Download - Teoria Madera Curso 02
-
MADERAS
DEFINICIN
Sustancia dura y resistente que constituye el tronco de los rboles y se ha utilizado durante miles de aos como combustible.
Material orgnico, no homogneo, que est compuesto por celulosa y lignina.
MADERAS
CLASIFICACION
Botnica: Nombre cientfico que se le asigna a cada especie. Est compuesto por 2 partes. La primera referida al genero a la que corresponde y la segunda al nombre en particular.
Ejemplo: Nothofagus alpina: RaulNothofagus oblique: RobleNothofagus dombeyi : CoigueEucryphia cordifolia: UlmoFitzroya cupressoides: Alerce
-
MADERAS
CLASIFICACION
Coniferas: Especies que tienen como caracterstica principal poseer frutos llamados conos (estructura primitiva de reproduccin). Son maderas resinosas.Los bosques de coniferas se dan naturalmente en el hemisferio norte, en zonas fras y templadas.
Caractersticas:rbol de tronco rectoHojas verdes y resistentes todo el ao.
MADERAS
CLASIFICACION
Latifoleadas: Especies que como caracterstica principal poseen hojas anchas. Los frutos son de estructura variada. Exudaciones son gomas o latex.
Caractersticas:Tronco variable en dimensiones y formasPierden las hojas en forma estacional Hojas en forma laminar
-
MADERAS
CLASIFICACION
Segn su origen
Bosque nativo:. Est formado por especies autctonas. Es aquel que no ha sido plantado, si no que ha crecido histricamente esa misma especie en un lugar determinado.
Bosque artificial: Es aquel que ha sido creado por intervencin humana.
MADERAS
Estructura de las Maderas
-
MADERAS
Estructura de las Maderas
Corteza: Capa exterior que cumple funciones de proteccin frente agentes climticos y patolgicos. Se compone de 2 partes:
Sber: porcin externa y corchosa formada por tejido muerto, soporta altas temperaturas, es buen aislante trmico.
Liber: Porcin interna con actividad biolgica recibe las sustancias nutritivas que forman la materia orgnica que da origen al crecimiento de un rbol.
MADERAS
Estructura de las Maderas
Medula: Tejido inactivo en el rbol adulto que normalmente ocupa posicin central y de escasas propiedades mecnicas.
Anillos de Crecimiento: Son anillos concntricos a la medula, presentes en especies donde las estaciones climticas son marcadas
Crecimiento de primavera: Amplio, madera con gran numero de poros, color claro, clulas grandes de paredes delgadas.
Crecimiento de verano: restringido, menor numero de poros, color oscuro, clulas pequeas y gruesas.
-
MADERAS
Estructura de las Maderas
Albura: Zona exterior de la madera constituida por tejido vivo, se encarga del transporte de agua con nutrientes hacia las hojas. Se distingue por tener un color ms claro.
Duramen: Zona interior del tronco, constituida por tejido similar al de la albura, pero inactivo.
Duraminizacin: Proceso de acumulacin de sustancias en las clulas. Madera ms densa y resistente desde punto de vista mecnico y ante ataques de hongos.
MADERAS
Estructura de las Maderas
Xilema: Porcin mayor de un corte transversal de un tronco, comprende desde la medula hasta prcticamente la corteza. Sus tejidos tienen la funcin de sostn y movimiento de agua desde las races hacia las hojas.
Cambium: Tejido generador de nuevas clulas. Capa muy delgada no apreciable a simple vista.
-
MADERAS
Composicin Qumica
Celulosa: Elemento de aspecto cristalino, presente en la estructura de las fibras. Macromolecula que se ubica dentro de la pared celular en forma de microfibrilas.
Forma el 50% de la madera.
Usos: Fabricacin de papel fibras textiles sintticas y plstico.
MADERAS
Composicin Qumica
Lignina: Sustancia organica compleja que une las fibras impregnando las paredes celulares.
Proporciona la resistencia mecnica.
Tiene propiedades termoplasticas, lo que permite, por ejemplo:
Fabricar tableros prensados.
Curvar piezas previamente calentadas.
-
MADERAS
Composicin Qumica
Hemicelulosa: Componente que tiene funcin nutritiva.
Resinas y productos extrables: Almidn aceites ceras y grasas. Otorgan propiedades como olor, color y sabor.
MADERAS
Propiedades mecnicas:
Ortotropismo: Tienen igual comportamiento en 2 ejes ortogonales.
1. Paralelo a la fibra
2. Perpendicular a la fibra.
Factores que inciden en el ortotropismo
Estructura de la clula
Presencia de fibras y radio leosos
-
MADERAS
Factores que inciden en las Propiedades Mecnicas:
Densidad
Humedad
Defectos
MADERAS
Densidad:
Criterio ms acertado para inferir propiedades mecnicas
Indica variaciones de composicin
Grosor de paredes celulares y porosidad son variables
-
MADERAS
Tipos de Densidad:
Densidad de referencia: Relacin entre masa y volumen a un contenido de humedad determinado.
Densidad en estado anhidro: Relacin entre masa y volumen en estado anhidro
Densidad normal: Relacin entre masa y volumen de la madera con un 12% de humedad
MADERAS
Mtodos para determinar densidad
Por medicin directa: Para probetas que presentan forma regular y cuyas esquinas poseen angulos rectos .
Por inmersn en agua: Para probetas se forma irregular o superficie rugosa.
Por inmersin en mercurio: Para probetas de tamao reducido excepto cuando presenta huecos o poros muy abiertos.
Relacin Masa Volumen:
Volumen
MasaDensidad =
-
MADERAS
Algunas Densidades de Maderas
Madera Densidad Anhidra, kg/m3
Roble 630
Pino 450
lamo 370
Alerce 460
Coigue 650
Lenga 540
Raul 510
Araucaria 570
Algarrobo 740
Pino oregn 410Fuente: NCh 1198 Of91
MADERAS
Humedad
Cantidad de agua incluida en la madera, expresada como porcentaje de su masa anhidra.
Estado verde: Condicin de la madera que tiene un contenido de humedad por sobre el P.S.F.
Estado anhidro: Condicin de la madera en la cual se ha eliminado la humedad hasta obtener masa constante.
Humedad de equilibrio: Condicin de la madera en que sus propiedades fsicas y mecnicas no son alteradas por efectos de la humedad ambiente. Flucta entre un 10 y 18%
-
MADERAS
Algunas Humedades de Equilibrio
Lugar T media anual, C
HR anual, %
Humedad de equilibrio, %
Arica 18,7 76 16
Copiap 16,3 68 14
La Serena 14,8 80 17
Valparaso 14,4 80 17
Santiago 13,9 72 14
Curic 14,3 76 16
Concepcin 12,4 87 19
Valdivia 11,9 83 17
P Montt 11,2 85 18
Base antrtica G.G.V. 3,3 74 13Fuente: NCh 1198 Of 91
MADERAS
Punto de Saturacin de las Fibras
Estado en que el agua libre se ha eliminado, solo se mantienen saturadas las paredes celulares.
Valor depende de la especie, flucta entre 28 a un 30%
Maderas con contenidos de humedad superiores a PSF no presentan deformaciones
Maderas con contenidos de humedad entre PSF y humedad de equilibrio, presentan deformaciones.
-
MADERAS
Determinacin de la Humedad
Secado en estufa:
Prisma de 25 x 25 x 100mm
Temperatura: 103C
Tiempo: 24 horas
Por destilacin:
Aplicable a maderas con sustancias voltiles
Reducir probeta a astillas
Colocar en un matraz las astillas mas solvente
VM
VHumedad
=Donde: V = Volumen de agua recogida
M = Masa original de las astilla
MADERAS
Determinacin de la Humedad
Mtodo del Xilohigrmetro:
Validez: Entre 7 y 28% de humedad
Mtodo poco preciso
Rpido
No es confiable en maderas tratadas con sales
-
MADERAS
Estabilidad Dimensional
Varia segn la humedad de la madera.
Depende del agua de saturacin
Son mnimas en el sentido longitudinal: 1/100 de tangencial
Son medianas en el sentido radial: 1/50 de tangencial
MADERAS
Alta estabilidad dimensional: Raul, Lingue, Roble, Ulmo, Eucaliptus.
Mediana estabilidad dimensional: Maio, Alerce, Lenga y Laurel.
Baja estabilidad dimensional: Pino, Alamo, Cipres, Araucaria.
Clasificacin segn Estabilidad Dimensional
-
MADERAS
Defectos de la Madera:
Naturales:
a) Nudos: Son producto del crecimiento de las ramas, provocan desviacin de las fibras en torno a ella. Disminuye propiedades mecnicas.
b) Acebolladura: Separacin de 2 anillos de crecimiento generando un a cavidad.
c) Madera de reaccin: Madera que ha sufrido tensiones internas durante su proceso de crecimiento. Se liberan al momento del corte. No debe se usada con fines estructurales
MADERAS
Defectos de la Madera:
Madera de Reaccin Acebolladura
-
MADERAS
Defectos de la Madera:
Agentes biolgicos:
Defectos que presenta la madera por accin de hongos o insectos durante el crecimiento del rbol o en servicio
MADERAS
Hongos:
Xilfagos: Provocan pudricin
Pudricin Caf: Ataca a la celulosa
Pudricin blanca: Ataca a la lignina
Cromgenos: Provocan manchas. Ataca los residuos minerales
Ambiente:
Temperatura: Entre 4 y 40CHumedad: Sobre 18%
-
MADERAS
Insectos:
Termitas
Escarabajo azul
Carcoma grande, carcoma comn, polilla del parquet
Atacan comiendo la madera (celulosa y lignina).Atacan de 2 formas:Taladrado: Ataque producto de insectos adultos.
Comen de afuera hacia adentroSe detiene inyectando sustancias toxicas
Apolillado: Colonia de insecto habita la piezaDifcil destruccinCambiar pieza
MADERAS
Insectos:
Carcoma Termitas
-
MADERAS
Barrenadores Marinos:
Crustceos que habitan en el mar y se alimentan de maderas
MADERAS
Defectos de la Madera:
Por secado:
a) Agrietamiento: Defecto que se produce por ciclos de humidificacin y secado. No afecta las propiedades mecnicas.
b) Rajaduras: Defecto que se produce por secado violento. Se produce en los extremos de la pieza.
c) Alabeo: Deformaciones en torno a su eje, debido a mal apuntalamiento y un mal secado
-
MADERAS
Defectos de la Madera:
Por procedimiento de manufactura:
a) Canto muerto. Cuando falta una arista
b) No ortogonalidad de las caras
c) Sobredimensionamiento
MADERAS
Propiedades Mecnicas:
Compresin:
a) Paralela a las fibras
b) Perpendicular a las fibras
Traccin perpendicular a las fibras
Fexin estatica
Cizalle
-
MADERAS
Compresin Paralela a la Fibra:
Objetivo: Aplicar una carga en sentido paralelo a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.
Paraleleppedo de 5 x 5 x 20 cm.
Extensmetro con sensibilidad de 0,002 mm.
Determinar contenido de humedad.
Velocidad de ensayo: 0,6 mm/min
MADERAS
Compresin Perpendicular a la Fibra:
Objetivo: Aplicar una carga en sentido perpendicular a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.
Paraleleppedo de 5 x 5 x 15 cm.
Extensmetro con sensibilidad de 0,002 mm.
Velocidad de carga: 0,3mm/min
Deformacin mxima: 2,5mm
Determinar contenido de humedad.
-
MADERAS
Traccin Perpendicular a las Fibras:
Objetivo: Aplicar una carga de traccin en sentido perpendicular a las fibras, midiendo deformaciones y carga de rotura.
Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 6,3 cm.
Velocidad de carga: 2,5 mm/min
Determinar contenido de humedad.
MADERAS
Traccin Perpendicular a las Fibras:
-
MADERAS
Flexin esttica:
Objetivo: Aplicar carga continua a velocidad constante, en la mitad de la luz de ensayo de la probeta, midiendo deformacin hasta llegar a la rotura.
Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 76 cm.
Velocidad de carga: 2,5 mm/min
Determinar contenido de humedad.
MADERAS
Flexin esttica:
-
MADERAS
Cizalle:
Objetivo: Aplicar sobre el plano perpendicular al eje longitudinal un agarga continua paralela a las fibras.
Paraleleppedo de 5,0 x 5,0 x 6,5 cm.
Velocidad de carga: 0,6 mm/min
Determinar contenido de humedad.
MADERAS
Probeta Normalizada
Cizalle:
-
MADERAS
Algunas Propiedades Mecnicas de Maderas:
Especie Modulo de Elasticidad
Compresin Paralela
Compresin Perpendicular
Traccin Flexin Cizalle
Pino Radiata 93700 370 372 76
lamo 97200 306 67 49 297 70
Eucaliptus 170300 698 220 70 775 130
Roble 130500 472 66 650 120
Raul 123100 455 55 515 111
Lenga 104800 430 135 60 463 114
Alerce 97200 362 27 398 84
Fuente: CORMA
Contenido de Humedad: 12%
MADERAS
Algunas Propiedades Mecnicas de Maderas:
Especie Modulo de Elasticidad
Compresin Paralela
Compresin Perpendicular
Traccin Flexin Cizalle
Pino Radiata 66200 149 190 51
lamo 68500 162 40 52 188 48
Eucaliptus 135500 365 179 68 400 127
Roble 110900 263 57 359 89
Raul 82700 288 45 365 83
Lenga 87800 216 71 40 253 74
Alerce 81800 189 15 275 55
Fuente: CORMA
Contenido de Humedad: 28%
-
MADERAS
Clasificacin de Maderas Segn Propiedades Mecnicas:
Propiedades Mecnicas Altas:
Lingue, Roble, Eucaliptus, Tineo.
Usos: Puntes, tneles, muros de contencin.
Propiedades Mecnicas Medias:
Raul, Coigue, Ulmo
Usos: Estructuras, vigas galpones, etc.
Propiedades Mecnicas Bajas:
Pino, lamo, Alerce, Maio
Usos: Estructuras livianas, viviendas.
MADERAS
Propiedades Trmicas
Contenido de Humedad
Densidad
Especie Densidad, kg/m3 Conductividad trmica W/(mK)
lamo 380 0,091
Alerce 560 0,134
Coigue 670 0,145
Lingue 640 0,136
Pino Insigne 410 0,104
Raul 580 0,121
Roble 800 0,157
Fuente: NCh 853 Of 1991
-
MADERAS
Durabilidad
Clasificacin de Madera Sin Tratar
Clase 1: Durables con vida til superior a 15 aos.
Clase 2: Moderadamente durables con vida til entre 5 y 15 aos.
Clase 3: Poco durables con vida til entre 1 y 5 aos.
Especie Clase de Durabilidad
Alamo 3
Alerce 2
Canelo 2
Eucaliptus 2
Lenga 2
Pino insigne 3
Roble 1
Fuente: NCh 789 Of 1971
MADERAS
Preservantes
Sustancias que permiten prevenir o contrarrestar por un periodo de tiempo la accin de uno o ms agentes destructores de la madera.
Sustancias Toxicas
Preservantes aceitosos: Creosota, Aceite de alquitrn, mezcla de Creosota y Petrleo
Preservantes solubles en liquido orgnicos: a base de clorofenoles
Preservantes solubles en agua: Cromo - cobre - arsnico
-
MADERAS
Tratamientos de Preservacin
Brocha y pulverizado
Inmersin
Presin
Proceso Brethell
Proceso de vaco
Aplicacin del producto
Presin
Proceso de vaco