollo historico
El arquitecto Francés Philibert Delorme quien construyó el Palacio de las Tullerias en el
siglo XVI, tuvo por primera vez la idea de utilizar madera laminada para dar acabados
curvos. Posteriormente, durante la primera guerra mundial, se mejoró la tecnología de los
adhesivos, entre ellos la resina y se incrementó la fabricación de laminados de madera en
la industria de la aviación y la madera estructural para la construcción.
Durante la segunda guerra mundial, se desarrollaron adhesivos sintéticos, los cuales
permitieron dar un nuevo impulso a la madera laminada y su aplicación se extendió a la
fabricación de puentes y construcciones marinas, en donde las condiciones de uso exigen
alto grado de resistencia a condiciones ambientales muy difíciles. Pero actualmente, se
lamina madera para uso estructural, especialmente para grandes construcciones.
Ventajas
La madera laminada ha permitido ampliar la gama de usos de la madera en donde se
resaltan sus cualidades estéticas, físico − mecánicas y de durabilidad. Por otra parte, ha
permitido la producción de elementos estructurales de forma, tamaño, funcionalidad y
creatividad no logrados con la simple madera maciza, e incluso, con materiales
tradicionales.
Las construcciones de madera laminada, dadas sus características naturales y diseños
adecuados, ofrecen grande ventajas con respecto al acero u hormigón, tales como:
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Liviandad: Su modelado peso permite edificar estructuras de reducida inercia,
importantísima ventaja en lugares de naturaleza sísmica como lo es nuestra
provincia.
Flexibilidad: Permite diseñar elementos de diversas formas y cubre grandes
luces sin apoyos intermedios.
Aislamiento térmico: Su conductividad o transferencia térmica es muy inferior
a la de otros materiales, otorgando excelentes condiciones aislantes.
Resistencia química: No reacciona con agentes oxidantes, generando gran
resistencia en ambientes ácidos ó alcalinos.
Resistencia al fuego: En caso de eventual incendio, la madera laminada se
comporta sorprendentemente bien, resistiendo a la acción del fuego. No en
vano, por el hecho de ser madera, al momento de incendio, el material crea
capas de carbón externas que retrasan la difusión del calor hacia su interior, lo
que se transforma en una barrera térmica que actúa como aislante y evita que
la zona interior de la pieza sufra modificaciones, favoreciendo la conservación
de sus propiedades mecánicas.
Belleza: El carácter noble y cálido de la madera, resalta considerablemente en
las estructuras de madera laminada.
El detalle y la perfección en los acabados de este
material, hace que no solo estructuralmente sino
también estéticamente sea llamativo para su uso
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Desventajas
Muy a menudo son muy pesadas respecto al uso que se les da.
Comparada con la madera aserrada sin laminar, la laminada de igual dimensión
es más cara, especialmente si es una viga recta. En vigas curvas ya no es posible
establecer esta comparación. El costo más elevado esta determinado por el
mayor número 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, lo que sumado a su alto costo, ha contribuido a dificultar su uso
más masivo.
Elementos de gran longitud y gran curvatura son muy difícil de manipular, lo
que incide en el costo final del elemento de madera laminada.
La madera laminada no es
realmente económica para
cubrir pequeñas luces, pero por
el contrario,sÍ resulta económica
para la construcción de grandes
luces a comparación de
materiales como el acero y
concreto.
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Aplicaciones
Su aplicación en obras de arquitectura es amplia y variable, siendo sus principales usos:
- Vigas rectas de sección constante: son las más baratas de producir,
independientemente de la sección transversal, llegando hasta luces de
aproximadamente 30mts.
- Vigas de sección variable: son de aspecto agradable y eficiente desde el punto de
vista estructural, ya que la sección puede variar de acuerdo con el esfuerzo al que
sea sometida la viga.
- Marcos / Pórticos:: los más habituales son los marcos triarticulados, que soportan
mayores esfuerzos de flexión que los arcos.
- Columnas: no tienen alabeos, su eje se mantiene rígido cualquiera sea el cambio
del tenor de humedad. Se conforman con secciones compuestas para evitar el
alabeo lateral. Su capacidad portante es muy elevada
- Arcos: la construcción de arcos es muy eficiente a partir de láminas delgadas. Por
dificultades en su transporte se diseñan dependiendo de la luz en 1, 2 o más partes
(biarticulados, triarticulados). Habitualmente las uniones entre partes se hacen
mediante planchas metálicas.
- Cúpulas: se materializan con los mismos elementos físicos que los arcos, pues se
hace coincidir en un punto todas las claves de los arcos. Los espacios cubiertos con
cúpulas son muy adecuados para actividades que requieren gran superficie
cubierta libre interior: salas de espectáculos, deportivos, teatrales, de conciertos,
escolar-educativos y religiosa.
- Cabriadas: La forma triangular es la solución ideal para que con un mínimo de
material se haga trabajar a todos los elementos de la misma a esfuerzos simples
(tracción y compresión) aunque el conjunto trabaje a flexión. Las cabriadas de
madera laminada encolada estructural son la solución adecuada para
equipamientos de producción, donde existen emanaciones tóxicas agresivas a
otros materiales como el hierro, debido a su especial resistencia mecánica junto
con su resistencia a las emanaciones tóxicas destructivas. Con madera impregnada
y elementos encolados con adhesivos para exterior se puede aplicar en situaciones
de grandes cargas dinámicas como en puentes ferroautomotores.
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- Mobiliario: La utilización de laminados en 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. En la
actualidad los laminados de madera utilizados para partes y piezas de muebles son
el producto de la unión de delgadas láminas de tulipas de diversas especies de
maderas mediante el uso de adhesivos y cuya forma definitiva se obtiene
mediante matrices.
Traslado
Se debe considerar el costo de traslado de las piezas en proceso de producción centro de
la fábrica, motivo por el cual la ubicación de la maquinaria en los lugares de trabajo
deberá ser seleccionado de tal manera que presente facilidades para el desplazamiento
interno y externo de 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 tipo de piezas de mayor tamaño. En base a este criterio de
eficiencia, la mayoría de las fábricas se organizan en tres secciones principales, 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
Es común que el transporte de madera
laminada se realice en camiones. En
países donde es muy común su
comercialización, se tienen que fabricar
vagones especiales para el transporte de
madera
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Esquema del proceso productivo
La fabricación de elementos de madera laminada encolada integra tres fases
diferenciadas:
1.- Preparación de las materias primas.
1.1.- Preparación de la madera.
1.1.1.- Almacenaje de larga duración al aire libre.
1.1.2.- Secado.
1.1.3.- Cepillado y retestado con entalladura múltiple.
1.2.- Preparación de la cola.
1.2.1.- Almacenaje de las colas.
1.2.2.- Puesta en fabricación (mezcla con reactivo y dosificación).
2.- Ejecución de piezas en bruto.
2.1.- Unión en testas de las láminas.
2.2.- Cepillado de las láminas.
2.3.- Encolado.
2.4.- Apilado de las láminas que constituyen una pieza contra la cimbra.
2.5.- Prensado.
2.6.- Polimerización de la cola.
2.7.- Estabilización de la pieza.
3.- Acabado.
3.1.- Cepillado.
3.2.- Talla y corte de la pieza a su dimensión de puesta en obra.
3.3.- Taladros y entalladuras.
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3.4.- Hidrofugación.
3.5.- Tratamiento insecticida y fungicida, con acabado de tono.
3.6.- Fijación de elementos metálicos.
3.7.- Almacenaje para expedición.
En paralelo a la línea de fabricación se dispone un taller de herrajes y almacén de
ferretería que completan los componentes de la estructura.
Por último es necesaria una instalación de calefacción y de acondicionamiento de
atmósfera donde distinguimos:
- Un depósito de subproductos de madera (aserrín, viruta, trozos de corte) que alimentan
una caldera mixta.
- Almacén de combustible complementario y grupo electrógeno.
- Sala de calderas.
Estudiamos a continuación cada uno de los elementos esenciales para una fabricación de
estas características.
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Desarrollo de las fases
1.- Preparación de las materias primas.
1.1.- Preparación de la madera.
1.1.1.- Almacenaje de larga duración al aire libre.
La fabricación de estructuras de madera laminada encolada necesita un almacén de
madera importante. Los aprovisionamientos suelen realizarse por grandes cantidades (el
consumo diario puede ser, para una industria significativa, del orden de 60 metros
cúbicos).
Dejar la madera al aire libre para un secado natural de la misma antes de su paso por el
secadero, mejora su estabilidad a la vez que aumenta la capacidad del horno de secado.
1.1.2.- Secado.
Las maderas deben tener un contenido de agua que se sitúe dentro de los límites aptos
para su encolado. Las colas permiten una horquilla de humedad del soporte bastante
amplia, con un máximo del 15%. Sin embargo el porcentaje de humedad debe ser
uniforme en todo el lote de madera empleado. El secado artificial de la madera nos
permite alcanzar este grado de precisión.
Las maderas permanecen en el secadero aproximadamente 12 horas. A su salida, el grado
de humedad se verifica sistemáticamente. La madera pasa a una sala de estabilización
donde reposa un mínimo de 4 días con el fin de conseguir un equilibrio riguroso en su
grado de humedad, que vuelve a ser controlado para su lanzamiento en fabricación.
1.1.3.- Cepillado y retestado con entalladura múltiple.
En esta fase las láminas se examinan una a una; eliminando los defectos de la madera
fuera de tolerancia. Los extremos de las tablas presentan con frecuencia fendas, y
precisan de un entallado múltiple para ser encoladas y ensambladas en testa una con otra.
Estas dos operaciones se realizan en un solo paso de máquina con un cabezal doble.
1.2.- Preparación de las colas.
1.2.1.- Almacenaje de las colas.
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La manipulación y almacenaje de las colas deben ser las indicadas por el fabricante en
cuanto a las siguientes variables:
- Temperatura.
- Hidrometría del aire.
- Estanqueidad del embalaje.
1.2.2.- Puesta en fabricación (mezcla con reactivo y dosificación).
Las colas se preparan en un laboratorio aislado, a la temperatura conveniente. En él se
encuentran los recipientes, báscula de precisión, viscosímetros, prensa destinada a
ruptura de las probetas y un autoclave para simulación de envejecimiento de las mismas.
La mezcla de la cola con el endurecedor se realiza al final del circuito.
2.- Ejecución de piezas en bruto.
2.1.- Unión en testas de las láminas.
Las láminas llevan en sus extremos unas entalladuras múltiples
que, tras su encolado, se enlazan entre sí. Estas entalladuras
cumplen una doble función:
- Aseguran una correcta transmisión de los esfuerzos aumentando
la resistencia de la madera.
- Evitan la desconexión por deslizamiento relativo de las piezas.
Está reconocida como la mejor unión posible la de diente de sierra.
Estas láminas formadas por una sucesión longitudinal de tablas unidas por las testas, de
longitud igual a la pieza que se desea obtener se dejan en reposo con el fin de permitir la
soldadura química de sus juntas.
Precisaremos que la cola empleada para la unión de las testas puede ser distinta a la
empleada para la unión de las láminas entre sí.
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2.2.- Cepillado de las láminas.
Esta operación tiene como objetivo calibrar el espesor de las láminas, conseguir planos
perfectos en las superficies a encolar y eliminar la suciedad y las células oxidadas de la
superficie que pudiesen disminuir la adherencia entre si al aplicar la cola. En la actualidad
la mayoría de las empresas utilizan cepillado ras 4 caras de alta velocidad.
2.3.- Encolado.
A nivel de resistencia mecánica, es el proceso de encolado al que
se someten las piezas, el responsable de aumentar hasta en un
30 por ciento la eficiencia de esta variable, en comparación con
una pieza de madera maciza de igual sección.
Las láminas que han sido cepilladas pasan en continuo por un
peine de encolado que deposita en una de sus caras la cantidad de cola necesaria para su
unión. Los gramos de cola por unidad de superficie son controlados en tiempo real. El
exceso de cola es eliminado de forma instantánea.
La cola empleada para la realización de piezas estructurales es la resorcina, originando la
característica junta oscura de la madera laminada encolada. Por razones estéticas puede
emplearse cola de urea-formol Gunta blanca en elementos de carpintería.
La tracción transversal en junta de encolado se limita a:
- 5 bares para las colas de urea-formol y caseína.
- 6 bares para la cola resorcina.
2.4.- Apilado de las láminas que constituyen una pieza en el molde de
prensado.
La lámina encolada por una de sus caras se superpone a la anterior (la cara sin cola sobre
la superficie encolada de la precedente) hasta constituir la pieza completa que se desea
fabricar.
2.5.- Prensado
La pieza formada por la sucesión de láminas encoladas
superpuestas se coloca en el molde de presión, siendo empujada
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contra él. En general, los moldes pueden recibir varias piezas en paralelo, pero la presión
se aplica por separado a cada una de ellas, o a cada par si son de la misma sección.
Los moldes son fácilmente desplazables.
Existen varios sistemas para realizar la fijación del molde según plantilla:
- Mediante una estructura de madera solidaria al suelo del taller.
- Con ayuda de escuadras metálicas móviles que se deslizan sobre raíles anclados a la
superficie de la nave.
- Mediante soldadura de elementos metálicos a bandas de hierro ancladas en la solera.
La aplicación de las piezas sobre el molde se puede realizar con ayuda de maquinas
móviles capaces de ejercer una presión elevada sobre las piezas o con ayuda de pesos
suspendidos a puentes grúa.
La aplicación de la presión en la pieza se obtiene con la ayuda de numerosos bulones
separados entre sí a una distancia de aproximadamente 30 cm.
La presión a obtener es del orden de 10 Kg. por centímetro cuadrado de junta. La presión
se aplica comenzando en el centro de la pieza y progresando con simetría hacia los
extremos.
El conjunto de estas operaciones se realizan con rapidez.
Las juntas de encolado deben someterse a presión en un plazo máximo de una hora desde
la aplicación de la cola. La presión se aplica a los bulones por medio de llaves de choque
neumáticas.
2.6.- Polimerización de la cola.
La presión debe permanecer constante durante la polimerización de la cola. Es necesario
controlar la presión con llaves dinamométricas en esta fase. Algunos dispositivos con
resortes aseguran por sí mismos el mantenimiento de esta presión. Con frecuencia la
presión de las láminas sobre el molde se complementa con un reglaje transversal de las
piezas apiladas que facilitan el posterior trabajo de acabado de las mismas. Esta operación
se realiza con la ayuda de una prensa neumática móvil.
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2.7.- Estabilización de la pieza.
Tras el endurecimiento completo de las juntas de encolado, las piezas son almacenadas en
la nave de acabado, climatizada como la anterior y separadas con el fin de no enviar
partículas de madera (aserrín y viruta) que pueden penalizar la calidad del encolado.
La duración de esta fase es inversamente proporcional al radio de curvatura de la pieza. Su
objetivo es permitir la estabilización de la junta de encolado tras su polimerización y
detener las variaciones dimensionales que pudiese haber en la pieza por retorno de las
fibras de las láminas.
3.- Acabado
3.1.- Cepillado.
El encolado deja una superficie lateral en la viga con gotas de cola. Su dureza es
incompatible con el afilado de las cuchillas de la cepilladora. Es conveniente eliminarlas
antes de pasarlas por el cepillado con el fin de obtener un acabado perfecto. Las
cepilladoras actuales de 2 caras permiten el paso de piezas superiores a 2 metros de
canto. En el caso de tener piezas de canto superior a la anchura de la cepilladora, es
factible realizar un doble cepillado. Dos cabezales a la salida de la maquina aseguran el
cepillado de las dos caras restantes.
3.2.- Talla y corte de la pieza a su dimensión de puesta en obra.
Las piezas brutas se preparan siempre con un exceso de longitud sobre la pieza terminada.
Para concluir la pieza es necesario eliminar este exceso y dar a los extremos su forma
definitiva.
3.3.- Taladros y entalladuras.
Las vigas deberán recibir en obra elementos metálicos, bulones, arandelas dentadas y
demás elementos necesarios para su ensamble. Estos taladros y entalladuras deben ser
precisos, y en fábrica se realizan en las mejores condiciones.
3.4.- Hidrofugación.
Durante el transporte y el montaje, la estructura puede aumentar su grado de humedad
debido a los agentes atmosféricos. Esta circunstancia se puede paliar con ayuda de
diferentes productos líquidos aplicados en su superficie.
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3.5.- Tratamiento insecticida y fungicida, con acabado de tono.
A menudo esta fase se realiza al mismo tiempo que la anterior. Los productos empleados,
actuando a poro abierto, permiten completar el acabado de la estructura y dar el tono
deseado a la pieza de madera laminada encolada.
3.6.- Fijación de elementos metálicos.
Los herrajes que no perjudiquen a las piezas durante el transporte, se fijan en fábrica con
el fin de facilitar el trabajo de montaje en obra.
3.7.- Almacenaje para expedición.
Este almacenaje se puede realizar al aire libre, las piezas ya están protegidas en su
superficie. Con frecuencia las empresas disponen de soportes que permiten reducir la
superficie ocupada por el producto terminado. Hay que evitar durante esta fase de
espera, antes de su expedición definitiva, someter a las piezas a esfuerzos anormales, así
como durante su transporte y puesta en obra.
La fabricación de los elementos de madera laminada encolada se completa con su
montaje en obra. Los métodos empleados son similares a los de otros tipos de estructura,
destacando como principales diferencias:
- Mayor necesidad de arriostramiento provisionales.
- Poco margen de error en los apoyos por incapacidad de suplementar la estructura.
- Un menor tiempo de ejecución.
- Medios de elevación reducidos por la ligereza del material.
Conclusion
La planta de fabricación descrita pudiera situarse en 1960. El proceso no ha variado
significativamente desde entonces.
Los encolados por alta frecuencia pueden ser la innovación más significativa, sin embargo
han sido adoptados en raras ocasiones dentro de la industria de la madera laminada
encolada. Suponen una inversión considerable y no aportan mejoras en la resistencia de
las piezas ni en la capacidad de producción de elementos con perfiles curvos, tan
presentes en este tipo de estructuras.
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La idea que se desprende de esta conclusión puede causar sorpresa en un entorno sin
tradición constructiva con madera laminada, una tecnología consolidada desde hace ya
40 años.
Las realizaciones más destacadas llevan soportando con éxito las acciones de la naturaleza
durante todo este periodo, con un nivel de obsolescencia mínimo.
Este hecho servirá para confirmar a todos aquellos profesionales de la arquitectura que en
momentos de más sombras que luces confiaron sus estructuras a un material que ha
sabido estar a la altura de su decisión.
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EJERCICIO DE APLICACIÓN
La tarea que llevamos a cabo fue la realización de una planta destinada a la
producción de vigas laminadas y de machimbre. Estos dos productos son destinados a la
construcción.
Comenzamos con la idea de elaborar todo nosotros pero viendo que la materia
prima se encuentra lejos del lugar de instalación de la misma, notamos que es
conveniente la elaboración de las vigas laminadas y la compra de machimbre y madera de
aserrado directamente a los aserradores ubicados en las zonas de los grandes bosques del
país. Las materias primas las obtenemos de proveedores como Lipsia, Aserradero Puerto
Esperanza, Aserradero misiones (Valerio Oliva)
Actualmente los bosques afortunadamente están siendo más protegidos por lo
que normalmente la madera utilizada para esta industria es la implantada, por lo que las
principales materias primas son pinos y eucaliptos. La Planta la ubicaríamos cerca del
consumo y las maquinas utilizadas están mencionadas a continuación en el lay out con
una disposición conveniente de las mismas.
LAY OUT
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REFERENCIAS
1) Cepillado y retestado con entalladura múltiple
2,3 y 4) Unión en testas de las láminas
5) Cepillado de las laminas
6) Encolado
7) Apilado de laminas
8) Prensado
9) Barnizado machimbre
10) Depósito machimbre
11) Secadero de machimbre
ANALISIS DE COSTOS
Correa
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Viga…Laminada
Para realizar una analisis de los costos variables plantearemos la elaboracion de un techo para un
quincho de 5m x 5m. Posteriormente haremos una aproximacion calculando el valor de costos
variables de cada metro cuadrado de techo y con esto realizar un estimativo del mismo. A
continuacion detallaremos los cálculos:
VIGA
Cantidad Costo unitario Subtotal
Lamina Pino 1,5' x 4' 40m 6,96 $/m $ 278
Cola Adhesiva 2 Kg 10 $/Kg $ 20
Barniz 2 L 25 $/L $ 50
Total Viga $ 348
CORREAS (20)
Cantidad Costo unitario Subtotal
Lamina Pino 1,25' x 3' 300m 3,12 $/m $ 936
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Cola Adhesiva 12 Kg 10 $/Kg $ 120
Barniz 32 L 25 $/L $ 800
Total Correas $ 1.856
MACHIMBRE
Cantidad Costo unitario Subtotal
Tabla Machimbre 3,5' x 0,75' x 4m 300m 2,25 $/m $ 675
Cola Adhesiva 1 Kg 10 $/Kg $ 10
Barniz 3,75 L 25 $/L $ 94
Total Machimbre $ 779
COSTO TOTAL TECHO (30m²)
$ 2.983
COSTO UNITARIO TECHO 99,43 $/m²
PRECIO DEL MERCADO (30m²) $ 6.400
PRECIO UNITARIO DEL MERCADO 213,30 $/m²
CONCLUSION
Debido al anterior análisis realizado de los costos, tomamos la decisión de elaborar
únicamente las vigas laminadas y todo lo que respecta al machimbre y la compra de los
rollisos para elaborar las láminas, se compraría todo en misiones y en lugares donde se
encuentran los bosques. Esto se debe a el avance que hay actualmente en la tecnología y
que elabora maquinas de gran productividad por lo que el costo de traslado pasa a ser un
costo fundamental que nos puede dejar fuera del mercado de las láminas.