tesis para optar al grado de licenciado en ciencias de la

Universidad del Bío-Bío

Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño

Departamento Ciencias de la Construcción

Escuela de Ingeniería en Construcción

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE

LICENCIADO EN CIENCIAS DE LA CONSTRUCCIÓN

COMPORTAMIENTO EN FLEXIÓN DE VIGAS LAMINADAS QUE

INCORPORAN PINO OREGÓN

Autor : Osvaldo Andrés Messer Soubelet

Profesora Guía : Grecia Avilés Gavilán Constructor Civil, Magíster en Construcción en Madera

Concepción, Agosto de 2007

Tesis para optar al grado de Licenciado en Ciencias de la Construcción Comportamiento en flexión de vigas laminadas que incorporan pino oregón

Osvaldo Andrés Messer Soubelet 2



____________________________________________

GRECIA AVILÉS. CONSTRUCTOR CIVIL

MAGÍSTER EN CONSTRUCCIÓN EN MADERA Profesora guía



“Chile, a lo largo de su territorio, cuenta con una

gran cantidad de recursos forestales, es por esto,

que un correcto cuidado de nuestros bosques,

haría de la madera un recurso renovable e

inagotable. Sin lugar a duda el uso de la madera

como material de construcción seguirá tomando

cada vez una mayor importancia. Un ejemplo de

esto, es la gran cantidad de construcciones que

últimamente se han hecho con madera laminada,

ya que, cuenta con múltiples propiedades y

cualidades, entre las que se pueden apreciar, su

estética y sus variadas formas.”



Dedicado con mucho cariño a mi madre,

hermanas, mis tatas que desde el cielo ven todo

y a Tamara por el constante amor y apoyo que

me han dado durante esta etapa de mi vida y

por su inagotable esfuerzo en querer hacer de

mí una persona mejor...



Agradezco a todas las personas que guiaron mi

formación profesional y en especial a mi

profesora guía Grecia Avilés quien fue

fundamental en el desarrollo de este

Seminario.



RESUMEN

La tendencia mundial dentro de la industria de la forestación se dirige en dirección al

desarrollo de productos con alto valor agregado mediante la incorporación de tecnologías

nuevas. En ese contexto la madera laminada aparece como una de las soluciones

tecnológicas que mejor responde a esta clase de requerimientos.

En nuestro país no ha habido grandes cambios tecnológicos ni esfuerzos en investigación

para el desarrollo de la madera laminada, el mejoramiento viene dado por el

perfeccionamiento de los adhesivos, que ha contribuido en la incorporación de la madera

laminada como solución de nuevas estructuras. Hoy en día, cada vez se necesitan elementos

estructurales más resistentes, para lograr así una disminución en el volumen y una

optimización en la utilización del recurso de la madera

Las aplicaciones de este material son muy diversas debido a las ventajas de aplicación que

tiene la madera laminada en la construcción, además de su estética, bajo costo por unidad

de peso y adaptabilidad. Por lo que en definitiva la madera laminada es una solución lógica

para cualquier tipo de construcción., ya sea de edificación o de una estructura vial.

En esta investigación se estudia la incorporación de Pino Oregón en la fabricación vigas

laminadas, cuando estas se someten al esfuerzo de flexión estática. Para ello se analiza la

anatomía y las propiedades mecánicas de la madera, se estudia también la especie

Pseudoga Mienzesii en particular. Finalmente mediante ensayos de adherencia según NCh

2148 of 89 y de flexión estática según ASTM-D 198, se pudo determinar de forma empírica

2 aspectos importantes, primero que el Pino Oregón por ser una especie liviana de baja

densidad, tiene mayores cavidades por donde el adhesivo puede penetrar y ejercer valencias

secundarias y por ende mayor resistencia al cizalle que el Pino Insigne. Y en cuanto a la

flexión resistieron más las probetas que incorporaban Pino Oregón, debido a que las fibras

en este especie forman una verdadera trabazón que ofrece una óptima oposición a dicho

esfuerzo.



ÍNDICE Epígrafe 5 Dedicatoria 6 Agradecimientos 7 Resumen 8 Índice 9 Introducción 15 Planteamiento del problema 16 Hipótesis 18 Objetivos 19 1.0 Capítulo I: Anatomía de la madera 1.1 Introducción 1.2 La madera como materia prima 1.3 Formación de la estructura de la madera 1.4 Microscopia de la madera 1.4.1 Coníferas 1.4.1.1 Sistema longitudinal 1.4.1.2 Sistema transversal 1.4.2 Latifoliadas 1.4.2.1 Sistema longitudinal 1.4.2.2 Sistema transversal 1.5 Macroscopía de la madera 1.5.1 Características organolépticas 1.6 Resumen

20 21 21 23 28 29 30 31 32 34 38 39 39 40

2.0 Capítulo II: Propiedades físicas y mecánicas de la madera 2.1 Introducción 2.2 Propiedades físicas 2.2.1 Contenido de humedad 2.2.1.1 Métodos de medición de contenido de humedad 2.2.1.2 Conceptos relacionados a la humedad de la madera 2.2.2 Densidad de la madera 2.2.2.1 Medición de la densidad

42 43 46 47 48 50 51 52



2.2.3 Contracción e hinchamiento 2.2.3.1 Las tensiones de secado 2.2.3.2 Mecanismos de movimiento interno de humedad 2.2.4 Permeabilidad de la madera 2.3 Propiedades mecánicas de la madera 2.3.1 Ensayos 2.3.1.1 Compresión paralela a la fibra 2.3.1.2 Compresión normal a las fibras 2.3.1.3 Flexión estática 2.3.1.4 Tenacidad 2.3.1.5 Cizalle 2.3.1.6 Clivaje tangencial y radial 2.3.1.7 Tracción paralela a las fibras 2.3.1.8 Tracción normal a las fibras 2.3.1.9 Dureza 2.3.1.10 Extracción de clavo 2.3.2 Factores que afectan las propiedades mecánicas 2.3.2.1 Defectos de la madera 2.3.2.1.1 Defectos propios 2.3.2.1.1.1 Nudos sueltos 2.3.2.1.1.2 Grietas 2.3.2.1.1.3 Fibra inclinada 2.3.2.1.1.4 Perforación 2.3.2.1.1.5 Pudrición 2.3.2.1.1.6 Bolsillo de corteza 2.3.2.1.1.7 Bolsillo de resina 2.3.2.1.1.8 Acebolladuras 2.3.2.1.1.9 Alabeos 2.3.2.1.1.10 Colapso 2.3.2.1.1.11 Rajadura 2.3.2.1.1.12 Médula 2.3.2.1.1.13 Canto muerto 2.3.2.1.2 Defectos por elaboración 2.3.2.1.2.1 Escuadría irregular

53 54 55 56 57 59 59 60 61 61 62 63 64 64 65 65 66 66 66 66 66 67 67 67 67 67 68 68 68 68 69 69 69 69



2.3.2.1.2.2 Marca de sierra 2.3.2.1.2.3 Cepillo desgarrado 2.3.2.1.2.4 Cepillo ondulado 2.3.2.1.2.5 Cepillado incompleto 2.3.2.1.2.6 Depresión por cepillado 2.3.2.1.2.7 Marca de astillamiento 2.3.2.1.2.8 Mancha de procesamiento 2.3.2.1.2.9 Quemado 2.4 Resumen

69 69 70 70 70 70 70 70 71

3.0 Capítulo III: Pino Oregón 3.1 Introducción 3.2 Pino oregón 3.2.1 Características macroscópicas de la madera 3.2.2 Usos 3.3.3 Características específicas 3.3 Pino radiata 3.3.1 Características macroscópicas de la madera 3.3.2 Usos 3.4 Propiedades mecánicas 3.5 Características anatómicas 3.6 Resumen

73 74 74 74 74 75 77 77 78 78 80 81

4.0 Capitulo IV: Vigas laminadas y su Fabricación 4.1 Historia de la madera laminada 4.2 Madera Laminada 4.2.1 Definición 4.2.2 Tipos de laminados 4.2.3 Ventajas 4.2.4 Desventajas 4.2.5 Aplicaciones de la madera laminada 4.2.5.1 Vigas 4.2.5.2 Arcos 4.2.5.3 Marcos 4.3 Adhesivos para madera laminada 4.3.1 Adhesivos

82 83 84 84 84 87 88 89 89 90 91 91 91



4.3.2 Teoría de la adherencia 4.3.2.1 Adherencia especifica 4.3.2.2 Adhesivos para madera 4.3.2.3 Clasificación de los adhesivos para madera 4.3.2.4 Clasificación basada en la durabilidad 4.4 Fabricación madera laminada 4.4.1 Proceso de fabricación 4.4.1.1 Área de pre-encolado 4.4.1.1.1 Almacenamiento 4.4.1.1.2 Clasificación 4.4.1.1.3 Determinación del contenido de humedad 4.4.1.1.4 Uniones en los extremos 4.4.1.1.5 Elaboración de las láminas 4.4.1.2 Área de encolado, prensado y fraguado 4.4.1.2.1 Preparación de moldes y prensas 4.4.1.2.2 Preparación de adhesivos 4.4.1.2.3 Esparcido 4.4.1.2.4 Prensado 4.4.1.2.5 Reapriete 4.4.1.2.6 Tiempo de prensado y fraguado 4.4.1.2.7 Maduración 4.4.1.3 Área de terminaciones 4.4.1.3.1 Elaboración 4.4.1.3.2 Clasificación 4.4.1.3.3 Protección y preservación 4.4.1.3.4 Empaque y despacho 4.4.1.3.5 Control de calidad 4.5 Grados de calidad en la madera 4.5.1 Tensiones de diseño de la madera laminada 4.5.2 Tensiones máximas 4.5.3 Limite inferior con exclusión del 5% 4.5.4 Tensiones básicas 4.5.5 Grados de calidad de la madera aserrada destinada a la fabricación de elementos estructurales encolados

91 93 93 94 95 96 96 97 97 98 99 99 101 102 102 103 104 104 105 105 105 106 106 106 106 107 107 107 107 107 108 108

109



4.5.6 Grados de calidad 4.5.7 Clasificación estructural mecánica 4.5.8 Clasificación estructural visual 4.5.9 Tensiones admisibles para laminado horizontal 4.5.10 Tensiones admisibles para laminado vertical 4.6 Resumen

109 109 110 110 111 111

5.0 Capitulo V: Conceptos de Resistencia de los Materiales 5.1 Fundamentos teóricos 5.2 Tabla de resultados 5.3 Análisis de resultados 5.4 Resumen

112 113 118 118 119

6.0 Capitulo VI: Desarrollo Experimental 6.1 Introducción 6.1.1 Materiales necesarios 6.2 Ensayos de Adherencia 6.2.1 Fabricación de las probetas 6.2.2 Resultados 6.2.3 Análisis de resultados 6.3 Ensayos de Flexión 6.3.1 Dimensionamiento de las probetas 6.3.2 Clasificación de la madera 6.3.2.1 Clasificación visual de la madera 6.3.3 Fabricación de las probetas 6.3.3.1 Cepillado y dimensionado de las piezas 6.3.3.2 Medición del Contenido de Humedad 6.3.4 Adhesivo 6.3.4.1 Preparación del adhesivo 6.3.4.2 Aplicación del adhesivo 6.3.4.3 Prensado de las probetas 6.3.4.4 Cepillado y acabado de las probetas 6.3.5 Herramientas y Equipos 6.3.6 Descripción del ensayo de flexión 6.3.7 Resultados 6.3.7.1 Modulo de Ruptura

120 121 121 122 122 124 125 127 127 130 130 131 131 132 133 134 135 136 137 139 142 143 152



6.3.7.2 Modulo de Elasticidad 6.3.8 Análisis de Resultados 6.3.9 Análisis de Costos

152 153 158

Conclusiones 159 Bibliografía 165 Glosario 168



INTRODUCCION

La madera posee diversas características que no han podido ser sustituidas. Tales como su

ligereza, la belleza de su acabado natural, la facilidad de transporte y su ductilidad para ser

trabajada con equipos y herramientas muy sencillas. Además, es adaptable al diseño y

posee unas magníficas resistencias mecánicas en el sentido de sus fibras, esto es, en el

sentido en que creció el árbol de la que se obtiene.

Todas estas cualidades han llevado, tras años de investigación y práctica constructiva, al

uso cada vez más masivo de la madera. Se trata de la madera laminada encolada, es decir,

elementos de madera formados por un conjunto de varias láminas superpuestas de madera,

unidas mediante colas sintéticas. Cada lámina está constituida por una multitud de fibras

procedentes de árboles muy comunes, de la familia de las resinosas, como el pino o el

abeto. De esta forma se obtiene un producto final que se comporta bien frente al ataque de

los agentes químicos, al fuego debido a que tarda bastante en carbonizarse y que puede

elaborarse siguiendo cualquier forma, garantizando una gran resistencia. Resiste

perfectamente la humedad y grandes cambios de temperatura, y por ello no presenta el

peligro de pudrición que tienen las madera naturales. Con esta técnica se han logrado

superar anchuras libres de 60 metros, con elementos muy livianos

Por su facilidad de montaje y altas resistencias, resulta ideal para los trabajos de

rehabilitación de edificios con estructura de madera, evitando la utilización de elementos

metálicos o de hormigón armado, que, por su excesiva rigidez, plantean problemas de

adecuación en este tipo de edificaciones.



PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente en nuestro país, el uso de la especie Pseudotsuga menziesii llamado

comúnmente Pino oregón o Douglas Fir en la construcción es muy reducido, es decir, no es

de uso masivo, el principal uso de esta especie es en la industria de muebles y molduras, tal

como señala quien desarrollo un trabajo en el que se obtuvo la siguiente conclusión:

Se debería analizar la fabricación de muebles, con otras especies de madera, tales como

raulí, mañío, ciprés e incluso pino insigne, porqué esta especie posee propiedades

mecánicas que pueden ser aprovechadas en una estructura o elementos que la conformen, y

no se está explotando al máximo su potencial usándola para fabricar muebles [Rojas, 1998].

Estas conclusiones, son debido a que el pino oregón es una especie de propiedades

mecánicas semejantes al pino radiata. El módulo de ruptura y el módulo de elasticidad a la

flexión del pino radiata son 657 (Kg/cm2) y 85.3 (Ton/cm2) respectivamente, por otra parte

para el pino oregón, su módulo de ruptura y de elasticidad son 788 (Kg/cm2) y 93.6

(Ton/cm2). La obtención del módulo de elasticidad y de ruptura a la flexión, se halla

siguiendo el procedimiento de la Nch 987 Of. 86. Además, desde el punto de vista de sus

propiedades físicas, el pino oregón está clasificado como una especie liviana con una

densidad aparente (al 12% de contenido de humedad) de 446(kg/cm3) [Infor, 1990], lo que

la hace una especie altamente permeable, es decir, no debería tener problemas de

adherencia para ser usada como materia prima de vigas de madera laminada.

Analizando estos resultados, se observa que el pino oregón es más resistente que el pino

radiata y además es más permeable por lo que permite una mejor adherencia del adhesivo.

Ahora si se comparan económicamente ambas especies se tiene que en el mercado la

pulgada de pino oregón es un 10% más costosa que la pulgada de pino radiata [Sodimac,

2006]. Dentro de los proyectos Fondef, está promover la forestación de la especie de pino

oregón en las regiones IX, X y XI a través de la optimización del proceso de producción. El



monto destinado para el proyecto fue de $282.69 millones y la duración del proyecto fue de

4 años (1999-2002) [Infor, 1999].

A la luz de los antecedentes presentados es posible visualizar que las condiciones para

masificar el uso del pino oregón como material estructural en la edificación están dadas, sin

embargo aun falta mucha investigación por desarrollar para aclarar aspectos como: ¿Existe

interés en construir con pino oregón?, ¿Porqué si el precio no es tan alto no se utiliza?,

¿Conocen los profesionales la existencia de la posibilidad de construir en pino oregón?,

¿Realmente se comportará de modo similar al pino radiata en todos los aspectos?, ¿Sería

posible fabricar vigas de madera laminada con esta especie?, ¿Como funcionaría? ¿Se

podrá impregnar?, ¿Cómo funcionará con los adhesivos?, son bastantes las interrogantes

que surgen acerca de esta problemática, que llevan a una respuesta simple, que el pino

oregón es una especie con un alto potencial para ser usada en construcción, y para la

fabricación de vigas de madera laminada sometidas a flexión que será el tema en estudio de

este seminario.

En la NCh 789/1, la cual clasifica a las maderas comerciales según su duración natural, el

pino oregón no se encuentra clasificado, motivo por el cual, se asumirá que la especie es a

lo menos “NO DURABLE”, es decir, como un máximo de 5 años.

Para solucionar los problemas de construcciones de grandes luces en la actualidad, se

utiliza la madera laminada, sin embargo, nuestro país aún es subdesarrollado en cuanto a las

técnicas de fabricación de este material y a los ensayos normalizados para determinar las

propiedades mecánicas aun no están vigentes, están en consulta y se establece en las NCh

3003, NCh 3004, NCh 3005. Es por esto, que hoy en día, se hacen necesarios numerosos

estudios para caracterizar sus cualidades y así, hacer más masivas las construcciones con

este material.



HIPÓTESIS

Una viga laminada según NCh 2148 of 89, que incorpore madera de Pino Oregón, mejora

su resistencia a la flexión al ser ensayada según ASTM D 198.



OBJETIVO GENERAL

Determinar la diferencia de resistencia que hay entre un laminado de Pinus Radiata y uno

de Pseudoga Mienzesii o una combinación de ellas. (Para ello se deben diseñar y fabricar

vigas de madera laminada con láminas de pino oregón en su totalidad y en la zona de

bordes según NCh 2148 of 89 y someterlas a ensayos de flexión según metodología de la

norma ASTM D 198.)

OBJETIVOS ESPECIFÍCOS

Analizar las propiedades anatómicas de la madera.

Analizar las propiedades físicas y mecánicas de la madera.

Analizar y estudiar las características especificas del pino oregón.

Analizar, comparar y evaluar ensayos de delaminación según NCh 2148 of 1989.

Analizar, comparar y evaluar el comportamiento a la flexión de vigas laminadas con

madera de pino oregón en su totalidad y en su zona de borde, según metodología de

la norma ASTM-D 198.



CAPÍTULO I

ANATOMÍA DE LA MADERA



1.1 Introducción

La madera se considera como el material de los troncos y ramas de árboles y arbustos

desprovistos de corteza. El árbol es un ser vivo del reino de las plantas que produce su

propia sustancia mediante fotosíntesis, utilizando el agua y ciertos nutrientes del suelo y el

gas carbónico de la atmósfera. La fotosíntesis es llevada a cabo en las hojas por una

sustancia catalítica denominada clorofila y produce glucosa la que migra hacia abajo por la

corteza interior para servir como materia prima para la síntesis de los componentes

químicos, o sea, celulosa, hemicelulosa y lignina. Esta síntesis se realiza a través de

procesos bioquímicos complejos, en la parte viva de las células denominadas citoplasma

[Ananías, 1993].

Conocer la anatomía de la madera y la estructura de los tejidos leñosos y así poder

relacionarla adecuadamente con sus propiedades, el comportamiento en proceso y en

servicio, permite usar con ventajas las potencialidades de la madera y obtener los mejores

beneficios del adecuado empleo de la madera como materia prima [Ananías, 1993].

1.2 La madera como materia prima

La madera es históricamente uno de los materiales más utilizados por el hombre.

Actualmente, en la gran mayoría de los países desarrollados, su uso como material

estructural alcanza más del 90% de la construcción habitacional desde 1 a 4 pisos [Fritz,

2004].

La madera como materia prima de diversos usos en base de madera tiene muchas ventajas.

Es un recurso renovable mediante un manejo sustentable, es decir, armonizando su

aprovechamiento con su velocidad de renovación en un marco asimilable por el medio

ambiente. Es un material noble multiuso, que puede ser utilizado en la construcción,

industria o con fines particulares. En este sentido algunas ventajas y desventajas deben ser

consideradas:



La madera es fácil de trabajar: Se puede cortar con métodos simples. Puede

unirse fuertemente mediante clavos, conectores, pernos o adhesivos [Ananías,

1993].

La madera tiene buenas propiedades de resistencia mecánica. Es rígida pero

flexible, es resistente al impacto y buen amortiguador de vibraciones [Ananías,

1993].

La madera sufre pequeños cambios dimensionales por efecto de cambios de

temperatura [Ananías, 1993].

La madera es biodegradable, pero tiene una cierta durabilidad natural, la que

puede ser mejorada artificialmente introduciéndole preservantes [Ananías,

1993].

La madera cambia sus dimensiones frente a variaciones de humedad. “La

madera tiene cierta aislación acústica, la que puede ser mejorada en cierto grado

por el sistema constructivo” [Ananías, 1993].

La madera es un buen combustible, que puede ser ventajoso al usarla para

producir energía pero limita el uso de la madera en construcción, no obstante

esta desventaja puede ser minimizada introduciéndole productos ignífugos o

retardantes del fuego [Ananías, 1993].

La madera es heterogénea, su estructura anatómica y química y sus propiedades

físicas y mecánicas son variables. Por otra parte, la madera presenta ciertas

características comunes en todas las especies, entre ellas se destacan:

• La madera tiene estructura celular, que esta formada por células que son

sus unidades básicas, conformando un material sólido y poroso.

• La madera es anisotrópica, presenta un comportamiento diferente en las

direcciones longitudinales y transversales.

• La madera es higroscópica, puede captar o liberar humedad de acuerdo a

las condiciones ambientales.



1.3 Formación y estructura de la madera

Como se indica anteriormente, la madera es un material sólido, poroso, heterogéneo y de

estructura celular conformado por unidades estructurales básicas denominadas células

vegetales. Tales células tienen un aspecto tubiforme (forma de tubo) y presentan una pared

celular que deja una cavidad denominada lumen celular. La formación de cada una de estas

células es el resultado de divisiones que se producen en una zona del árbol encargada de la

reproducción de los diferentes tejidos denominada cambium [Ananías, 1993].

El cambium se ubica rodeando al tronco y ramas y separa a la madera de la corteza. El

cambium esta formado por las células cambiales iniciales y sus derivadas con capacidad de

reproducción o células madres conformando una zona cambial. Las células cambiales

iniciales son:

La célula fusiforme inicial, que da origen a todas las células longitudinales.

La célula radial inicial, de la cual se producen todas las células transversales.

La división del cambium puede ser de dos tipos:

División periclinal (en el plano tangencial), la que genera células para aumentar el

volumen del tallo. Es la división más importante.

La división periclinal (en el plano radial), la que genera células para aumentar la

circunferencia del cambium.

Para alcanzar la maduración, las células producidas por el cambium luego de la división,

deben obtener sus dimensiones finales en largo y diámetro, engrosar su pared celular,

lignificar y transformar su citoplasma. Este proceso de maduración involucra la formación

de células de xilema o madera y de floema o corteza [Ananías, 1993].



Imagen 1. Árbol y sus componentes

Fuente [Fritz, 2004].

Imagen 2. Corte transversal y longitudinal de un fuste de un árbol

Fuente [http: //www.maderasdanielcastejon.com/imagenes/curiosidades/estructura.jpg, 26 de Noviembre 2006]

Durante cada período de crecimiento se forman típicas células del inicio del crecimiento en

el período de primavera, que son denominadas células de madera temprana o células de

madera de primavera y posteriormente típicas células del término del período de

crecimiento anual, que son denominadas células de madera tardía o células de madera de



verano. Así anualmente los árboles que crecen en las zonas templadas, es decir, con

estaciones bien marcadas, forman una zona de madera constituida por madera temprana y

otra de madera de verano. Estos dos tejidos de madera formadas por un mismo año forman

un anillo de crecimiento anual. Los anillos anuales se pueden apreciar como bandas

concéntricas en la sección transversal de un tronco o rama. De esta manera como cada

anillo de crecimiento anual corresponde a un año de crecimiento, el número de anillos de

crecimiento puede determinar la edad de un árbol. Además en las secciones transversales de

los troncos de algunos árboles, se puede observar dos zonas diferentes de coloración. La

zona interior, normalmente más oscura, se denomina duramen o pellín. La zona externa,

que la rodea se llama albura o hualle. El proceso de transformación de la albura en

duramen, se inicia en el árbol a distintas edades dependiendo de la especie. Algunos árboles

forman duramen en sus primeros años y otros lo hacen más tardíamente. El proceso de

duraminización implica cambios en la composición química de la madera, que le sirven de

tóxicos naturales y la hacen más resistente a la biodegradación. Además durante el proceso

de transformación de albura en duramen se producen depositaciones en los lúmenes

celulares e infiltraciones en la pared celular, los que originan generalmente cambios en la

tonalidad de la madera [Ananias, 1993]. Imagen 3. Madera de albura

Fuente [Fritz, 2004]



Imagen 4. Madera de duramen


Imagen 5. Anillos de crecimiento




Imagen 6.madera tardía y madera temprana


También la duraminización puede reducir la permeabilidad de la madera afectando los

futuros procesos de secado e impregnación.

Por otra parte, la heterogeneidad de la madera implica un comportamiento anisotrópico, por

lo que deben tenerse en cuenta siempre en consideración las tres direcciones principales de

la madera, esto es la longitudinal, la radial y la tangencial. Las repuestas físico-mecánicas

de la madera son diferentes en cada una de las direcciones señaladas [Ananías, 1993].

La madera que se produce en las ramas de los árboles presenta algunas diferencias con la

madera formada con un tronco. La densidad de la madera, el largo de las fibras, la

proporción de los distintos tipos de células cambian en mayor o menor grado dependiendo

de la especie. Todas estas diferencias son importantes de considerar ya que parte de las

ramas de los árboles quedan incluidas en el tronco como resultado del crecimiento en

diámetro de los árboles generado por el cambium, lo que origina los nudos en la madera.

También en los nudos, la orientación de las células es diferente, respecto a la madera del

tronco que la contiene [Ananías, 1993].

Este cambio de dirección del grano, así como la discontinuidad que se observa en los nudos

muertos, afecta la resistencia mecánica de la madera con nudos, también afecta los cambios

dimensionales de la madera, así como el secado de la madera. Por otra parte las células que

forman la madera se encuentran orientadas con su eje mayor siguiendo la dirección



longitudinal del tronco. Sin embargo, ambos ejes, el de las células y del tronco

generalmente no coinciden. Los anillos de crecimiento y por ello también las células que

los constituyen, forman una estructura cónica, por lo que se produce un ángulo entre ambos

ejes; al observarlos en un plano radial. La dirección de las fibras puede presentar respecto al

eje del tronco, una desviación con relación al plano longitudinal tangencial. A esta

desviación de las fibras se le denomina grano espiral o fibra revirada. Se encuentra

ocasionalmente otro tipo de desviación, la que corresponde a una disposición ondulada de

las fibras, la que se conoce como grano entrelazado. La presencia de fibras desviadas,

reduce la resistencia mecánica de la madera y favorece los defectos de secado [Ananías,

1993].

1.4 Microscopía de la madera:

La madera es producto de un proceso metabólico en un organismo vivo (árbol), que crece

en la naturaleza en condiciones climáticas, geográficas y de suelos muy diversos [Fritz,

2004].

Esta diversidad de factores afecta el crecimiento y las características de la madera en

relación con su estructura celular.

Al analizar una probeta en el microscopio, se observa a la madera igual a cualquier ser

vivo, conformado por células alargadas y dispuestas en la dirección del eje longitudinal del

árbol, pudiendo cumplir esencialmente 2 funciones: sostén del propio árbol y conductora de

savia [Fritz, 2004].

Por esto, a nivel de estructura celular, se pueden clasificar las especies arbóreas en dos

grandes grupos de árboles:

Coníferas

Latífoliadas



1.4.1 Coníferas: Las especies que forman el grupo de las coníferas tienen un plan leñoso ordenado y simple,

constituido aproximadamente en un 90% por traqueidas longitudinales, ordenadas en filas

radiales [Díaz-Vaz, 2003]. Las especies pertenecientes a este grupo, presentan un tronco

recto, cónico hasta su ápice (extremo superior) y revestido de ramas [Fritz, 2004].

Imagen 7. Estructura anatómica de una conífera


Las maderas de las coníferas poseen células parenquimáticas y prosenquimáticas.

Las primeras son células que mantienen su vitalidad hasta el momento de la

duraminización; las prosenquimáticas, en cambio, mueren y condensan sus contenidos

celulares luego de la lignificación [Díaz-Vaz, 2003].



Tabla 1 Células de coníferas. CÉLULAS EN CONÍFERAS

SISTEMA LONGITUDINAL SISTEMA TRANSVERSAL

CÉLULAS PROSENQUIMÁTICAS

Traqueadas axiales

• Normales

• Resinosas

• En cadenas

Radio-traqueidas

CÉLULAS PARENQUIMÁTICAS

Parénquima axial

Células epiteliales

Parénquima de radios leños


Fuente [Díaz-Vaz, 2003].

1.4.1.1 Sistema longitudinal:

El sistema longitudinal o axial esta constituido por células alargadas en dirección Pie-Copa,

entre las que se distinguen: traqueidas, parénquima axial y células epiteliales de canales

intercelulares denominados canales resiníferos [Díaz-Vaz, 2003].

• Las células del sistema longitudinal son las siguientes:

• Traqueidas

• Parénquima axial

• Células epiteliales de canales resiníferos.

Las traqueidas son parte del prosénquima y las otras dos constituyen el grupo de las

parenquimáticas [Díaz-Vaz, 2003].

Traqueidas:

Son elementos filiformes muy esbeltos. Sus largos son muy variables encontrándose

traqueidas de unos 0.5 mm y otras de más de 6 mm. Las paredes de las traqueidas son



delgadas al inicio de cada anillo, en la madera temprana, y más gruesa en la madera tardía.

Los diámetros radiales también varían notoriamente dentro del anillo, pudiendo variar en

promedio mucho más en unas especies que en otras [Díaz-Vaz, 2003].

Parénquima axial:

El parénquima axial de las coníferas, corresponde a células de paredes delgadas, paredes

terminales planas y más cortas que las células prosenquimáticas. A diferencia de estas

ultimas, las células parenquimáticas tienen punteaduras simples (ver glosario) y conservan

su citoplasma [Díaz-Vaz, 2003].

Células epiteliales en los canales resiníferos:

Estas células secretoras se unen por sus extremos y también lateralmente formando un

espacio intercelular con forma de un tubo muy largo. Estos canales intercelulares tienen su

centro hueco, en el cual las células secretoras que lo conforman vierten sus secreciones. De

allí cuando el contenido es resina, se denominan canales resiníferos [Díaz-Vaz, 2003].

1.4.1.2 Sistema transversal:

El sistema transversal en las especies coníferas está constituido por células parenquimáticas

y prosenquimáticas. Estos dos tipos de células forman parte de los radios leñosos en los que

se distinguen tres tipos de células: las parenquimáticas, las epiteliales de canales

intercelulares y las traqueidas y radio [Díaz-Vaz, 2003].

Células de los radios leñosos:

En los radios leñosos de las maderas coníferas se encuentran tanto células parenquimáticas

como prosenquimáticas [Díaz-Vaz, 2003].

El parénquima transversal que conforma los radios leñosos, y es muy similar al parénquima

longitudinal. Estas células transversales con cortas, de paredes delgadas, extremos

aplanados, mantienen su contenido celular y permanecen activas hasta el momento de la

duraminización, proceso durante el cual mueren [Díaz-Vaz, 2003].



Tipos de radios leñosos en coníferas:

De acuerdo con el tipo de células presentes, los radios leñosos se pueden clasificar como:

homogéneos, heterogéneos y fusiformes.

• Radios leñosos homogéneos: Corresponden a los compuestos sólo por células

parenquimáticas. Se excluyen de este tipo, aquellos radios leñosos que tienen

canales resiníferos. Las maderas de coníferas nativas chilenas, sin excepción, tienen

radios leñosos del tipo homogéneo [Díaz-Vaz, 2003].

• Radios leñosos heterogéneos: Están formados tanto por células parenquimáticas

como por ejemplo traqueidas de radio. La madera Pinus radiata (pino radiata)

presenta, por ejemplo radios leñosos heterogéneos con radiotraqueidas del tipo

dentado [Díaz-Vaz, 2003].

• Radios leñosos fusiformes: Se consideran como un tipo especial de radios leñosos

ya que incluyen en su estructura, células epiteliales las que forman un canal

intercelular, estos es, un canal resinífero. La presencia del canal resinífero, le da al

radio leñoso la apariencia de multiseriado, esto es de una célula de ancho. La zona

que circunda al canal tiene varias células de ancho. Estos radios leñosos son típicos,

por ejemplo, de la madera de Pseudotsuga menziesii (pino oregón) [Díaz-Vaz,

2003].

1.4.2 Latifoliadas:

Las células de latifoliadas, al igual que las de coníferas, se disponen en dos direcciones,

esto es, células alargadas longitudinalmente y células alargadas transversalmente. A pesar

de esta similitud, las de latifoliadas se distinguen por la diversidad de tipos de células

presentes. Esto significa que estas maderas tienen planes leñosos mas complejos que los

que se encuentran en el caso de coníferas [Díaz-Vaz, 2003].

La madera de latifoliadas proviene del grupo de angiospermas, los que están constituidos



esencialmente por vasos, los cuales realizan la función conductora de la savia y por fibras

que son el sostén del árbol (NCh 173 Madera Terminología General) [Fritz, 2004].

Las especies latifoliadas presentan en general, una copa bien ramificada y un tronco que

varía en dimensiones y forma [Fritz, 2004].

El sistema longitudinal o axial en maderas de latifoliadas, esta configurado por elementos

parénquimaticos y prosenquimáticos. El sistema transversal, en cambio, se compone

exclusivamente de células parenquimáticas [Díaz-Vaz, 2003].

Imagen 8. Estructura anatómica de una conífera




Tabla 2 Células de latifoliadas

CÉLULAS EN LATIFOLIADAS

SISTEMA LONGITUDINAL SISTEMA TRANSVERSAL

CELULAS PROSENQUIMÁTICAS

Vasos

• Solitarios

• Múltiples

Traqueidas

• Vasculares

• Vasicéntricas

Fibras

• Fibro-traqueidas

• Fibras libriformes

No hay

CELULAS PARENQUIMÁTICAS

Parénquima axial


Parénquima de radios leñosos con

• Células procumbentes

• Células erectas y cuadradas


Fuente [Díaz-Vaz, 2003].

1.4.2.1 Sistema longitudinal:

La mayoría de las células de latifoliadas, son células prosenquimáticas, alargadas en

dirección longitudinal tales como vasos, traqueidas y fibras [Díaz-Vaz, 2003].

Las células más notorias del sistema axial son los vasos los que se conocen también como

traqueas o poros. Estas células son de lúmenes amplios notoriamente mayores al resto de

las células, que se unen por sus extremos que pueden llegar a medir varios metros de



longitud. En algunas especies los vasos son de diámetros tan grandes que es posible

observarlos a ojo desnudo [Díaz-Vaz, 2003].

Vasos:

Los vasos son células que tipifican a las maderas de latifoliadas. Sin embargo, hay algunas

especies cuyas maderas están desprovista de vasos, como es el caso en las familias de

dicotiledoneas: Amborllaceae, Trochodendraceae, Tetracentraceae y Winteraceae [Patel,

1974]. De entre estas especies, en Chile crece el Drimis Winteri (canelo), especie que no

presenta vasos, y no tiene un plan leñoso muy similar al de las confieras. Se diferencia de

ellas sólo por la presencia de radios leñosos multiseriados, los cuales están ausentes en

maderas de coníferas [Díaz-Vaz, 1975].

Los segmentos de vasos, como también se denomina a estas células, tienen largos

generalmente cercanos a un milímetro y características morfológicas y biométricas más o

menos típicas en cada especie [Díaz-Vaz, 1975]. Las singularidades que permiten

diferenciar entre vasos son las siguientes:

Forma de la sección transversal [Díaz-Vaz, 1975].

Grado de asociación entre ellos [Díaz-Vaz, 1975].

Diferencias de diámetro dentro de los anillos y [Díaz-Vaz, 1975].

Distribución y ordenamiento dentro del crecimiento anual [Díaz-Vaz, 1975].

La forma de la sección transversal de los vasos puede ser de las siguientes formas:

• Circular. Los vasos tienen la forma de un círculo,

• Elíptica. Con forma de una elipse o

• Angulosa. Con forma de un poliedro.

La asociación de los vasos es muy importante, de las cuales se distinguen al menos tres

tipos de asociación en los poros: solitarios, múltiples y agrupados.

• Vasos solitarios: Estos se encuentran separados unos de los otros, manteniendo, sin

modificación, la forma de sus secciones [Díaz-Vaz, 2003].

• Vasos múltiples: Poros ordenados en filas en las que las partes de las paredes en

contacto están aplanadas [Díaz-Vaz, 2003].



• Vasos agrupados: Son los que forman un conjunto sin estar distribuidos en filas

[Díaz-Vaz, 2003].

• Tipos de porosidad: el ordenamiento de los vasos en el anillo se puede realizar

independiente de la distribución que ellos tengan dentro del anillo anual. De

acuerdo a la variación que tiene el diámetro dentro del incremento anual se

identifican tres tipos de porosidades que son las siguientes:

• Porosidad circular: maderas cuyos vasos tienen al inicio de los anillos diámetros

notoriamente mayores que los que se encuentran en las zonas terminales. Los poros

de mayor dimensión forman una banda inicial tangencial y luego de manera abrupta

reducen sus diámetros hacia la zona terminal del anillo. [Díaz-Vaz, 2003].

• Porosidad semicircular: maderas que tienen poros con diámetros notoriamente

mayores al inicio del anillo pero, a diferencia de la porosidad circular, en ésta se

presenta una transición gradual del diámetro hacia la zona terminal del anillo.

También corresponden a este tipo de porosidad las maderas que tienen una zona

inicial con poros muy apretados entre si, aún cuando los diámetros no sean tan

marcadamente mayores a los de la zona terminal del anillo [Díaz-Vaz, 2003].

• Porosidad difusa: maderas con poros similares en el anillo.

• Distribución y ordenamientos de los vasos del anillo: Se distinguen también

distintos ordenamientos destacándose el agrupamiento en bandas [Díaz-Vaz, 2003].

• La distribución y ordenamientos de los vasos en el anillo son las siguientes:

• Poros en bandas tangenciales: Los poros se encuentran ordenados en bandas

perpendiculares a los radios leñosos. El número de filas es variable así como

también el número de poros que las integran [Díaz-Vaz, 2003].

• Poros en bandas radiales: Los vasos se encuentran ordenados en filas orientadas más

o menos paralelas a los radios leñosos. Estas bandas pueden ser rectas o

zigzagueantes [Díaz-Vaz, 2003].



• Poros con ordenamiento ramificado: Los poros se ordenan en filas, en direcciones

radiales y tangenciales, los cuales bifurcan una o más veces. Tendencia a un

ordenamiento de este tipo, también denominado dendrítico [Díaz-Vaz, 2003].

Traqueidas y fibras:

En las maderas de especies latífoliadas se presentan diferentes tipos de células

prosenquimáticas, reconocible por sus dimensiones y formas específicas, se distinguen las

siguientes:

• Traqueidas vasculares: Son células ordenadas en filas longitudinales muy

semejantes a los vasos. Se diferencian de los vasos por ser células con paredes

terminales no perforadas, es decir, sin placas de perforación en las paredes

terminales [Díaz-Vaz, 2003].

• Traqueidas vasincéntricas: Estas células tienen forma similar a las traqueidas de

coníferas con extremos redondeados y cerrados; pero son más cortas. Son células

con punteaduras areoladas en las paredes tangenciales y radiales que se ubican

rodeando a los vasos, pero no están asociadas en cadenas como el caso de las

anteriores [Díaz-Vaz, 2003].

• Fibrotraqueidas: Elementos de transición entre las traqueidas y fibras. Tienen

paredes que en la mayoría de los casos son anchas, y de lúmenes normalmente

estrechos. En estas células las punteaduras areoladas están, en mayor proporción, en

las paredes tangenciales que en las radiales y que de acuerdo a la definición

propuesta por IAWA (1989) tienen cámaras de más de 3 micrones de diámetro. Sus

paredes terminales son redondeadas, aguzadas y no perforadas [Díaz-Vaz, 2003].

• Fibras libriformes: Corresponden a células de lúmenes más estrechos y paredes más

gruesas que las paredes de fibrotraqueidas. Presentan punteaduras simples o

punteaduras similares a las areoladas, muy pequeñas con cámaras de menos de 3

micrones de diámetro. De acuerdo a varios autores, las punteaduras de estas células

se encuentran en su gran mayoría en las paredes tangenciales. En algunas especies



mantienen sus contenidos celulares y cumplen funciones de almacenamiento [Díaz-

Vaz, 2003].

Parénquima axial:

Las células del parénquima longitudinal, también denominadas parénquima axial, son

células de paredes delgadas, con punteaduras simples y caracterizadas por conservar su

protoplasma. Por ello, en la observación microscópica, estas células aparecen más oscuras

que las células de prosénquima; que tienen sus lúmenes desprovistos de contenido celular

[Díaz-Vaz, 2003].

1.4.2.2 Sistema transversal

El sistema transversal de latifoliadas está formado por radios leñosos integrados

exclusivamente por células del parénquima. No existen, como en el caso de las coníferas,

células prosenquimáticas (radio-traqueidas) incluidas en los radios leños [Díaz-Vaz, 2003].

Los radios leñosos en las latífoliadas, se clasifican en:

• Uniseriados, que son aquellos que poseen una sola célula de ancho y [Díaz-Vaz,

2003].

• Multiseriados, que tienen más de una célula de ancho [Díaz-Vaz, 2003].

• Las células que constituyen a los radios leñosos son:

• Células procumbentes: Ellas se aprecian de manera muy notoria como células

alargadas radialmente [Díaz-Vaz, 2003].

• Células erectas: Estas células erectas, presentan forma de columna, esto es, son más

altas que largas [Díaz-Vaz, 2003].

• Los criterios para caracterizar los radios leñosos son:

• Ancho

• Altura



• Tipos de células presentes

• Proporción y ubicación de las células participantes.

1.5 Macroscopía de la madera

La madera puede caracterizarse sobre la base de algunos atributos como: el olor, los anillos

de crecimiento anual, la presencia de albura y duramen y la dirección de las fibras, entre

otros [Ananias, 1993]. Además de las características antes mencionadas

microscópicamente, son perceptibles con los sentidos, las denominadas características

organolépticas [Díaz-Vaz, 2003].

1.5.1 Características organolépticas

En el campo macroscópico, hay una serie de características que son apreciables con otros

sentidos aparte de la vista. Por ello, se les denomina características organolépticas. Termino

que agrupa las siguientes singularidades:

Color:

Es una de las características organolépticas más importantes de la madera, por cuanto es de

fácil observación y está asociada a propiedades y singularidades muy diversas. El color se

origina por la pigmentación que aportan los compuestos de la madera, entre los que se

puede citar: polisacáridos, lignina, resinas, gomas y derivados técnicos, entre otros [Díaz-

Vaz, 2003].

Textura:

Esta característica está referida al tamaño y distribución de los elementos celulares dentro

del incremento anual. Para constatar la textura se debe observar la sección transversal de la

madera. Así se puede distinguir la textura gruesa mediana y fina, lo cual depende

directamente del tamaño de sus células [Díaz-Vaz, 2003].



Veteado:

Se denomina así al dibujo presente en las superficies longitudinales de la madera. Se

producen dos tipos de dibujos producidos por el veteado: uno es el denominado cuarteado,

que corresponde a un dibujo de líneas paralelas más oscuras que el resto de la madera,

originadas por las maderas tardías. Este dibujo se produce al cortar la madera, en planos

longitudinales radiales. El otro dibujo denominado floreado, que corresponde a un dibujo

de forma irregular, ondulado y piramidal, formado por las maderas tardías. Este tipo de

dibujo se produce al cortar, en un plano longitudinal tangencial paralelo al eje del fuste, a

los anillos de crecimiento que tienen forma cónica [Díaz-Vaz, 2003].

La intensidad del veteado, depende directamente de la diferencia de color entre la madera

temprana y tardía, dependiendo de esto se distinguen tres tipos de veteados que son: el

pronunciado, suave y liso [Díaz-Vaz, 2003].

Grano:

Esta es una característica organoléptica referida a la dirección que tienen las fibras respecto

al eje del fuste. Para su determinación se considera la dirección de las fibras, observando el

fuste en un plano tangencial, desde la base hacia la copa [Díaz-Vaz, 2003].

Anillos de crecimiento:

Un anillo de crecimiento es un manto continuo de células que, con la forma de un cono, se

sobrepone a los anillos ya existentes. Todos los años, con la llegada de la primavera, se

comienza a agregar un nuevo anillo de crecimiento el que cubre fuste, ramas y raíces [Díaz-

Vaz, 2003].

1.6 Resumen:

En cualquier investigación referente a la madera, es de suma importancia conocer la

estructura anatómica de esta. La madera se compone de células las cuales están constituidas

químicamente por celulosa, hemicelulosa, lignina y extraíbles. La célula se compone de una



pared celular, y de un lumen. En este último se almacena la llamada agua libre y entre la

pared y el lumen la denominada agua ligada.

Las especies madereras forestales se separan en dos grandes grupos que son las coníferas y

latifoliadas, las cuales se diferencian tanto macroscópicamente como microscópicamente.

Tanto en coníferas como en latifoliadas, al cortarse transversalmente un fuste, se puede

distinguir lo siguiente: corteza, cambium, xilema que esta constituido por albura por su

pigmentación alba y el duramen por su color más oscuro por la presencia de extraíbles y

que corresponde a tejido muerto, la medula que es el centro de esta, también la

denominada madera de primavera y verano que con su cambio de tonalidad forman los

denominados anillos de crecimiento que representan a un año de vida del árbol.

Para el estudio de este seminario es importante conocer la anatomía de la especie, ya que

esta información proporciona datos tales como: largo de punteaduras, diámetro de las

traqueidas, radios leñosos etc. ya que estas características determinan las denominadas

propiedades físicas y mecánicas que son tema de estudio del capítulo II.

Las características anatómicas especificas del pino oregón y pino radiata, serán analizadas

en el capitulo III.



CAPITULO II

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA



2.1 Introducción:

La madera es un material higroscópico. Tiene la capacidad de captar y ceder humedad en su

medio, proceso que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente. Este

comportamiento es el que determina y provoca cambios dimensionales y deformaciones en

la madera [Fritz, 2004].

La madera elaborada a través de un proceso de aserrío se denomina pieza de madera y

posee propiedades definidas, que son sus propiedades físicas y mecánicas [Fritz, 2004].

Independientemente de la especie, la madera puede ser considerada como un material

biológico, anisotrópico e higroscópico [Fritz, 2004].

Es un material biológico, ya que está compuesto principalmente por moléculas de celulosa

y lignina. Siendo madera elaborada, puede ser biodegradada por el ataque de hongos e

insectos taladradores, como son las termitas [Fritz, 2004].

Por ello, a diferencia de otros materiales inorgánicos (ladrillo, acero y hormigón, entre

otros), la madera debe tener una serie de consideraciones de orden técnico que garanticen

su durabilidad en el tiempo [Fritz, 2004].

La madera es un material anisotrópico. Según sea el plano o dirección que se considere

respecto a la dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el

comportamiento tanto físico como mecánico del material, presenta resultados dispares y

diferenciados. Para tener una idea de como se comporta, la madera resiste entre 20 y 200

veces más en el sentido del eje del árbol, que en el sentido transversal [Fritz, 2004].

Debido a este comportamiento estructural tan desigual, se ha hecho necesario establecer:

• Eje radial

• Eje tangencial

• Eje longitudinal



Imagen 9. Ejes direccionales de la madera


El eje tangencial, como su nombre lo indica, es tangente a los anillos de crecimiento y

perpendicular al eje longitudinal de la pieza, el eje radial es perpendicular a los anillos de

crecimiento y al eje longitudinal, y El eje longitudinal es paralelo a la dirección de las

fibras y por ende, al eje longitudinal del tronco. Forma una perpendicular respecto al plano

formado por los ejes tangencial y radial [Fritz, 2004].



Imagen 10. Dirección tangencial


Imagen 11. Dirección radial




Imagen 12. Dirección longitudinal


2.2 Propiedades Físicas

El aprovechamiento de una especie maderera como materia prima de cualquier proceso

industrial, depende entre otros factores de las propiedades físicas de la madera. Las

propiedades físicas incluyen la humedad y su efecto sobre el comportamiento de la

madera y los cambios dimensionales de la madera. Además de una de las más importantes

propiedades físicas de la madera, tal como la densidad. Como la madera es un material

poroso y heterogéneo en su estructura y que presenta un comportamiento anisotrópico e

higroscópico, sus propiedades físicas son también variables. El conocimiento de las

propiedades físicas básicas de la madera tales como contenido de humedad, densidad y

cambios dimensionales, permite procesarla bien y mejor utilizar la madera como material

[Ananias, 1993].



2.2.1 Contenido de humedad (CH)

La estructura de la madera almacena una importante cantidad de humedad. Esta se

encuentra como agua ligada (savia embebida) en las paredes celulares y como agua libre,

en el interior de las cavidades celulares [Ananias, 1993].

Para determinar la humedad en la madera, se establece una relación entre masa de agua

contenida en una pieza y masa de la pieza anhidra, expresada en porcentaje. A este

cuociente se le conoce como contenido de humedad [Ananias, 1993].

La presencia de agua en la madera es un hecho conocido, ya que ésta es indispensable para

la vida de las plantas. Cuando el árbol es volteado, su madera conserva una cierta cantidad

de agua que se localiza tanto en los lúmenes celulares como en la pared celular y en otros

espacios que pueden presentarse en la madera. La cantidad de agua existente en la madera

puede variar mucho según la especie, el tipo de madera (albura o duramen) y la edad de la

madera (madera juvenil o madera adulta) [Ananias, 1993].

El contenido de agua o contenido de humedad puede definirse como la masa de agua

contenida en una pieza de madera expresada como porcentaje de la masa de la pieza en

estado anhidro. El contenido de humedad de la madera se calcula con la expresión

siguiente:

0

2

mm

CH OH= (Ecuación 1)

Donde,

CH : Contenido de humedad.

OHm 2 : Masa de agua presente en la madera.

0m : Masa anhidra, es decir, sustancia madera al 0% contenido de humedad.

La masa de agua se puede escribir como:

02 mmm humedaOH −= (Ecuación 2)



Reemplazando la ecuación 2 en la 1, obtenemos la siguiente formula, expresada como

porcentaje:

[ ]%1000

0 ×−

=m

mmCH humeda (Ecuación 3)

La ecuación 3 se conoce como el “Contenido de humedad en base seca”, lo cual significa

que la masa de agua que la madera contiene es superior a la masa de la pieza en estado

anhidro, en cambio cuando el denominador de dicha expresión matemática, se sustituye por

la masa húmeda, se conoce con el nombre de “Contenido de humedad en base verde”.

El procedimiento y ensayo para calcular el contenido de humedad está establecido en la

norma chilena NCh176/1 OF1984 Madera- Parte 1: Determinación de humedad, que se

determina de la siguiente forma:

2.2.1.1 Métodos medición contenido de humedad Para determinar el contenido de agua en la madera, se utiliza con frecuencia el método

gravimétrico. Se corta una probeta de un largo de 3 a 4 cm en la dirección de las fibras y se

pesa con una precisión de 0,1 g. En seguida, la probeta se seca en una estufa a una

temperatura de 103± 2°C por 24 horas y se pesa nuevamente. Finalmente se calcula el

porcentaje del contenido de agua con la ecuación 3. Para obtener un buen resultado se

deben tomar varias precauciones: La probeta debe cortarse no menos de 15 cm de los

extremos de la tabla. No se debe dejar pasar más de algunos minutos entre el corte y la

primera pesada de la probeta, si no envolver la probeta en una bolsa o película de

polietileno y mantener en un congelador bajo 0 °C[Ananias, 1993].

Para determinar la distribución de agua en el espesor de la madera (gradiente de humedad),

se divide una probeta en tres secciones dos superficiales y una central; cada sección se pesa,

se seca en estufa a 103 °C hasta peso constante, igual como la probeta para la

determinación del contenido de humedad [Ananias, 1993].

Además del método gravimétrico, otros métodos más rápidos para determinar la humedad



de la madera son los métodos eléctricos (xilohigrómetro).

El xilohigrómetro eléctrico mide las propiedades eléctricas de la madera, tales como la

resistencia eléctrica y la constante dieléctrica [Ananias, 1993].

El xilohigrómetro de resistencia es un instrumento que mide la resistencia eléctrica de la

madera mediante electrodos en forma de agujas montadas en el extremo de un martillo y

que se clavan con un golpe en la madera. Para utilizarlo bien, es conveniente conocer el

principio de su operación y sus limitaciones [Ananias, 1993].

La madera tiene una resistencia eléctrica que varia fuertemente con el contenido de

humedad y en menor grado con la temperatura. Además depende de la especie. En el estado

seco(a 9% de humedad y 20°C) la madera es un muy buen aislante eléctrico con una

resistencia eléctrica aproximada de 1.000 millones de ohm. En cambio, a 30% de

humedad la resistencia eléctrica es de 200 mil ohm, y a 80% de humedad la resistencia

eléctrica de la madera es de 11 mil ohms. La relación entre resistencia eléctrica cambia

entre 20% y 10% de humedad por un factor aproximado de 4 mil, mientras que entre 50%

y 40%, cambia solamente por un factor de 2. Se desprende entonces, que la sensibilidad

del instrumento es mucho más grande a bajas humedades que a altas humedades de la

madera. No obstante, a contenidos de agua por debajo de 8%, la resistencia eléctrica es tan

alta (mas de 10.000 millones de ohm) que la medición es casi imposible, como

consecuencia de corrientes parásitas pasando por el material aislante que separa los

electrodos del instrumento [Ananias, 1993].

En la práctica el medidor de humedad de resistencia funciona bien entre las humedades de

contenidos de agua entre 8% y 25%, con una precisión del orden de ± 2. Con todo existen

en el mercado aparatos con escalas de 5% o 6% hasta 100% pero se debe tener mucho

cuidado al interpretar los resultados fuera del rango de 8% a 25%, ya que se pueden indicar

valores muy imprecisos [Ananias, 1993].



2.2.1.2 Conceptos relacionados a la humedad de la madera

Como se menciona anteriormente la madera al ser cortada en el bosque se encuentra con

sus lúmenes celulares y paredes celulares saturados de agua. A esta condición de humedad

en la madera se le designa como contenido de humedad máximo (CH max.).

Como la madera es un material higroscópico absorbe o entrega agua de acuerdo a las

condiciones ambientales, lo cual hace variar el contenido de humedad dependiendo del

ambiente en que se encuentre. Si se ha iniciado el proceso de pérdida de humedad, la

madera entrega al ambiente el agua libre contenida en sus lúmenes celulares hasta alcanzar

el punto de saturación de las fibras (PSF), que corresponde al contenido de humedad en el

cual se ha eliminado toda el agua libre del interior de los lúmenes celulares y las paredes

celulares se mantienen completamente cubiertas de agua. El contenido de humedad en el

PSF depende de varios factores y es variable para las diversas especies. Sin embargo, para

fines prácticos se acepta en general un 28% como promedio [Ananías, 1993].

Por debajo del punto de saturación de las fibras y al continuar el proceso de pérdida de

humedad, la madera comienza a perder agua contenida en sus paredes celulares, hasta

alcanzar un contenido de humedad en el cual el proceso se detiene. Este estado se designa

como contenido de humedad de equilibrio (CHE). El contenido de humedad de equilibrio

de la madera depende fundamentalmente de la especie, la temperatura y la humedad

relativa del ambiente en que se encuentre la madera (Figura 5). La pérdida de humedad por

debajo del contenido de humedad de equilibrio solo puede lograrse mediante secado

artificial, el que permite finalmente extraer, si se desea, toda el agua contenida en la

madera, es decir llegar al estado anhidro, lo cual es teórico ya que es imposible de obtener

madera seca al 0% de contenido de humedad, por 2 razones principalmente, primero porque

al sacarla de la cámara captaría humedad y segundo que la madera es incapaz de soportar

tales tensiones de secado [Ananías, 1993].



2.2.2 Densidad de la madera

La densidad de la madera expresa la relación entre la masa de los distintos tipos de

elementos que forman la madera y el volumen que ellos ocupan [Ananias, 1993].

Como la madera es un material poroso, debe considerarse al referirse a la densidad de la

madera el volumen interno de espacios vacíos existentes [Fritz, 2004].

El contenido de humedad de la madera influye sobre la relación madera-volumen, es decir,

es afectado el peso y las dimensiones de la madera. Por ello se conocen distintos tipos de

densidad, entre ellas destacan la densidad básica y la densidad de referencia.

La densidad básica considera masa anhidra y volumen de la madera saturada con agua, lo

que se expresa como:

gg V

mD 0

,0 = (Ecuación 4)

Donde,

gD ,0 : Densidad básica.

0m : Masa anhidra, es decir al 0% de contenido de humedad

gV : Volumen verde., es decir, con un contenido de humedad sobre el PSF.

La densidad de referencia considera masa y volumen en las mismas condiciones de

humedad, lo que se puede expresar como:

a

aaa V

mD =, (Ecuación 5)

Donde,

aaD , : Densidad de referencia.

am : Masa al “ a “contenido de humedad

aV : Volumen al “ a “contenido de humedad



Así dependiendo del contenido de humedad, se pueden distinguir las siguientes densidades

de referencia:

• Densidad Normal: Aquella que relaciona la masa y el volumen de la madera con un

contenido de humedad del 12% [Fritz, 2004].

• Densidad Nominal: Es la que relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen

con un contenido de humedad del 12% [Fritz, 2004].

De acuerdo a la densidad normal las maderas pueden clasificarse técnicamente en maderas

livianas, semi-pesadas y pesadas [Fritz, 2004].

La norma chilena NCh 176/2 Of 1986 Mod. 1988 Madera-Parte 2: Determinación de la

densidad, establece las siguientes densidades de la madera, determinadas a partir del

contenido de humedad de la pieza [Fritz, 2004].

2.2.2.1 Medición de la densidad La determinación de la densidad puede ejecutarse midiendo la masa y el volumen de la

madera mediante métodos muy sencillos [Ananias, 1993].

La medición directa de la masa y el volumen de madera, se realizan pesando la madera en

una balanza con una precisión de 0,1 g y luego recogiendo las dimensiones en espesor,

ancho y largo de la madera, para poder calcular con ellas su volumen. Cuando la madera no

tiene una forma regular, se recomienda medir el volumen por inmersión en agua. Una

forma muy práctica de medir el volumen según este método, esta basado en el principio de

Arquímedes, esto es, se pesa un recipiente con agua y luego en el mismo recipiente con

agua se introduce la madera sumergiéndola completamente y se vuelve a pesar el recipiente

con la madera sumergida en él. La diferencia de peso es igual al volumen de la muestra de

madera, ya que se asume que la densidad del agua es igual a 1 g/cm3 [Ananias, 1993].

Si se desea determinar el volumen por inmersión en agua para estimar la densidad de

referencia a 12 % de humedad, la norma sugiere impermeabilizar previamente la muestra



de madera con parafina sólida caliente, o usar un fluido de densidad conocida y que no

tenga afinidad con la madera, tal como la inmersión mercurio [Ananias, 1993].

Si se desea determinar la densidad básica de la madera, se debe saturar con agua la muestra

de madera, luego medir el volumen por inmersión o por medición directa y posteriormente

secar en estufa a 103 °C por 24 horas para obtener la masa anhidra de la muestra de

madera [Ananias, 1993].

2.2.3 Contracción e hinchamiento en la madera Como se menciona anteriormente, la madera contiene una cierta cantidad de agua

depositada en los lúmenes celulares y en las paredes celulares de las fibras. Normalmente

cuando la madera intercambia humedad de la pared celular, se producen a consecuencia de

este intercambio, variaciones en las dimensiones de la madera, las que son conocidas como

contracción o hinchamiento [Ananías, 1993].

Como la madera tiene un comportamiento anisotrópico, los cambios dimensionales

normales de la madera son de magnitudes diferentes en las direcciones tangenciales,

radiales y longitudinales. La contracción tangencial es 1,5 a 3 veces mayor que la

contracción radial y la contracción longitudinal es normalmente despreciable en la madera.

Las diferencias entre contracción tangencial y radial son debidas por una parte al potencial

favorecimiento de la contracción en el sentido tangencial que hacen las bandas de madera

de verano, particularmente en coníferas, y por otra a la restricción a los cambios

dimensionales que ejercen los radios leñosos en la dirección radial de la madera. La

limitada contracción longitudinal es debida a la orientación longitudinal de los principales

tejidos constituyentes de la madera [Ananías, 1993].

Ciertos defectos que ocurren durante el secado de la madera son ocasionados por las

diferencias de contracción tangencial y radial, particularmente el defecto denominado

acanaladura. Mientras mayor es la relación Ctg/Crd las maderas son más nerviosas.

Igualmente la contracción longitudinal excesiva puede ocasionar los defectos denominados



encorvadura y arqueadura [Ananías, 1993].

Por otra parte, también se pueden producir en algunas especies, tales como eucalipto, ciprés

y muchas nativas, variaciones dimensionales anormales cuando sale agua de los lúmenes

celulares. En este caso los cambios dimensionales anormales dan origen a un aplastamiento

de las fibras de la madera, a lo cual se le denomina colapso [Ananías, 1993].

La contracción se calcula comparando los cambios dimensionales con la dimensión inicial

de las piezas, según la relación siguiente:

inicialensionensionalcambioC

_dimdim_

= (Ecuación 6)

100×−

=i

fi

ddd

C (Ecuación 7)

Donde,

C= contracción en porcentaje.

di= dimensión inicial en mm.

df= dimensión final en mm

2.2.3.1 Las tensiones de secado La contracción que experimenta la madera al ser secada permite el desarrollo de esfuerzos

mecánicos a través de su estructura. Estos esfuerzos son afectados por los cambios de

humedad, las restricciones mecánicas, la anisotropía y el comportamiento viscoelástico de

la madera, entre otros factores [Ananías, 1993].

En teoría, desde un punto de vista mecánico, el comportamiento viscoelástico de la madera

implica por una parte que presenta propiedades elásticas, es decir los esfuerzos mecánicos

que pueda desarrollar son proporcionales a la deformación e independientes de la velocidad

de la deformación, y por otra presenta propiedades de un fluido viscoso, o sea, los esfuerzos

son proporcionales a la velocidad de la deformación, pero independientes de la

deformación. Así el comportamiento viscoelástico de la madera implica que los esfuerzos



que desarrolla son función tanto de la deformación como de la velocidad de la deformación

[Ananías, 1993].

Por lo anterior, cuando la madera se somete a fuerzas externas prolongadas en el tiempo o

por corto tiempo pero superando el límite elástico, al liberar la fuerza la deformación

asociada no se recupera completamente, quedando con una deformación permanente como

consecuencia del comportamiento viscoelástico de la madera. Esta variación de la

deformación en función del tiempo es denominada flujo plástico o deformación plástica. En

adición los cambios de humedad favorecen el desarrollo de esfuerzos higromecánicos, tanto

o más importantes que la deformación plástica [Ananías, 1993].

2.2.3.2 Mecanismos de movimiento interno de humedad Los complejos mecanismos de movimiento interno de agua durante el secado pueden

describirse de manera simplificada como:

Movimiento capilar del agua libre en las cavidades celulares

El movimiento del agua libre en las cavidades celulares, es similar al transporte de agua a

través de una cañería en que el agua que brota por un extremo es continuamente

reemplazado por el agua proveniente del interior [Ananias, 1993].

Difusión del agua ligada en la pared celular

Alrededor del punto de saturación de las fibras, el movimiento capilar pierde importancia

muy rápidamente, a consecuencia del predominio del movimiento de las moléculas de agua

ligada por difusión. El movimiento de agua ligada por debajo del punto de saturación de las

fibras, se produce como resultado de gradientes de contenido de humedad, entre los

pequeños espacios submicroscópicos de la pared celular. Este movimiento es análogo a la

difusión del té en el agua hirviente [Ananias, 1993].

La difusión de agua a través de la madera, puede ser descrita en forma simplificada, para

condiciones de flujo constante por la primera ley de Fick, como lo expresa la siguiente

ecuación:



LCHSdF oa

Δ⋅⋅= (Ecuación 8)

Donde, F =flujo de humedad en g/cm2-s.

CH =gradiente de humedad en °/1.

Soa =densidad nominal en g/cm3.

L =largo en la dirección del flujo en cm.

d =coeficiente de difusión en cm2/s.

2.2.4 Permeabilidad De La Madera Otra propiedad de la madera de la que depende el movimiento interno de agua es la

permeabilidad. La permeabilidad de la madera es representada por la ley de Darcy.

LPkF Δ

⋅=η

(Ecuación 9)

Donde,

F= flujo volumétrico de líquido que tiene como unidad c3/cm.at.s. k= permeabilidad especifica de la madera que tiene como unidad darcy. η = viscocidad del fluido cp.

PΔ = gradiente de presión que tiene como unidad at. L= largo de la madera en la dirección del flujo en cm. La permeabilidad, juega un rol importante para el movimiento de agua capilar, en cambio

no lo es tanto para el movimiento difusional. En particular el mecanismo de permeabilidad

es relevante cuando se somete la madera a alta temperatura o bajo vacío. Las maderas más

permeables corno el pino radiata se deja secar más rápidamente que las maderas de menor

permeabilidad como el eucalipto y muchas otras especies nativas.



Además, la permeabilidad de la madera es un parámetro que depende fundamentalmente de

la estructura anatómica de la madera, es decir del tamaño de las punteaduras y otras

cavidades celulares. Cualquier variación de estas características anatómicas afecta la

magnitud de la permeabilidad de la madera, por lo que con frecuencia se presentan grandes

variaciones de la permeabilidad en una misma pieza de madera [Ananías, 1993].

2.3 Propiedades mecánicas de la madera

Las propiedades mecánicas de la madera determinan la capacidad o aptitud para resistir

fuerzas o solicitaciones externas. Se entiende por fuerza externa, a cualquier solicitación

que, actuando exteriormente, altere su tamaño, dimensión o la deforme [Fritz, 2004].

El conocimiento de las propiedades mecánicas de la madera se obtiene a través de la

experimentación, mediante ensayos que se aplican al material, y que determinan los

diferentes valores de esfuerzos a los que puede estar sometida [Fritz, 2004].

El esfuerzo que soporta un cuerpo por unidad de superficie es la llamada tensión unitaria

[Fritz, 2004].

Cuando la carga aplicada a un cuerpo aumenta, se produce una deformación que se

incrementa paulatinamente. Esta relación entre la carga aplicada y la deformación que sufre

un cuerpo se puede representar gráficamente por una recta, hasta el punto donde se inicia el

límite elástico del material ensayado. Si se sigue aumentando la carga, se logra la rotura del

material [Fritz, 2004].

El límite elástico se define como el esfuerzo por unidad de área de la superficie, en que la

deformación crece en mayor proporción que la carga que se aplica [Fritz, 2004].

El esfuerzo necesario para solicitar un material hasta llegar al límite elástico, determina la

tensión en el límite de proporcionalidad, que es la carga máxima a la cual se puede someter

sin que se produzcan deformaciones permanentes [Fritz, 2004].

La rigidez de un cuerpo se define como la propiedad o capacidad que tiene para resistir la



deformación al ser solicitado por fuerzas externas. La medida de rigidez de la madera se

conoce como módulo de elasticidad o coeficiente de elasticidad, calculado por la razón

entre esfuerzo por unidad de superficie y deformación por unidad de longitud [Fritz, 2004].

Cuando la carga resulta mayor a la del límite elástico, la pieza continúa deformándose hasta

llegar a colapsar, obteniendo la tensión de rotura de la pieza de madera [Fritz, 2004].

Imagen 13. Grafica carga v/s Deformación




2.3.1 Ensayos Los ensayos se realizan en dos estados de contenido de humedad, uno con probetas de

humedad superior al 30% (estado verde), y el segundo con probetas de humedad 12%

(estado seco al aire) [Fritz, 2004].

2.3.1.1 Compresión paralela a las fibras

Es la resistencia de la madera a una carga en dirección paralela a las fibras, la que se realiza

en columnas cortas para determinar la tensión de rotura, tensión en el límite de

proporcionalidad y módulo de elasticidad [NCh 973,1986]. Imagen 14. Compresión paralela a la fibra,

Fuente [NCh 973, 1986].



2.3.1.2 Compresión normal a las fibras

Es la resistencia de la madera a una carga en dirección normal a las fibras, aplicada en una

cara radial, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad y tensión máxima

[NCh 974, 1986].

Imagen 15. Compresión perpendicular a la fibra

Fuente [NCh 974, 1986].



2.3.1.3 Flexión estática

Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de la luz,

determinando la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión de rotura y el módulo de

elasticidad [NCh 987, 1986]. Imagen 16. Flexión estática

Fuente [NCh 987, 1986].

2.3.1.4 Tenacidad Es la capacidad que tiene la madera de absorber energía al aplicar una carga que actúa en

forma instantánea [NCh 986, 1986]. Imagen 17. Maquina para ensayo de tenacidad

Fuente [NCh 986, 1986].



2.3.1.5 Cizalle Es la medida de la capacidad de la pieza para resistir fuerzas que tienden a causar

deslizamiento de una parte de la pieza sobre otra [Fritz, 2004].

• Cizalle paralelo tangencial

La solicitación es paralela a las fibras y produce un plano de falla, tangente a los anillos de

crecimiento [NCh 976, 1986]. Imagen 18. Probeta para cizalle tangencial

Fuente [NCh 976, 1986].

• Cizalle paralelo radial

La solicitación es paralela a las fibras y produce un plano de falla perpendicular a los

anillos de crecimiento [NCh 976, 1986]. Imagen 19. Probeta para cizalle radial

Fuente [NCh 976, 1986].



2.3.1.6 Clivaje tangencial y radial

El clivaje es la resistencia que ofrece la madera al rajamiento. Puede ser tangencial y radial,

dependiendo de la ubicación de los anillos de crecimiento [NCh 976, 1986].

a) Clivaje tangencial

El plano de falla es tangente a los anillos de crecimiento [NCh 977, 1986]. Imagen 20. Clivaje tangencial

Fuente [NCh 977, 1986].

b) Clivaje radial

Es aquel en que el plano de falla es normal a los anillos de crecimiento [NCh 977,

1986]. Imagen 21. Clivaje radial

Fuente [NCh 977, 1986].



2.3.1.7 Tracción paralela a las fibras

Es la resistencia a una carga de tracción en dirección paralela a las fibras [NCh 975,

1986]. Imagen 22. Tracción paralela a la fibra

Fuente [NCh 975, 1986].

2.3.1.8 Tracción normal a las fibras Es la resistencia que opone la madera a una carga de tracción en la dirección normal a las

fibras [NCH 975, 1986]. Imagen 23. Tracción perpendicular a la fibra

Fuente [NCh 975, 1986].



Según la posición del plano de falla con respecto a los anillos de crecimiento, se puede

distinguir la tracción normal tangencial y la tracción normal radial [Fritz, 2004].

2.3.1.9 Dureza

Es la resistencia que presenta la madera a la penetración [NCh 978, 1986]. Imagen 24. Ensayo de dureza

Fuente [NCh 978, 1986].

2.3.1.10 Extracción de clavo

Se mide su resistencia por la fuerza necesaria para extraer un clavo de la madera. Se debe

considerar la resistencia al desclave en una superficie paralela a las fibras y en una

superficie normal a las fibras [NCh 979, 1986]. Imagen 25. Ensayo de extracción al clavo

Fuente [Fritz, 2004].



2.3.2 Factores que afectan las propiedades mecánicas

Existe una serie de variables relacionadas con la estructura natural de la madera que pueden

afectar sus propiedades mecánicas:

2.3.2.1 Defectos de la madera

Recibe este nombre cualquier irregularidad física, química o físico-química de la madera,

que afecte los aspectos de resistencia o durabilidad, determinando generalmente una

limitante en su uso o aplicación [Fritz, 2004].

A continuación se exponen los defectos propios de la madera por elaboración y cuidados en

el almacenamiento y protección en pie de obra, que repercuten en la resistencia o

desempeño de las piezas en servicio [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1 Defectos propios:

Los defectos propios que más inciden sobre las propiedades de resistencia y durabilidad

son:

2.3.2.1.1.1 Nudos sueltos

Abertura de sección relativamente circular, originada por el desprendimiento de un nudo

[Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.2 Grietas Separación de elementos constitutivos de la madera, cuyo desarrollo no alcanza a afectar

dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza [Fritz, 2004].



2.3.2.1.1.3 Fibra inclinada

Desviación angular que presentan los elementos longitudinales de la madera, con respecto

al eje longitudinal de la pieza [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.4 Perforación

Galería u otro tipo de orificio producido por la presencia de insectos taladradores. En

cualquier caso, la madera con este defecto debe ser desechada [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.5 Pudrición

Degradación, descomposición y destrucción de madera por presencia de hongos xilófagos y

ambiente húmedo. La presencia parcial de putrefacción implica una creciente reducción de

la resistencia. No se debe utilizar como material de construcción [Fritz, 2004].

Otros defectos que inciden en la resistencia, pero en menor grado, son:

2.3.2.1.1.6 Bolsillo de corteza

Presencia de masa de corteza total o parcial comprendida en la pieza. Se conoce también

como corteza incluida [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.7 Bolsillo de resina

Presencia de una cavidad bien delimitada que contiene resina o tanino. Se conoce también

como bolsa o lacra. Los efectos que tiene el bolsillo de corteza y/o resina sobre la

resistencia son los mismos descritos para el agujero y/o nudo suelto [Fritz, 2004].



La medición dependerá de la ubicación que tiene el bolsillo en la pieza, el cual se puede

ubicar en la arista, borde de la cara, en el canto o en la zona central [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.8 Acebolladuras

Separación de la pieza entre dos anillos consecutivos. Cuando aparece en las caras o cantos,

se mide su longitud y separación máxima (mm) [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.9 Alabeos

Deformación que puede experimentar una pieza de madera en la dirección de sus ejes,

longitudinal y transversal o ambos a la vez, pudiendo tener diferentes formas: acanaladura,

arqueadura, encorvadura y torcedura. Estos son defectos típicos por secado inadecuado,

tema que se trata más adelante [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.10 Colapso

Reducción de las dimensiones de la madera durante el proceso de secado, sobre el punto de

saturación de las fibras, y se debe al aplastamiento de sus cavidades celulares. Este defecto

no es admisible en la madera, puede afectar la resistencia y además su presencia [Fritz,

2004].

2.3.2.1.1.11 Rajadura

Separación de fibras de la madera que afecta dos superficies opuestas o adyacentes de una

pieza [Fritz, 2004].



2.3.2.1.1.12 Médula

Corresponde al tejido parenquimatoso y blando de la zona central del tronco. Afecta la

clasificación por aspecto de superficies que quedan a la vista [Fritz, 2004].

2.3.2.1.1.13 Canto muerto

Se conoce por canto muerto o arista faltante a la falta de madera en una o más aristas de

una pieza. Se mide en la arista, su largo o suma de largos en mm, mayor dimensión en el

canto y mayor dimensión en la cara.

2.3.2.1.2 Defectos por elaboración:

2.3.2.1.2.1 Escuadría irregular

Variación de la escuadría nominal de una pieza producida por la desviación del plano de

corte durante el aserrío, por ejemplo, sobredimensión [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.2 Marca de sierra

Depresión en la superficie de una pieza producida por un corte anormal [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.3 Cepillo desgarrado

Levantamiento de fibras en las superficies cepilladas causado por trabajo defectuoso.

Ocurre con mayor frecuencia al procesar madera verde [Fritz, 2004].



2.3.2.1.2.4 Cepillo ondulado

Depresiones sucesivas dejadas por cuchillos sobre la superficie de una pieza cepillada

[Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.5 Cepillado incompleto

Áreas de la superficie de una pieza que quedan sin cepillar [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.6 Depresión por cepillado

Concavidad producida durante el cepillado [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.7 Marca de astillamiento

Depresión en las caras cepilladas, causada por desprendimiento de fibras [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.8 Mancha de procesamiento

Cambio de color que puede ocurrir en la madera durante los procesos de aserrío, cepillado

y/o almacenamiento [Fritz, 2004].

2.3.2.1.2.9 Quemado

Carbonización de la madera durante su procesamiento, producida por fricción de la

herramienta [Fritz, 2004].



2.4 Resumen La madera es un material higroscópico, poroso y anisotrópico. Como es un material que

sufre variaciones dimensionales al cambiar su cantidad de agua presente en los lúmenes

celulares, es muy importante conocer sus propiedades físico-mecánicas, que determinan su

comportamiento frente a cargas las cuales son solicitadas en sus diversas aplicaciones.

Las propiedades físicas de la madera son el Contenido de Humedad, Densidad, Contracción

e Hinchamiento y Permeabilidad. La más importante de todas es el Contenido de Humedad,

ya que de ella dependen todas las demás propiedades físicas, y porque no decirlo también

las propiedades mecánicas.

Las propiedades mecánicas corresponden a la resistencia que opone la madera al estar

sometida a diversas solicitaciones.

Las propiedades físico-mecánicas de la madera, más importantes en el estudio de este

seminario, son la permeabilidad, la resistencia a la compresión, ya sea paralela o

perpendicular a la fibra y a la flexión estática, porqué estas propiedades definirán si el pino

oregón, es o no apta para la manufactura de vigas laminadas, en cuanto a adherencia y

resistencia.



Tabla 3. Resumen propiedades mecánicas estado seco.

Fuente [Corma, 2003]



CAPÍTULO III

PINO OREGÓN



3.1 Introducción:

El objetivo de este seminario es probar experimentalmente que fabricar vigas laminadas

según NCh 2148 of 89 que incorporen pino oregón, mejora su resistencia mecánica a la

flexión, la cual será evaluada según ASTM D 198. Por ende es de suma importancia,

conocer las características específicas de las especies a laminar, tales como su anatomía,

propiedades físicas y mecánicas

3.2 Pino oregón:

3.2.1 Características macroscópicas de la madera.

Posee albura de color amarrillo - ocre a ligeramente rosada, con brillo mediano, olor

ligeramente aromático (resina), textura fina y homogénea, grano derecho y veteado

pronunciado. Anillos anuales bien visibles con un alto porcentaje de madera tardía (madera

de verano). Rayos medulares bien visibles y muy numerosos. El leño tardío es muy

abundante, de color café rojizo. Madera que se puede clasificar entre liviana y

medianamente liviana y de dureza intermedia. Es poco durable en contacto con el suelo.

3.2.2 Usos.

Construcción de edificios, terminaciones interiores, puertas, ventanas, puentes, estacas para

minas, cajones y envases, tonelería, botes y barcos, muebles, chapas y terciado. Se puede

usar también en madera laminada



3.3.3 Características Especificas del Pino oregón.

Por otra parte, países altamente desarrollados en industrialización de la madera, tales como

Canadá, han construido siempre con Pino oregón, especie exótica de las siguientes

características:

• Nombre científico o latino: Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco.

• Nombre común o vulgar: Pino de Oregón, Abeto de Douglas.

• Familia: Pinaceae.

• Origen: Su área de origen se extiende por la parte occidental de América del Norte.

• Toma su nombre del célebre recolector botánico David Douglas, quien introdujo por

primera vez sus semillas en Europa en 1827.

• Árbol perennifolio y monoico.

• Presenta gran talla, pudiendo alcanzar los 100 m de altura. Es uno de los árboles de

mayor crecimiento en el continente europeo, donde el ejemplar más alto, que vive

en Gran Bretaña, ha superado los 55 m. de altura.

• El tronco es perfecto y se alza en vertical hasta, como hemos visto, alturas

considerables, por lo que ha sido, y es todavía, aprovechado como productor de

preciada madera.

• Otra particularidad de este árbol es su corteza profundamente acanalada y de

llamativo color marrón rojizo.

• Acículas suaves, flexibles, de 15-30 mm de longitud, dejan una cicatriz oval en la

rama al caerse y presentan un color verde-azulado, característica propia de la

variedad "glauca" que nos ocupa.

• Desprenden un fuerte olor a limón o mandarina al frotarlas.

• Hojas aciculares y suaves de 2-3 cm., de color verde con dos bandas blancas debajo.

• Se caracteriza por tener grandes conos (8 a 10 cm.) de longitud de semillas

colgantes, que presentan ciertas escamas sobresalientes acabadas en tres picos.



• Escamas de los estróbilos femeninos persistentes, las tectrices exertas y trilobadas.

Semillas.

• Estróbilos masculinos axilares y numerosos en la cara inferior de las ramas.

Estróbilos femeninos péndulos.

• Piñas ovoides-cónicas de 5-10 cm de longitud, de color marrón oscuro, con escamas

divididas en 3 gajos.

• Es uno de los árboles madereros más importantes, con múltiples aplicaciones en

carpintería, ebanistería, pasta de papel y como madera estructural para la

construcción de vigas, traviesas de ferrocarril, entarimados, postes de minas, etc.

• Muy empleado como ornamental y en repoblaciones forestales.

• Situado en un espacio abierto, sobre una pradera, ejercerá como poderoso punto de

atracción focal.

• Requiere climas y suelos frescos y húmedos, además de ligeramente ácidos.

• Soporta los de naturaleza yesosa y caliza, pero en estos últimos su follaje se vuelve

más pálido, casi azulado.

• Pleno sol o poca sombra.

• Se cría en suelos frescos y húmedos, preferentemente silíceos, ya que tolera mal la

cal, y necesita cierta humedad ambiental.

• En España aparece como planta ornamental y en algunas repoblaciones en puntos

del norte, noroeste y Sistema Central.

• También puede ser incluido en plantaciones mixtas de coníferas, de marcado acento

contrastante.

• Al igual que otras coníferas de gran porte, el abeto de Douglas no es apto para

jardines de pequeñas dimensiones. Ha de ser plantado en un lugar donde, con el

tiempo, tenga suficiente espacio para desarrollarse.

• Sus raíces son muy superficiales, por lo que es sensible a los fuertes vientos.



• Se multiplica por semillas, que deben estratificarse antes de la siembra durante 15-

20 días. La semilla mantiene bastante tiempo su poder germinativo. Las variedades

se propagan por injerto de cuña.

• Siembra: Agua caliente 24 horas. Estratificación en frío a 4 °C (3-4 semanas).

Siembra directa en primavera.

• Como uno de los objetivos de esta investigación es ensayar vigas laminadas que

incorporen pino oregón ya sea solo en su zona de borde con madera de pino radiata

en la zona central o en su totalidad, es importante también conocer las

características de esta última especie.

3.3 Pino radiata

3.3.1 Características macroscópicas de la madera.

La madera presenta una albura blanco – amarillenta y un duramen rojizo. Anillos de

crecimiento muy notorios y anchos, con paso gradual entre madera de primavera y verano.

Alto porcentaje de madera tardía. Canales resiníferos muy visibles en caras longitudinales.

Textura gruesa y abundancia de nudos. Rayos medulares bien visibles y numerosos. Olor

resinoso. Liviana, blanda, poco durable y de baja resistencia mecánica.

Permeable y por lo tanto fácil de secar y de impregnar. Se asierra sin inconvenientes,

comportándose normalmente en los procesos de cepillado, rasurado y machihembrado.

Muy susceptible al ataque de hongos provocadores de la mancha azul. La madera de Pino

radiata puede considerarse como relativamente estable al compararse con Raulí, Tepa,

Laurel, etc. Las contracciones tienden a disminuir con el aumento de la edad, lo mismo con

la homogeneidad de la madera. Dicho de otra madera: Un bosque de mayor edad, en el cual

se ha cumplido con las debidas prácticas de poda y raleos, proporcionará madera más

estable.



3.3.2 Usos.

Madera especial para fabricar elementos estructurales laminados encolados. Se le usa en

revestimientos tanto interiores como exteriores. En construcción de viviendas (cerchas,

paneles, pisos, cielos, etc.) En postes para cerco y de transmisión. Fabricación de embalajes

y muebles. En moldajes para concreto. Se le utiliza también como materia prima para

pastas celulosas y papel. Se considera adecuada para la fabricación de tableros de fibras y

de partículas. También para maderas contrachapadas, siempre que las plantaciones hayan

tenido podas a edad temprana para evitar la formación de nudos en la madera.

3.4 Propiedades mecánicas

De acuerdo a las variables de estudio de este seminario, es conveniente, conocer las

propiedades mecánicas de ambas especies, relacionadas al comportamiento en flexión de

una viga laminada que incorpore pino oregón, se resumen en la siguiente tabla.



Tabla 4. Cuadro comparativo entre pino radiata y pino oregón. Los valores son referenciados a manual de clasificación de la

Corma Noviembre 2003 Propiedad mecánica Pino radiata Pino oregón Unidad

Peso especifico 448 408 Kg/m3

Tensión pl 373 492 Kg/cm2

MOR 657 788 Kg/cm2

Flexión

MOE 85.3 93.6 Ton/cm2 Tg R máx 1793 2918 N*cm Tenacidad Rd R máx 1823 1731 N*cm


Tensión máx 370 380 Kg/cm2

Paralela

MOE 93.8 102.3 Kg/cm2


Compresión

Normal

Tensión máx 135 115 Kg/cm2

Tg Tensión Rot. 41 18 Kg/cm2 Tracción Normal Rd Tensión máx 24 12 Kg/cm2 Normal Carga máx 207 270 Kg/cm2 Dureza Paralela Carga máx 290 424 Kg/cm2 Tg Tensión Rot. 76 80 Kg/cm2 Cizalle Rd Tensión Rot 68 85 Kg/cm2 Tg Tensión Rot 44 26 Kg/cm2 Clivaje Rd Tensión Rot 33 25 Kg/cm2 Normal Carga máx 40 85 Kg/cm2 Extracción clavo Paralela Carga máx 28 34 Kg/cm2

Fuente personal [Messer, 2006]



3.5 Características Anatómicas

Debido a que ambas especies son de la familia de las coníferas, es conveniente para el

estudio del seminario, comparar sus principales características anatómicas de ambas

especies.

La albura del pino oregón, es de un color amarillo-ocre a ligeramente rosada, en cambio el

pino radiata presenta una albura blanco-amarillenta.

Los anillos de crecimiento, son bien visibles, con un alto porcentaje de madera tardía al

igual que el pino radiata, aunque esta presenta un paso más gradual entre la madera de

primavera y verano.

El pino radiata, posee radios leñosos heterogéneos con radio traqueidas dentadas, en

cambio el pino oregón, se caracteriza por sus radios leñosos fusiformes con canal

resinífero.

Ambas especies poseen canales resiníferos, que son fáciles de reconocer a ojo desnudo.

A diferencia del pino radiata, el pino oregón se caracteriza por que el diámetro de sus

traqueidas varía muy poco dentro del anillo.

Estas son algunas de las diferencias más destacables entre ambas especies en estudio,

aunque cabe señalar que la especie de principal importancia es el pino oregón, la cual se

usara para fabricar vigas laminadas que serán ensayadas y evaluadas según la norma ASTM

D 198.



3.6 Resumen

De acuerdo a los valores de la tabla 4, seria posible deslumbrar, que el pino oregón, se

comporta mejor a todas las variables de estudio descrito en el planteamiento del problema,

que el pino radiata, por ende tendrá un buen comportamiento con el adhesivo debido a su

baja densidad y por ende una buena permeabilidad y por otra parte a la flexión estática,

porque su modulo de elasticidad es mayor. Esto es una consecuencia de su estructura

anatómica, la cual no presenta mayores diferencias, excepto en sus radios leñosos

fusiformes con canales resiníferos.



CAPÍTULO IV

VIGAS LAMINADAS Y SU FABRICACIÓN



4.1 Historia de la madera laminada.

En el mundo, la técnica de laminar madera ha sido utilizada durante muchos años en la

fabricación de muebles, artículos deportivos y otros productos. Sin embargo, su aplicación

en estructuras data desde 1909, año en que fue fabricada la primera, por el Sr. Hetzer en

Suiza. Actualmente, las estructuras de madera laminada constituyen un importante

elemento de construcción, especialmente para edificios de grandes luces, apto para una

extensa gama de aplicaciones, ya que permite la creación de estructuras estéticamente

agradables y de grandes posibilidades de diseño arquitectónico y buena construcción. Estas

estructuras se han hecho muy populares en EE.UU, Canadá, Finlandia, Suecia, Noruega,

Holanda, Alemania, Bélgica, etc. [Ortiz, 2004].

La historia de la madera laminada está íntimamente relacionada con el avance de la técnica,

en lo que a adhesivos se refiere. La caseína, en su forma actual, fue introducida alrededor

del año 1900, aportando muy poco para esta nueva industria. Posteriormente, en 1912, fue

introducido el fenol formaldehído, produciéndose un gran auge en este tipo de estructuras y

aún más con la introducción, en el año 1930, de la urea formaldehído, que no fue usada en

forma intensiva hasta la segunda guerra mundial, época en que apareció el resorcinol

formaldehído [Ortiz, 2004].

En Chile, en el año 1964, con el propósito de introducir en el país nuevas aplicaciones para

la madera, el Instituto Forestal (INFOR) realizó la primera construcción científicamente

controlada de una estructura de madera laminada, para la fabricación de un edificio de la

Universidad Técnica del Estado (Actualmente Universidad del Bío-Bío).

Entre otras cosas, en este seminario, se estudiara el comportamiento de una viga de madera

laminada, fabricada con pino oregón en su totalidad y en la zona de borde combinada con

pino radita en la zona central.



4.2 Madera laminada 4.2.1 Definición La madera laminada es la unión de tablas a través de sus cantos, caras y extremos, con su

fibra en la misma dirección, conformando un elemento no limitado en escuadría ni en largo,

y que funciona como una sola unidad estructural [Ortiz, 2004].

4.2.2 Tipos de Laminados

Dependiendo del sistema de unión, se tienen tres diferentes tipos de madera laminada. Si el

elemento de unión es clavo, será madera laminada clavada; si es perno, será madera

laminada apernada, y, si es por medio de cola, ésta se llamará madera laminada encolada, la

cual es más conocida comúnmente como "madera laminada". Los elementos de madera

laminada están formados por un determinado número de láminas, ubicadas paralelamente al

eje del elemento. A su vez, las láminas están compuestas por una o más tablas de madera

unidas de canto, cuya fibra es paralela al largo de la pieza. Por razones de secado y

economía fundamentalmente, se ha llegado a la conclusión que el espesor de las láminas no

debe ser inferior a ¾”, ni sobrepasar las 2” [Ortiz, 2004].



Imagen 26. Tipos de laminados según el ancho de la lámina

El ancho de la lámina está El ancho de la lámina está Formada por 1 tabla formado por 2 tablas

Fuente, [Ortiz, 2004]. Si las láminas son paralelas al plano neutro de flexión del elemento, se dice que la

laminación es "horizontal" y cuando éstas son normales al plano neutro de flexión, se dice

que la laminación es "vertical". De esta forma se distinguen dos tipos de laminación:

laminación horizontal y laminación vertical [Ortiz, 2004].



Figura 27. Tipos de laminados en vigas rectas

Laminado horizontal

Laminado vertical

Fuente, [Ortiz, 2004].

Las especies madereras más usadas, son las coníferas, debido a la abundancia de éstas en

todos los países desarrollados del mundo. En Chile, la más empleada es el Pino radiata,

debido a que es la especie más abundante, de rápido crecimiento y bajo costo, con respecto



a la madera nativa. Además, sus propiedades la señalan como la especie más apta para la

fabricación de madera laminada encolada [Ortiz, 2004].

Las principales características son: su abundancia, su posibilidad de usarla como material

estructural, su apariencia estética, facilidad para encolarla, su bajo peso (debido a su baja

densidad), facilidad de secado, trabajabilidad y permeabilidad, entre otras [Ortiz, 2004].

4.2.3 Ventajas de la Madera Laminada

El adhesivo permite el uso de tablas cortas y angostas que, unidas eficientemente,

pueden conformar piezas estructurales de cualquier espesor, largo, ancho y de

formas no restringidas [Ortiz, 2004].

El espesor de las tablas menor de 50 mm, permite secar la madera fácilmente, al

contenido de humedad de secado (antes de usarla), con menor defecto de secado y

por lo tanto, de la estructura misma [Ortiz, 2004].

El método de fabricación permite el uso de láminas de menor calidad en las zonas

de baja resistencia, con la consiguiente economía, y, utilizar madera de mejor

calidad sólo en las zonas de mayor solicitación (mayor esfuerzo). Además, es

posible usar combinaciones de distintas especies [Ortiz, 2004].

La madera laminada permite diseñar elementos que son prácticos y artísticos, en los

cuales la sección transversal puede variar con los esfuerzos a que queda sometido el

elemento. El elemento terminado no necesita estar oculto o tener una caja de

ubicación, como es el caso de otras construcciones, debido a que es estéticamente

agradable [Ortiz, 2004].

Sus grandes dimensiones en la sección transversal la hacen más resistente al fuego

que construcciones de acero, diseñadas para soportar la misma carga. Estas

construcciones se queman más lentamente y resisten la penetración del calor, en

cambio las construcciones de acero se colapsan. Esto no significa que la madera



laminada no sea combustible (el avance de la combustión es muy lento, 0,6

mm/min.) [Ortiz, 2004].

Los elementos laminados tienen una baja razón peso/resistencia, por lo cual pueden

ser levantados y puestos en servicio con un bajo costo, además de necesitar muy

poco de la sección para autosoportarse [Ortiz, 2004].

Es posible seleccionar el material según las secciones más solicitadas con madera de

mayor calidad (Grado A) y las menos solicitadas con madera de inferior calidad

(Grado B) [Ortiz, 2004].

4.2.4 Desventajas de la Madera Laminada

Muy a menudo son muy pesadas respecto al uso que se les da [Ortiz, 2004].

Comparadas con la madera sin laminar, son más costosas. Especialmente en vigas

rectas; en vigas curvas no hay comparación. El factor económico comprende 3

rubros: Adhesivo. Mano de Obra y Madera. Lo más caro es la madera; luego

tenemos el adhesivo y la mano de obra, con valores que se equilibran cuando se

emplean en vigas al exterior [Ortiz, 2004].

El factor pérdida durante su fabricación es bastante elevado, alrededor de un 33 a

50%, tanto en madera como en adhesivo, debido a las uniones de extremos,

terminaciones y consideraciones de diseño [Ortiz, 2004].

El adhesivo debe estar condicionado al uso que se va a dar al elemento. Así los

adhesivos que se requieren para estructuras que van al exterior son de elevado costo.

En Chile hay que importarlos [Ortiz, 2004].

Para el diseño y cálculo de estructuras laminadas se requieren los antecedentes de

propiedades y características de la madera. En nuestro país se trabaja con márgenes

de seguridad bastante altos (Razón de resistencia 50-55%), lo que origina elementos

de mayor escuadría y mayor costo [Ortiz, 2004].



Se necesita, para su fabricación, de equipos y técnicas especiales. Los equipos son

caros. Se debe conocer el proceso y contar con mano de obra especializada [Ortiz,

2004].

No siempre se pueden producir en obra, lo cual implica un costo adicional por

transporte que, a veces, llega a ser elevado, especialmente cuando los elementos son

grandes [Ortiz, 2004].

Elementos de gran longitud y gran curvatura son difíciles de manipular, embarcar y

transportar, lo que incide en el costo final del elemento de, madera laminada.

4.2.5 Aplicaciones de la madera laminada.

4.2.5.1 Vigas

Uno de los componentes básicos que integran un sistema constructivo es la viga. Debido al

crecimiento del árbol, los productos de madera aserrada coinciden en su forma, con las

dimensiones propias de las vigas, pero a la vez fijan limitantes en el ancho, alto y largo que

cada especie tiene. Las vigas laminadas solucionan este tipo de problemas, ya que son

elementos estructurales ideales para cubrir grandes luces [Ortiz, 2004].

Una viga trabaja principalmente a la flexión y corte, en posición horizontal y puede estar

sometida, además, a esfuerzos de tipo axial, tracción o compresión, dependiendo de las

cargas que la soliciten y de la inclinación que tenga. Esto significa que una sección de una

viga soporta diferentes esfuerzos, siendo posible optimizar la forma de la sección según

estos esfuerzos, concentrando las partes más importantes del material, en los cordones

superiores e inferiores, debido a que las mayores tensiones (flexión) están concentradas en

esas áreas. De lo anterior se ha llegado a determinar que aproximadamente el 70 % de la

altura central de la sección transversal de una viga laminada puede estar constituida por

madera blanda o nudosa, sin que reduzca la resistencia, inclusive es posible perforar la viga



en esta zona, para dejar pasar tuberías de instalaciones a través ella, siempre que en estos

tramos el esfuerzo de corte sea bajo y no estén solicitados por cargas puntuales. Es así

como sólo se requiere de un 30% de madera de alta calidad para las piezas exteriores

[Ortiz, 2004].

La viga recta de sección constante es la más barata de producir, independiente de la forma

de la sección transversal, sea esta rectangular, té, doble té, cajón, como asimismo los pilares

laminados de sección constante. Como ejemplo se puede citar un puente en Canadá, cuyas

vigas principales son de madera laminada, con una luz de 18 metros y una sección de 300 x

1.250 mm. La luz máxima que es posible alcanzar con este tipo de vigas es de,

aproximadamente, 30m [Ortiz, 2004].

Las vigas de sección variable, son muy agradables desde el punto de vista arquitectónico y

prácticas desde el punto de vista estructural, ya que la sección transversal se puede hacer

variar, de acuerdo a los esfuerzos a los que estará sometida la viga. De esta forma se

consigue un mejor aprovechamiento del material a partir de una respuesta de

dimensionamiento consecuente con la variación de los esfuerzos internos [Ortiz, 2004].

4.2.5.2 Arcos

La gran ventaja que ofrece el encolado para este tipo de estructuras, es que hace posible la

construcción de arcos muy eficientes, partiendo de laminaciones delgadas. Estas no tienen

competencia en cuanto a esbeltez, belleza y luz. Resultan elementos esbeltos ya que su

forma asemeja mucho el diagrama de momento Flector. Tomando en consideración la

dificultad de transporte, los arcos se diseñan dependiendo de la luz, en arcos de una, dos,

tres, cuatro o más partes. De acuerdo a esto, los de una unidad se llaman arcos

biarticulados; los de dos unidades, triarticulados; los de 3 ó 4 partes, reciben el nombre de

arcos de secciones, respectivamente [Ortiz, 2004].

Las uniones entre unidades se hacen por medio de planchas metálicas. Esta solución

arquitectónica es usada en todo en mundo, especialmente en Dinamarca, Bélgica, Holanda



y Estados Unidos, país en el cual se han construido edificios con arcos de madera laminada

que cubren más de 100 metros de luz [Ortiz, 2004].

4.2.5.3 Marcos

Los más frecuentes son los marcos triarticulados, constituyendo una aplicación de la

madera laminada muy atractiva, desde el punto de vista arquitectónico. Es, por supuesto,

corrientemente más caro que un arco, debido a que el marco rígido tiene que tomar mayores

esfuerzos de flexión, esfuerzos que son comparativamente pequeños en los arcos. Debido a

razones arquitectónicas es muy probable que el marco triarticulado de madera laminada

mantenga siempre su popularidad. En los países anglosajones, este tipo de marco

triarticulado es usado para iglesias y es llamado corrientemente marco Tudor. En este

último caso, debe darse especial importancia al peligro de pandeo lateral, cuando se diseñe

la estructura [Ortiz, 2004].

4.3 Adhesivos madera laminada 4.3.1 Adhesivos Por la gran importancia que tienen los adhesivos en el proceso de fabricación de elementos

de madera laminada y debido a que el desarrollo de ésta está cimentado en el desarrollo de

los diferentes tipos de adhesivos que han ampliando las posibilidades de aplicación, resulta

una obligación tratar el tema con la amplitud necesaria para un buen entendimiento de las

características de aplicación de cada uno de ellos. [Ortiz, 2004].

4.3.2 Teoría de la Adherencia

Los problemas de adherencia muestran una gran diversidad de fuerzas que intervienen en

este fenómeno. Los átomos que forman las moléculas están entrelazados por fuerzas



denominadas "fuerzas o valencias primarias". Por otra parte, las moléculas se unen entre sí

por fuerzas que caracterizan las propiedades físicas y mecánicas y que son conocidas como

"fuerzas o valencias secundarias". Son fuerzas de naturaleza eléctrica y así, ciertas

moléculas asimétricas podrían representarse de una forma bastante intuitiva, como un imán

permanente con una concentración eléctrica positiva en un extremo, y otra negativa en el

otro [Ortiz, 2004].

Por el contrario, otras moléculas de estructura simétrica estarán simplemente sometidas a

variaciones rápidas de densidad de carga y presentarán una polaridad determinada. Estas

dos clases de fuerzas secundarias corresponden a dos categorías de cuerpos, que son

llamados "polares" y "no polares", respectivamente. Pero en ambos casos las moléculas

tienen una acción recíproca, unas sobre otras. Esta teoría explica la cohesión, viscosidad,

tensión superficial, cambios de estado, solubilidad, etc. y permite, por ejemplo, comprender

porqué un sólido conserva una forma determinada [Ortiz, 2004].

Cuando se trata de dos sólidos no porosos, tales como el vidrio, los metales, etc. es evidente

que la resistencia de una unión será función de la sola fuerza de atracción que tendrán las

moléculas de superficies del adherente, sobre las del adhesivo. Por el contrario, al tratarse

de la madera, de estructura celular, puede considerarse que los cuerpos utilizados como

cola, desprovistos de cohesión durante el lapso en que están aplicando, penetrarán en los

poros de la madera, y, solo allí cambiarán las características. Las fuerzas secundarias

aplicarán en la cola, que será retenida por la madera de una manera mecánica, realizándose

así la unión. Al mismo tiempo, ciertas fuerzas secundarias establecerán una auténtica

atracción entre las moléculas de la cola y las de la madera, manteniendo igualmente el

contacto [Ortiz, 2004].

Tendremos en la madera dos modos de acción de los adhesivos, que son, por una parte la

adherencia mecánica, y por otro lado, la adherencia específica. Sin embargo, la adherencia

mecánica es inseparable de la adherencia específica [Ortiz, 2004].

La cola es en principio, fluida y se introduce en las cavidades de la estructura de la madera

y luego se solidifica. La resistencia resultante se debería al entrelazamiento mutuo de los



sólidos fuertes: madera y adhesivo. El adhesivo afianza el entrelazamiento al fluir desde la

superficie encolada hacia las cavidades sub-superficiales de la madera. En un breve período

comienza a gelatinizarse, transformándose en un semisólido, y, finalmente, la capa

superficial o película, así como los dedos o tentáculos que se han extendido dentro de la

madera, se endurecen, constituyendo un sólido de suficiente resistencia, que permite

mantener la ligazón así constituida. Esto es lo que se llama adherencia mecánica [Ortiz,

2004].

4.3.2.1 Adherencia Específica

Como se ha mencionado, otros materiales no porosos pueden ser unidos satisfactoriamente,

mediante el uso de adhesivos. La adherencia entre dos superficies lisas puede tener una

resistencia a la tracción mucho más grande que una película independiente de la misma

cola. Esto indica que existe otro tipo de adherencia, que recibe el nombre de adherencia

específica y que se debe a las fuerzas de atracción molecular, entre el adhesivo y las

superficies unidas, y que es independiente de cualquier porción de adhesivo que penetre en

los cuerpos que van a unir.

4.3.2.2 Adhesivos para Madera

Las sustancias que pueden utilizarse como adhesivos para madera son todos los polímeros

susceptibles de tener una afinidad específica elevada con la celulosa [Ortiz, 2004].

Muchos plásticos y la mayoría de las sustancias formadoras de películas pueden actuar

como adhesivos para la madera. En general se pueden usar los adhesivos naturales,

adhesivos sobre la base de resinas sintéticas, urea formaldehído, resorcinol- formaldehído,

acetatos de polivinilo, etc. y adhesivos a base de caucho natural o sintético [Ortiz, 2004].



Los adhesivos más usados en madera laminada son el resorcinol formaldehído, fenol

formaldehído, melamina formaldehído, urea formaldehído y caseína.

Los adhesivos de resorcinol y fenol formaldehído son los más durables e indestructibles.

Menos durables son los adhesivos de urea, los que se aplican adecuadamente para uso

interior, en donde no están sometidos a exposiciones prolongadas a la intemperie y a

condiciones de humedad. Se les conoce como el tipo termo-fraguado, a pesar de que curan

a la temperatura ambiente, debido a que no se pueden refundir o ablandar con el calor una

vez curados.

Actualmente el uso de resinas de resorcinol y fenol-resorcinol como adhesivos para uso

bajo condiciones de humedad y con madera tratada ha hecho posible la utilización de

elementos laminados expuestos a la intemperie. En los últimos años se observa una clara

tendencia a utilizar combinaciones de adhesivos con el fin de aprovechar las mejores

propiedades de cada uno de los componentes [Ortiz, 2004].

Una de las combinaciones que ha dado buenos resultados y que es usada en madera

laminada, es a base de resorcinol fenol - formaldehído, siempre que el contenido de fenol

formaldehído sea menor o igual al 25% de la mezcla [Ortiz, 2004]. Tabla 5. Tipos de preservantes y adhesivos

Fuente [Pérez, 1992]



4.3.2.3 Clasificación de los Adhesivos para Madera

Los adhesivos para madera pueden clasificarse de diferentes maneras, ya sea atendiendo a

sus características o a la naturaleza del componente principal de ellos. De acuerdo a la

norma ASTM aparece una clasificación de importancia basada en la temperatura de

fraguado:

Adhesivo de fraguado en frío.

Adhesivo de fraguado a temperatura ambiente.

Adhesivo de fraguado a temperatura intermedia.

Adhesivo de fraguado en caliente.

4.3.2.4 Clasificación Basada en la Durabilidad

Esta es la clasificación más usada para ser utilizada en madera laminada. De acuerdo a esta

clasificación se establecen los siguientes tipos de adherencia:

Clase WBP: A prueba de intemperie y aguas hirvientes. Por ejemplo, adhesivos en base a

fenol - formaldehído y algunas variedades de adhesivos a base de urea" formaldehído.

Clase BR: Los adhesivos de esta clase tienen buena resistencia a la intemperie y al agua

hirviendo, pero fallan bajo prolongadas condiciones de completa exposición a la

intemperie, para los cuales los adhesivos WBP son satisfactorios. Ejemplo de este adhesivo

es la melamina - formaldehído y algunas variedades de adhesivos a base de urea -

formaldehído.

Clase MR: Resistentes a la humedad y moderadamente resistentes a la intemperie. A este

grupo pertenecen los adhesivos que soportan la exposición completa a la intemperie durante



pocos años; el agua fría durante largo período y el agua caliente durante tiempo limitado,

pero fallan al ser sometidos a la acción del agua hirviendo. Ejemplo de este adhesivo, son

las variedades corrientes de adhesivos a base de urea formaldehído.

Clase INT: Interior. Resistentes a la acción del agua fría durante tiempo limitado y no

siempre resisten el ataque de microorganismos. Ejemplo de este adhesivo es: la cola

animal, adhesivos a base de acetato de polivinilo.

4.4 Fabricación madera laminada

4.4.1 Proceso de fabricación

La producción de elementos de madera laminada, requiere de una fábrica especialmente

diseñada para tal fin. Su diseño y organización puede estar influenciada por el tipo de

elemento que se va a fabricar. Es posible fabricar madera laminada en espacios reducidos,

aunque tiene la desventaja de que los costos son elevados y, además, se presentan

limitaciones en la manufactura de ciertos tipos [Pérez, 1992].

La mayoría de las fábricas se organizan en tres secciones o áreas, desarrollándose en ella

diferentes actividades:

A.- Área de Pre-encolado

a) Almacenamiento.

b) Clasificación.

c) Determinación del contenido de humedad.

d) Uniones de extremo.

e) Elaboración de láminas.

f) Ensamble en seco



B.- Área de encolado, prensado y fraguado

a) Preparación de moldes y prensas.

b) Preparación de adhesivos.

c) Esparcido.

d) Prensado.

e) Reapriete.

f) Tiempo de prensado y fraguado.

g) Maduración.

C.- Área de terminaciones

a) Elaboración.

b) Clasificación.

c) Protección.

d) Ensayos.

e) Empaque y despacho.

Para cada una de las secciones mencionadas se necesita un área más o menos similar. Las

dos últimas secciones deberán ser implementadas con grúas, destinadas a mover y elevar

piezas de gran tamaño de madera laminada.

Un requerimiento necesario es el control de temperatura y humedad, a fin de asegurar que

la madera se mantenga, durante la fabricación, a un contenido de humedad adecuado.

4.4.1.1 Área de pre-encolado

4.4.1.1.1 Almacenamiento

El proceso de fabricación de la madera laminada comienza con el almacenamiento de la

madera seca. Esto no significa que la fábrica no pueda contar en sus dependencias con sus



propios secadores, en cuyo caso el secado se agrega como una actividad más el proceso de

fabricación.

Existen diversas formas de almacenar la madera aserrada seca:

Almacenamiento al aire libre: este método se puede usar para madera secada al

aire, parcial o totalmente. Se debe almacenar al aire libre encastillada

correctamente, la que se protege de la intemperie y debe quedar bajo techo.

Almacenamiento en galpones abiertos, está expuesta a las mismas condiciones

atmosféricas que la que se almacena al aire libre. Por lo tanto, este tipo de secado es

adecuado solamente para la madera aserrada que ha sido secada en forma natural.

Almacenamiento en galpones cerrados: se usa generalmente para secar madera

aserrada, que se ha secado a un contenido de humedad bajo, por medio de un secado

artificial. Este galpón debe contar con ventiladores en el techo y paredes que puedan

cerrarse en tiempo húmedo.

Almacenamiento en galpones con ambiente controlado: se usa generalmente

para madera secada artificialmente. En hornos secadores se controla la temperatura

ambiental y humedad relativa y se hace circular el aire caliente de modo que llegue

a todas partes del galpón.

4.4.1.1.2 Clasificación

La clasificación a realizar en la madera es una clasificación por resistencia para laminados,

incluyendo algunas veces otros defectos propios de la clasificación por aspecto, tal como la

mancha azul. La clasificación puede ser en forma visual o mecánica.

La clasificación visual consiste en inspeccionar la pieza de madera y clasificar las

superficies de las caras, cantos y cabezas, de acuerdo a los defectos que en ella se

presenten. Cualquier variación que experimente la madera después de su clasificación

implicará una nueva clasificación. El defecto más importante a considerar son los nudos y

para ello se calcula RAN que es la razón de área nudosa y es la relación de área de nudos



presente en la pieza y la superficie total de la pieza. Cuando hay presencia de nudos en los

bordes de la pieza de habla de RANB y son de vital importancia que no hallan, ya que la

pieza estará sometida a la mayor cantidad de solicitaciones en dicha a ubicación.

4.4.1.1.3 Determinación del contenido de humedad.

La madera que se comercia para la fabricación de elementos laminados normalmente está

húmeda para los fines de encolado satisfactorio, a menos que se haya sometido a un secado

de aire, por un período conveniente, o a un secado artificial.

El contenido de humedad óptimo es aquel que produce la unión encolada más resistente y

que, al ser incrementada por el agua del adhesivo, se acerque lo más poslble al contenido de

humedad de equilibrio que tendré el elemento laminado, cuando esté en servicio. Cuando

las laminaciones son esparcidas con adhesivos, su contenido de humedad aumenta. El

incremento que se logra depende del espesor de las láminas, del tipo de adhesivo, de las

especie de madera y de la cantidad de adhesivo esparcida. Los adhesivos a los cuales se

agrega agua para su mezcla, tales como caseína y urea formaldehído, provocan el mayor

aumento del contenido de humedad de las laminaciones. No es fácil asegurar que todas las

tablas van a quedar a un mismo contenido de humedad y es por ello que se acepta una

tolerancia del 3% entre láminas adyacentes. Debido a las posibles contracciones y

expansiones, se recomienda que los anillos de las tablas se coloquen formando ángulos

diferentes respecto a la superficie de la madera [Ortiz, 2004].

4.4.1.1.4 Uniones de Extremo

Estas uniones se realizan para lograr elementos cuya longitud sea mayor al largo que es

posible encontrar en la madera comercial. Pueden ser de tope, biseladas, empalmes

dentados (finger joints) y hooked-scarf joint.



Imagen 28. Tipos de uniones de madera

Fuente [Ortiz, 2004]

Estas uniones podrían afectar las resistencias totales de la estructura, pero ello dependerá

del tipo de unión y de algunas reglas básicas de fabricación y distribución. El tipo de unión

más usada en la madera laminada es la finger-joint debido a la calidad de unión que se

obtiene y además que al realizar ensayos destructivos, no falla en la unión, la ruptura se

produce en otra parte.

Debido a la dificultad de encolar los nudos no es conveniente que ellos aparezcan en los

cortes de las uniones de extremo, dados que quedarán mal unidos y podrían iniciar una

delaminación. Las uniones de tipo finger-joint, hooked-scarf, scarf-joint, etc., se

confeccionan en buenas condiciones sólo con máquinas diseñadas especialmente para ello.

La resistencia de cualquiera de este tipo de unión es muy similar [Ortiz, 2004].



4.4.1.1.5 Elaboración de las láminas

4.4.1.1.5.1 Espesor de las láminas

La madera que se usa en la fabricación de elementos de madera laminada generalmente se

restringe a 2" de espesor. La razón de esta limitación no es otra que la dificultad, tiempo y

costo de secado de tablas con espesor mayor a 2", a la humedad requerida para el laminado,

sin que se produzca un rechazo exagerado. Las láminas de espesor máximo se ocupan

generalmente en laminados rectos.

Cuando se fabrican elementos curvos, el espesor de las láminas queda definido por el radio

de curvatura del elemento y por los requerimientos de diseño [Ortiz, 2004].

Las diferentes especies madereras tienen diferentes propiedades de doblado y así el espesor

máximo de las láminas depende de la especie seleccionada.

Las láminas hechas de coníferas pueden ser dobladas hasta un radio de curvatura de

aproximadamente 150 veces su espesor. Así, una lámina de 1” de espesor, puede doblarse

con un radio no menor de 3.75 metros. Este valor puede ser más pequeño para láminas más

delgadas y puede incrementarse hasta llegar a 20 veces el espesor de la tabla, para láminas

de hasta 2" de espesor [Ortiz, 2004].

Cuando se fabrican elementos de curvatura pronunciada, existe una gran diferencia entre

elementos interiores y exteriores, por lo que hay que asegurar que las láminas no sean muy

gruesas para asegurar el buen doblez interior. En tales casos es posible usar dos espesores:

láminas delgadas para el interior y láminas gruesas para el exterior [Ortiz, 2004].

4.4.1.1.5.2 Cepillado de las Láminas

En esta etapa del proceso las tablas ya han sido unidas en sus extremos, formando así las

láminas y se procede a preparar sus superficies para el encolado.



Un cepillado realizado 24 horas antes del encolado produce líneas de cola de buena calidad

y resistencia. Esto incide en superficies limpias, sin contaminaciones y evita posibles

distorsiones debido a cambios en el contenido de humedad.

El lijado de las superficies a encolar las cubre de polvo de aserrín, el cual afecta las

propiedades de encolado de la madera.

El cepillado final reduce las láminas al espesor definitivo, removiendo cualquier indicio de

adhesivos e irregularidades que hayan quedado debido a la unión de extremos.

Cuando las láminas se han cepillado la variación del espesor en todo el largo debe ser

menor a 1/64", en cualquier punto.

Otra razón de requerir un cepillado parejo es la necesidad de asegurar un esparcido

uniforme del adhesivo en las láminas.

4.4.1.2 Área de encolado, prensado y fraguado.

El encolado se realiza durante la vida útil de la mezcla de adhesivo preparado. El equipo

necesario para esta sección de la fábrica es una encoladora y las prensas con sus respectivos

moldes.

La superficie de esta sección dependerá del tamaño de los elementos a laminar,

considerando, además, si los equipos son fijos o portátiles.

4.4.1.2.1 Preparación de moldes y prensas

La forma y método de prensado depende del tipo de producción, del espacio útil disponible

en la fábrica y del rendimiento o producción que se espera obtener.

El sistema de moldes está constituido por determinado número de escuadras, que servirán

de guías y darán la forma y otro tanto de prensas. Las escuadras también se usan como

prensas y estén firmemente fijadas al piso de la fábrica, dándole forma al elemento



laminado. Las láminas encoladas se colocan sobre ellas y luego se prensan hasta que la

línea de cola haya fraguado [Ortiz, 2004].

Las prensas pueden construirse tanto de acero como de madera. Ambos materiales son

igualmente eficientes. Los moldes de acero están normalmente constituidos por perfiles

canal. Los elementos de madera requieren reemplazos más frecuentes y deberán cuidarse,

durante el prensado, que el adhesivo que escurre de las uniones no se adhiera a ella.

El sistema de tuercas y tensores, si bien es efectivo, es complicado. El periodo de

aplicación de presión debe ser el menor posible. De él, puede depender el éxito del

elemento estructural. La operación en si es una carrera contra el tiempo ya que el período

de ensamble es limitado.

Si se fabrican elementos curvos, las prensas se ubicarán de modo que sostengan las láminas

de menor espesor, o sea, las del interior.

Cualquiera sea el método que se utilice se deberá asegurar que durante las operaciones de

prensado y curado, no exista alteración de la forma del elemento laminado que se fabrica,

hasta que el adhesivo haya fraguado.

El espaciamiento entre las prensas dependerá del tamaño y naturaleza del equipo. Es

normal espaciar las escuadras a intervalos de 60 cm y ubicar cada bloque pensado entre dos

escuadras aunque es mejor establecer un intervalo definitivo entre las prensas y que no sea

mayor de 22 cm para elementos curvos, ni superiores a 30 cm para elementos rectos.

4.4.1.2.2 Preparación del Adhesivo

El adhesivo especificado deberá mezclarse correctamente siguiendo las instrucciones del

fabricante.

La cantidad de adhesivo necesaria dependerá del tipo de adhesivo, de la especie a encolar y

de sus características. Los elementos laminados largos, que necesitan grandes períodos para

ensamblarlas, requieren de una capa más gruesa de adhesivo que los elementos cortos,

fáciles de ensamblar.



4.4.1.2.3 Esparcido

Se entiende por esparcido a la cantidad de adhesivo colocada en la unidad de superficie,

expresándose en gr/m2, generalmente varía entre 250 a 450 gr/m2. Existen diferentes

métodos para realizar el esparcido del adhesivo: brochas, rodillos manuales, pistolas o

esparcidos mecánicos.

Existen dos tipos de esparcido: simple, en el que se encola una sola cara y doble en el que

se encolan ambas caras.

Para cada tipo de adhesivo existe un esparcido óptimo con el cual se obtienen el mayor

rendimiento y resistencia.

4.4.1.2.4 Prensado

Una vez encoladas las láminas deben ser colocadas en las prensas. El prensado puede

empezar en cualquier parte, pero debe avanzar hacia el o los extremos.

La presión recomendable debe ser tal que provoque un escurrimiento parejo del adhesivo, a

lo largo de toda la línea de cola. Es recomendable, para las coníferas, una presión de 7

kg/m2, y para las latifoliadas de 10 kg/m2.

El éxito de la operación de prensado depende de la correcta observancia de los tiempos o

períodos de ensamble. El tiempo de ensamble se divide en dos etapas:

1) Tiempo de ensamblado abierto: período que media entre el término del esparcido y

el contacto de dos láminas adyacentes.

2) Tiempo de ensamblado cerrado: período que media entre el contacto de dos láminas

adyacentes y la aplicación de presión final.



4.4.1.2.5 Reapriete

Después de 15 a 20 minutos de haber aplicado la presión, es necesario conocer que no haya

existido pérdida de la presión aplicada, la que puede ser causada, entre otras razones, por el

escurrimiento del adhesivo, ancho de la pieza, velocidad de fraguado y presión aplicada. Si

esto ha sucedido, se deberá proceder a un reapriete.

Posteriormente, con el transcurrir del tiempo, se producen nuevas caídas de presiones, pero

en lapsos cada vez mayores, debiéndose repetir el procedimiento. Esta operación se realiza

cuantas veces sea necesario.

4.4.1.2.6 Tiempo de Prensado y fraguado

Es esencial que el elemento laminado ensamblado permanezca en los moldes, sometido a

presión, bajo la temperatura ambiental y la humedad relativa requerida, por un período de

tiempo tal, que asegure una resistencia suficiente de la línea de cola. Sólo cuando exista la

certeza de que esto ha sucedido se puede mover la pieza.

Es común que el período de prensado sea aplicado durante la noche a fin de aprovechar la

jornada diaria.

4.4.1.2.7 Maduración

Una vez que el elemento se ha removido de la prensa debe quedar inmóvil por un período

determinado, antes que se proceda a su procesamiento final. Este período se llama "tiempo

de maduración".

La resistencia total no se logra durante el tiempo de prensado. Durante y hasta la extracción

de las prensas, el adhesivo sólo ha fraguado, pero, se necesita un período de tiempo para



desarrollar totalmente la resistencia de la unión, por lo que se deja en reposo a una

temperatura adecuada.

4.4.1.3 Área de terminaciones

4.4.1.3.1 Elaboración Consiste en un despunte, canteado, cepillado y pulido del elemento laminado. Una vez que

el elemento laminado tiene sus líneas de cola fraguadas se limpia el adhesivo que ha

escurrido a causa del prensado; se corta al largo requerido (despunte), se cepilla a las

dimensiones especificadas; se efectúan las perforaciones para las uniones (cuándo son

ejecutadas en la fábrica) y se pulen las superficies. El pulido se puede realizar con lijadoras

portátiles o bien se puede realizar con una pulidora de parquet.

4.4.1.3.2 Clasificación

Esta operación consiste en la clasificación por aspecto del elemento laminado terminado.

La clasificación por aspecto no modifica las especificaciones de fabricación.

4.4.1.3.3 Protección y Preservación

Los elementos laminados deberán ser adecuadamente recubiertos con líquidos a prueba de

agua (pinturas y barnices) a fin de impedir que la humedad alcance las líneas de cola de los

adhesivos para interiores. De esta manera se evita que la madera absorba agua. Esta

protección debe hacerse independiente del tipo de adhesivo y especie maderera.

Con el descubrimiento (1943) de los adhesivos a prueba de agua, la investigación se orientó

a buscar una mayor vida de la madera laminada, protegiendo especialmente la madera

contra la putrefacción, ataque de microorganismos e insectos y contra la acción del fuego.



Existen dos métodos para proteger los elementos laminados:

1) Tratamientos después del encolado.

2) Tratamientos de las láminas antes del encolado.

Preservar después del encolado es el método más económico, pues se usa menos

preservante y se realiza menos labor.

4.4.1.3.4 Empaque y Despacho

Con el fin de proteger la madera laminada durante el transporte se utiliza polietileno de un

espesor conveniente, sellándolo en ambos extremos. Luego, se coloca otra protección

exterior, que puede ser de lona o polietileno.

4.4.1.3.5 Control de Calidad

No es posible juzgar la resistencia y durabilidad de la madera laminada antes de su

fabricación. Después de la fabricación es difícil asegurar si las láminas fueron cepilladas

antes del encolado, si el adhesivo fue correctamente aplicado, en calidad y cantidad, si la

presión fue la conveniente, etc. Ello sólo se sabrá si se hace un control.

4.5 Grados de calidad de la madera

4.5.1 Tensiones de Diseño de la Madera Laminada

Las tensiones que se utilizan en el diseño estructural de una construcción con madera

laminada son conocidas como "tensiones de diseño". La obtención de los valores de las

tensiones de diseño, para la madera laminada, involucra una serie de etapas:



4.5.2 Tensiones Máximas

El punto de partida del proceso es la obtención de las resistencias de piezas de madera

laminada a escala real, sometida a solicitaciones de flexión, compresión y tracción paralela

a la fibra a través de ensayos normalizados. Las resistencias máximas para otras

solicitaciones: cizalle, compresión normal a las fibras y tracción normal radial se obtienen

del ensayo de probetas libres de defectos de tamaño estandarizado [Ortiz, 2004].

4.5.3 Límite Inferior con Exclusión del 5% Las propiedades resistentes de la madera, como las de otros materiales estructurales, tienen

una alta variabilidad. Como consecuencia de lo anterior, en lugar de tomar como base los

valores medios de las tensiones de diseño de la madera laminada, se ha establecido un valor

mínimo bajo el cual se espera la ubicación de no más del 5% de la población en estudio.

Este valor límite de la resistencia se denomina "límite inferior con exclusión del 5%" y los

métodos para su determinación están normalizados en ASTM D 2555. Este límite asegura

con certeza de 95 en 100, que la resistencia de una pieza cualquiera de madera laminada, es

superior al límite inferior de resistencia elegido como base [Ortiz, 2004].

4.5.4 Tensiones Básicas Los valores que se obtienen para el límite de exclusión del 5% son los de flexión,

compresión paralela a las fibras, tracción paralela a las fibras y cizalle. Estos y el valor

medio de compresión normal son luego divididos por un factor de ajuste ''n” que incluye

una corrección para considerar la aplicación de una carga de duración prolongada (10

años), un trabajo elástico, trabajo en conjunto y un factor de seguridad. Los resultados de

estos cálculos proporcionan las Tensiones Básicas )( bF que sólo son aplicables a madera

laminada estructural, libre de defectos [Ortiz, 2004].



4.5.5 Grados de Calidad de la madera aserrada destinada a la fabricación

de elementos estructurales laminados encolados

La norma Nch2150 establece una clasificación para la madera aserrada de pino radiata

destinada a la fabricación de electos estructurales laminados encolados. Esta norma entrega

dos métodos alternativos de clasificación:

a) El mecánico, basado en la determinación experimental del módulo de elasticidad

de cada pieza de madera aserrada.

b) El visual, basada en la inspección ocular de los defectos que aparecen en cada

pieza.

La clasificación debe efectuarse en madera con un contenido de humedad no mayor

que 16%.

4.5.6 Grados de Calidad La madera destinada a la fabricación de madera laminada, se clasifica en dos grados que se

denominan: GRADO A y GRADO B, identificando a la madera de mejor calidad con el

Grado A.

Las especificaciones de la norma NCh 2150 son válidas tanto para elementos con

laminación horizontal, como para elementos con laminación vertical.

4.5.7 Clasificación Estructural Mecánica

En la Tabla se incluyen los módulos de elasticidad para cada uno de los grados de una

clasificación estructural mecánica de madera aserrada, a ser usada en la fabricación de

elementos laminados.



Tabla Nº 6

Módulos de elasticidad para los grados definidos al usar una clasificación estructural mecánica

Grado Módulo de elasticidad aparente

de cada pieza

Ef, en MPA

A

B

Ef > 9000

9000>Ef>4000 Fuente [Pérez, 1992]

4.5.8 Clasificación Estructural Visual Las etapas que se deben seguir en la clasificación estructural visual, son los

siguientes:

1) Inspeccionar la pieza visualmente y clasificar las superficies (caras, canto y cabezas) de

acuerdo a los defectos que ellas presenten.

2) Ubicar, visualmente, el defecto de mayor incidencia y determinar en base a él, la

correspondiente clasificación.

3) Asimilar los defectos no especificados que puedan encontrarse en las piezas de madera,

según sus características, a los demás defectos que sirven de base para la clasificación

de ellas.

4.5.9 Tensiones Admisibles para Laminación Horizontal

Para transformar la resistencia de la madera libre de defectos (Tensiones Básicas) en

resistencias aplicables a un grado específico, se usa el concepto Razón de Resistencia (RR)

definido como: "la hipotética razón entre la resistencia de un elemento estructural y la

resistencia que ese elemento tendría si estuviese libre de toda característica reductora de su

resistencia". Por ejemplo, un grado estructural con “razón de resistencia" igual a 0.55 (RR

= 0,55) señala que en una pieza de madera laminada que clasifica en dicho grado se espera



una resistencia de, a lo menos, un 55% de la resistencia que esa pieza tendría si ella no

tuviera defectos. Por lo tanto las tensiones admisibles (F) se obtienen con la expresión

general:

bFRRF ⋅= (Ecuacion 10)

Y quedan definidas como: "la carga por unidad de superficie que es capaz de soportar un

elemento laminado horizontalmente estructural, trabajando elásticamente con carga

permanente, cuando es fabricado con láminas que pertenecen a uno o más grados de calidad

de aquellos definidos en la norma NCh 2150".

4.5.10 Tensiones Admisibles para Laminación Vertical

Los grados de calidad de la madera aserrada a usar en la fabricación de las láminas,

corresponden a los establecidos en al norma Nch 2150. Los procedimientos descritos son

aplicables cualquiera sea el método de clasificación (Visual y Mecánico), a menos que se

especifique otro camino.

4.6 Resumen:

Para el desarrollo de este seminario, este es uno de los capítulos más importantes, debido a

que permite conocer las generalidades de la madera laminada tales como su historia, las

ventajas y desventajas de la madera laminada, sus diversos usos, los diferentes tipos de

adhesivos, los cuales dependen del uso final que tenga el elemento laminado, además de su

proceso de fabricación.



CAPÍTULO V

CONCEPTOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES



5.1 Fundamentos Teóricos

Con el fin de lograr un mayor entendimiento de esta investigación, se hace imperioso

estudiar y comprender los conceptos básicos de resistencia de materiales, relacionados con

vigas simplemente apoyadas.

El siguiente diagrama muestra el comportamiento de una viga simplemente apoyada,

sometida a una solicitación puntual al medio de su luz. Imagen 29. Viga simplemente apoyada

Fuente [http: //es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Beam_bending.png, 18/Diciembre/2006]



Imagen 30. Grafica Esfuerzo v/s Deformación.


La tensión en el límite proporcional está dada por la siguiente ecuación:

WM lp

lp =σ (Ecuación 11)

Donde:

6

2hbW ⋅= (Ecuación 12)

4LP

M lplp

⋅= (Ecuación 13)

Haciendo las operaciones algebraicas, se puede escribir:

2

5.1hb

LPWM lplp

lp ⋅

⋅⋅==σ (Ecuación 14)



La deflexión que ocurre en la viga esta dada por la siguiente expresión matemática [NCh

987, 1988].

3

3

3

3

44 hbMOELP

hbLP

MOE lplp

lp

lp

⋅⋅⋅

⋅=⇔

⋅⋅⋅

⋅= δ

δ (Ecuación 15)

Donde:

MOE: Es el modulo de elasticidad

lpP : Es la carga en el límite proporcional

lpδ : Deflexión en el límite proporcional

L: Luz de la viga

b: Base de la viga

h: Altura de la viga.

Ahora para calcular la carga de rotura de la viga se realiza usando la siguiente ecuación

[NCh 987, 1988].

LMORhbQ

hbLQMOR

⋅⋅⋅⋅

=⇔⋅⋅⋅⋅

=3

223 2

2 (Ecuación 16)

Donde:

Q: Carga máxima obtenida

MOR: Modulo de rotura

L, b, h: Ídem a la ecuación 12.



Las probetas que se usarán son de dimensiones 5x10x160 cm y son de tres tipos: Imagen 31. Probeta tipo 1

Fuente Personal [Messer, 2006]

Imagen 32. Probeta tipo 2


Imagen 33. Probeta tipo 3




Para el caso de esta investigación el ensayo se realiza con la carga F aplicada en los tercios

de la luz, siguiendo los procedimientos de la norma ASTM D 198, como ilustra la figura a

continuación. De forma análoga se determinan las formulas del modulo de rotura y de

elasticidad. En el esquema el valor de “a “es 3La =

Imagen 34. Diagrama de una viga con carga aplicada en los tercios de la luz




5.2 Tabla resumen

Para estimar el módulo de elasticidad, de ruptura y la carga en el límite proporcional, se

aproximará en relación a la cantidad de material por especie utilizada en la probeta.

La siguiente tabla, resume los cálculos teóricos de deformación y carga de ruptura.

Tabla 7. Cálculos Teóricos

Propiedades PROBETA 1 PROBETA 2 PROBETA 3 b (cm) 5 5 5 h (cm) 9 9 9 L (cm) 155 155 155

Plp (Kg) 828,89 1093,33 934,67 MOE (Kg/cm2) 85.300,00 93.600,00 88.620,00 FLECHA (cm) 2,48 2,98 2,69 MOR (kg/m2) 657 788 709,4

RUPTURA (Kg) 1460 1751 1576 Porcentaje 100% 120% 108%


5.3 Análisis de resultados

De la tabla anterior, se tienen las siguientes observaciones:

La probeta más flexible y con mayor carga de rotura es la número 2, debido a que la

especie de Pino Oregón tiene radios leñosos fusiformes, los cuales están comunicados por

radios leñosos. Por lo cual se produce una mayor trabazón que el Pino Insigne, que posee

radios leñosos heterogéneos. Por lo tanto se espera un aumento de resistencia de a lo menos

un 20% en la viga cuyo laminado es Pseudoga Menziesii. En el laminado mixto se espera a

lo menos un aumento de a lo menos un 8%.



5.4 Resumen

Lo más importante de este capítulo para la investigación, es conocer patrones de evaluación

para conocer parámetros que serán comparados, con los valores obtenidos en los ensayos.



CAPÍTULO VI

DESARROLLO EXPERIMENTAL



6.1 Introducción. Para el desarrollo de esta investigación, fue necesario Comprobar si la madera de Pino

Oregón y Pino Insigne son compatibles con el adhesivo, además de determinar la

resistencia a la flexión estática de vigas laminadas de cada una de estas especies y una

combinación de ellas.

6.1.1 Materiales necesarios.

Aquí se presenta un resumen de las cantidades de madera y adhesivo que se utilizaron para

fabricar las probetas que se ensayaron a cizalle y flexión. Es importante destacar que la

madera fue clasificada visualmente en el momento de la compra según Nch 2150 of 91, que

se explicará en el punto 6.3.2 Tabla 7. Resumen de materiales.

Material Unidad Cantidad Detalle

Pino Oregón Piezas 10 1 x 6” x 3.20 m

Pino Insigne Piezas 14 1 x 6” x 3.20 m

Adhesivo Gramos 2200

Extendor Gramos 850

Solvente Gramos 620

Catalizador Gramos 50 Fuente Personal [Messer, 2007]



6.2 Ensayos de adherencia

6.2.1 Fabricación de las probetas Para la realización de esta tesis, fue necesario comprobar si la madera de Pino Oregón y

Pinus Radiata son compatibles con el adhesivo. Para esto, se debieron realizar ensayos

según la NCh 2148 of 89.

Los pasos que se siguieron son los siguientes:

• Se fabricaron 27 probetas, como las que ilustra la figura 35, las cuales se clasifican

en 3 tipos, que son: Tipo 1, con ambas láminas de Pino Insigne; Tipo 2 con ambas

láminas de Pino Oregón y Tipo 3 con una lámina de cada una de las especies antes

mencionadas. El adhesivo que se utilizó fue Urea-Formaldehído.

Imagen 35. Ensayo de Adherencia.

Fuente [Ortiz, 2004].



• Luego las probetas fueron sometidas al ensayo de cizalle en la Instron. Se aplicaba

una carga de tal forma de producir un deslizamiento entre las láminas. La velocidad

del ensayo fue de 0.6 mm/mín ± 25%, según NCh 976 of 86. Los valores se

registraron en la siguiente tabla. Imagen 36. Instron




6.2.2 Resultados.

En la siguiente tabla se resume los resultados del ensayo de cizalle para medir la

compatibilidad entre las especies de madera utilizadas y el adhesivo.

P. RADIATA-P. RADIATA P. OREGÓN-P. OREGON P. OREGÓN –P. RADIATA

Nº Carga max (kN) Rv (MPa) CHa

(%)

Carga max (kN) Rv (MPa) CHa

(%)

Carga max (kN) Rv (MPa) CHa

(%)

1 16.42 7.82 12.0 17.01 8.10 13.8 15.18 7.23 12.0

2 16.61 7.91 13.6 16.63 7.92 14.4 15.24 7.24 13.6

3 15.87 7.56 12.3 14.65 8.05 13.6 14.66 6.98 12.3

4 16.01 7.65 15.4 16.51 7.86 14.0 14.39 6.85 15.4

5 16.72 7.96 12.2 17.43 8.30 13.6 14.66 6.98 12.2

6 15.79 7.52 13.8 17.00 7.95 13.2 15.18 7.23 13.8

7 16.34 7.78 13.6 16.72 7.96 13.4 14.95 7.12 13.6

8 16.02 7.63 13.3 18.82 8.96 14.3 15.89 7.09 13.3

9 15.98 7.61 14.4 18.77 8.94 13.1 14.99 7.14 14.6

Rp 7.72 8.22 7.09



• Luego según NCh 2148 of 89, se debía determinar si el valor de las probetas

ensayadas, era mayor o igual al 70 % del promedio total de falla del área cizallada.

• Para determinar el esfuerzo máximo de cizalle se usó la formula siguiente [Nch 976,

1986]:

ehQRv ⋅

= (Ecuación 17)

Donde:

vR : Es el esfuerzo máximo de cizalle

Q : Carga para la cual se obtiene la falla de la probeta

h : Promedio de las medidas de altura del plano de falla

e : Promedio de las medidas de la base del plano de falla

6.2.3 Análisis de Resultados.

Para cada uno de los tipos de probetas ensayadas, se tiene lo siguiente:

PROBETA 1 (PINO RADIATA-PINO RADIATA):

Esta probeta resistió satisfactoriamente la prueba de adherencia, ya que la resistencia

promedio es 7.72 MPa la cual es mayor a 6.7 MPa que corresponde a un promedio mínimo

exigido. Esto significa que la madera de pino es apta para laminar con Urea –

Formaldehído.



PROBETA 2 (PINO OREGÓN-PINO OREGÓN):

Se obtuvo que el promedio de falla del adhesivo fue de 8.22 MPa, ante lo cual la norma

exige un promedio mínimo de 6.7 MPa. Por lo cual se concluye que la madera de Pino

Oregón es compatible con el adhesivo.

PROBETA 3 (PINO RADIATA-PINO OREGÓN):

Se obtuvo que el promedio de falla del adhesivo fue de 7.09 MPa, ante lo cual la norma

exige un promedio mínimo de 6.7 MPa. Por lo cual se concluye que la madera de Pino

Oregón y Pino Radiata son compatibles con el adhesivo de Urea – Formaldehído.

La diferencia de resistencia al cizalle se explica por la distinta estructura celular que hay

entre ambas especies. Se tiene que el Pino Oregón es menos denso que el Pino Insigne y

por ende más permeable. El que su densidad sea menor se explica porque el Pino Oregón

tiene radios leñosos fusiformes, los cuales están comunicados por células epiteliales, lo que

hace que esta tenga menos sustancia madera por unidad de volumen que el Pinus Radiata,

el cual tiene radios leñosos heterogéneos. La consecuencia de esto es que el Pino Oregón,

posee mayor cantidad de cavidades y el adhesivo tiene un mayor espacio donde alojarse,

caso contrario ocurre con el Pino Insigne.

Ahora asociando esto con la teoría de la adherencia (página 91) se logra entender el

comportamiento del ensayo realizado, ya que esto se debe a que la cantidad de adhesivo

que se introduce en las cavidades, (que en un inicio es fluido y que más tarde se solidifica)

es mayor en el Pino Oregón que en el Pino Insigne y por ende se produce un mayor

entrelazamiento mutuo de los sólidos fuertes que son madera y adhesivo.



6.3 Ensayo de Flexión Estática.

6.3.1 Dimensionamiento de las probetas

El diseño de las probetas, se realizó según recomendaciones del Manual de Madera

Laminada [Pérez, 1992], que indica lo siguiente:

Tabla Nº 8- Predimensionamiento de vigas rectas de sección uniforme

Sistema estático Tipo estructura Pendiente apropiada en grados

Luces usuales en metros

Altura máxima

estructura L

Viga recta de sección uniforme, simplemente apoyada

0

10 - 30

H = L / 17

[Pérez, 1992]

Con lo cual se estableció:

Largo: el largo de las probetas se determinó por razones económicas y se estableció un

largo total de 1.55 m., de manera de dejar 2.5 cm a cada lado en los puntos de apoyo.

Altura : H = L / 17

Donde : H: altura de la viga

L: luz de la viga

Por lo tanto H = 1.55 / 17 = 9.10 cm, por lo que se aproximo a 9 cm, con

tolerancia de hasta 5 mm.

Espesor: se ajusto a un ancho de 5 cm, ya que corresponde a las escuadrías encontradas en

el mercado.



Número de láminas : NL = Hv / EL

Donde : NL: Nº de láminas

Hv: altura de la viga

EL: espesor de las láminas cepilladas

Por lo tanto NL = 9 / 2 = 4.5 se ajusto a 5 laminas

En resumen las dimensiones de las probetas finales fueron:

Altura = 9 cm

Ancho = 5 cm

Largo = 155 cm

Diseño de las probetas laminadas

Cada lámina de las probetas, en un inicio va a tuvo las siguientes dimensiones:

De manera que una vez que estas se laminaron, se cortaron por la mitad y luego con el

cepillado alcanzaron las medidas finales de 5x9x155 cm. Los 5 cm de diferencia en el

largo, se deben al ajuste de los despuntes.

Las probetas que se fabricaron, debieron tener distintos diseños, desde el punto de vista de

la distribución de láminas, para así comprobar que realmente la incorporación del Pino



Oregón es beneficiosa para la fabricación de vigas encoladas. Por lo cual se diseñaron tres

tipos de probetas, incluyendo la laminación tradicional. Por lo que las probetas quedaron

diseñadas de la siguiente forma:

Probeta 1:

Probeta 2:

Solo láminas de Pino Oregón

Probeta 3:



6.3.2 Clasificación de la madera

La madera que se usó, fue Pinus Radiata y Pseudoga Mienzesii de 1x6”x3.2m aserrado,

existente en la zona. La madera fue clasificada visualmente, como se detalla a continuación.

6.3.2.1 Clasificación visual de la madera

La clasificación visual de la madera se realizó de acuerdo a la norma NCh 2150 of 91, que

se resume en la siguiente tabla:

Imagen 37. Tabla para clasificación visual

Fuente [NCh 2150, 1991]



6.3.3 Fabricación de las probetas

La fabricación de las probetas se realizó en el Pabellón Tecnológico de la Madera (PTM)

de la Universidad del Bío-Bío. Los pasos que se siguieron fueron los siguientes:

6.3.3.1 Cepillado y dimensionamiento de las piezas En la siguiente imagen se muestra la máquina cepilladora usada en la fabricación de las

láminas. Imagen 38


Aquí la pieza ingresa de izquierda a derecha según la imagen 37, los cuchillos están en la

parte superior. Para controlar el espesor final que se quiere obtener, se debe subir o bajar la

parte superior.



6.3.3.2 Medición contenido de humedad.

El contenido de humedad será determinado mediante un Xilohigrómetro digital marca

Wagner. Para efectuar este procedimiento hay que basarse en la NCh 2150 of 91 que indica

que el contenido de humedad no debe ser superior a un 16%. Imagen 39. Xilogrómetro




6.3.4 Adhesivo.

El adhesivo elegido para encolar las láminas de las probetas fue del tipo Urea –

Formaldehído, recomendado para usos interiores, fabricado por Oxiquim S.A. y su nombre

comercial es Adelite 6238.

Recomendado para terciados, elementos de carpintería madera aglomerada y laminados.

Sus características principales son:

• Origen : Sintético termoestable

• Estructura química : condensación de urea Co (NH2) y Formaldehído

(CH2O).

• Viscosidad : 5000 Centi – pois

• Solvente : agua

• Tiempo de almacenaje : 3 a 6 meses

• Tº de fraguado : 20 a 120 ªC

• Tiempo de la mezcla : hasta 48 horas, dependiendo de la formulación y la

temperatura.

• Presión : 3 a 7 Kg/cm2

• Esparcido : 300 a 450 gr/m2

• Resistente a la humedad por pocos años ( clasificado como MR)



6.3.4.1 Preparación del adhesivo

Para calcular la cantidad de adhesivo a preparar, fue necesario calcular la cantidad de m² a

encolar y determinar que gramaje que se necesita utilizar.

Gramaje : 500 gr/m2

Área por lámina : 0.15 x 3.3= 0.5 m2

Cuatro líneas de cola x viga : 0.5 x 4 = 2.0 m2

Tres vigas : 2.0 x 3 = 6.0m2

Adhesivo : Área x Gramaje

6.0 x 500 = 3000 grs

+ 15 % adicional : 3450 grs de adhesivo

Según recomendaciones del fabricante la preparación de 1 Kg de adhesivo es:

• Adhesivo (adelite 1034) : 600 grs

• Extendedor (harina) : 227 grs

• Solvente (agua) : 163 grs

• Catalizador : 10 grs

Por lo que se usó:

• Adhesivo (adelite 1034) : 2070 grs

• Extendedor (harina) : 783 grs

• Solvente (agua) : 562 grs

• Catalizador : 35grs

Para medir los gramos de cada componente se utilizó una balanza digital marca Sartorius,

con capacidad de máxima de 5 kg.



Imagen 40. Balanza Digital


La preparación consistió en mezclar los componentes, previamente pesados en la balanza,

en un recipiente. Primero se coloca el adhesivo (Adelite 6238), luego el extendedor

(harina), después el solvente (agua) y por último el catalizador. Finalmente se mezclan con

una hélice los ingredientes, hasta dejar una pasta homogénea.

6.3.4.2 Aplicación del adhesivo La aplicación del adhesivo en las láminas se realizará con una brocha de 3”, hasta que el

esparcido se vea de forma homogénea. Imagen 41. Aplicación del adhesivo




6.3.4.3 Prensado de las probetas

El prensado de las probetas se realizó con una presión que fue de alrededor 4 a 7 kg/cm2.

Se inicia desde el centro hacia fuera, de manera de lograr un apriete parejo. El apriete se

hace con una llave de torque; posteriormente se realiza un reapriete media hora después. El

fraguado de las probetas tuvo una duración de 48 horas bajo condiciones normales.

Imagen 42. Prensado de las Probetas




Imagen 43. Presnado de las probetas.

Fuente Personal [Messer, 2007].

6.3.4.3 Cepillado y acabado de las probetas

Después de haber dejado las probetas laminadas, 48 horas en prensado, se procedió a

retirarlas. Una vez sacadas las probetas del prensado, estas se llevan hasta las cepilladoras

de manera de darle las medidas y tolerancias finales, para así poder comenzar con los

ensayos de flexión a las que debían ser sometidas. Por lo que las medidas finales de las

probetas fueron de 50 x 90 x 1550 mm, las cuales fueron obtenidas, primero cortándolas

por la mitad en la sierra circular que se aprecia a continuación: Imagen 44. Sierra Circular.


Una vez cortadas por la mitad se debieron cortar a lo largo en la sierra que se muestra a

continuación.



Imagen 45. Sierra Circular


El paso final para dar a las probetas las dimensiones finales fue pasarlas por la canteadora. Imagen 46. Canteadora.




El aspecto de las probetas terminadas es el que se muestra a continuación: Imagen 47. Probetas terminadas:


6.3.5 Herramientas y equipos

Los ensayos de las probetas se efectuaron en las dependencias del Pabellón de Tecnología

de la madera (PTM). Para lo cual se utilizaron los siguientes equipos:

• Marco de ensayo compuesto de vigas de acero tipo H, con hilos de 30 mm de

diámetro. Imagen 48




• Anillo metálico de carga marca Soiltest de 4535 kg

Imagen 49


• Bomba hidráulica manual de capacidad 5 toneladas Imagen 50

Fuente Personal [Messer, 2007].



• Medidor de deformación Marca Mitutoyo de 0.5 mm con presición de 0.01 mm Imagen 51




6.3.6 Descripción Ensayo de flexión

El ensayo se realizó de acuerdo a la norma ASTM D 198 y consistía en aplicar una carga

gradual de 100 kg en el tercio central de la luz de la viga (50 kg en cada punto) y al mismo

tiempo, se registraba la deformación que esta tenía en el centro, con el medidor de

deformación. Los puntos de apoyo de las probetas estaban compuestos por elementos de

acero

Una vez que se registraba la deformación, se retira el medidor de deformación y se aplica

carga a la probeta hasta lograr la ruptura de esta. Los parámetros que son necesarios a

determinar en esta investigación, para cumplir con el marco teórico, son el módulo de

ruptura y el módulo de elasticidad, y se ve en que tipo de probeta son mayores estos

parámetros.



6.3.7 Resultados

Los valores se registraron en las siguientes tablas:

PROBETAS TIPO 1

1– 1 1 – 2 1 – 3 1 – 4

Carga kg def. mm def. mm def. mm def. mm

50 0.70 1.10 1.30 1.20 100 1.90 4.10 4.30 4.10 200 5.00 6.40 7.10 7.00 300 8.10 10.10 10.90 10.20 400 10.70 14.00 15.00 14.00 500 14.70 17.20 18.20 17.00 600 17.60 19.70 700 20.10 800 900 1000 1100 1200 1300

Ruptura kg 866 783 884 704

A continuación se muestran las gráficas tensión v/s deformación.



GRÁFICOS TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN PROBETA TIPO 1 LAMINADO DE PINO RADIATA.

TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN 1-1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,7 1,9 5 8,1 10,7 14,7 17,6 20,1

DEFORMACION (mm)

CA

RG

A (k

g)


0

100

200

300

400

500

600

700

1,1 4,1 6,4 10,1 14 17,2 19,7

DEFORMACION (mm)

CA

RGA

(kg)




0

100

200

300

400

500

600

1,3 4,3 7,1 10,9 15 18,2

DEFORMACION (mm)

CAR

GA

(kg)


0

100

200

300

400

500

600

1,2 4,1 7 10,2 14 17

DEFORMACION (mm)

CA

RG

A (k

g)



PROBETAS TIPO 2

2– 1 2 – 2 2 – 3 2 – 4


50 0.95 0.66 0.73 1.10 100 2.45 2.20 2.30 2.60 200 5.00 4.90 4.80 5.60 300 7.55 7.80 7.10 8.70 400 10.30 10.10 9.70 12.80 500 14.35 12.50 11.80 14.80 600 19.80 14.70 13.90 17.50 700 22.30 17.20 17.00 22.00 800 24.50 20.10 18.10 900 27.50 20.90 1000 29.70 23.20 1100 36.35 1200 1300

Ruptura kg 1281 1272 1410 1373




GRÁFICOS TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN PROBETA TIPO 2 LAMINADO DE PINO OREGÓN.


0

200

400

600

800

1000

1200

0,95 2,45 5 7,55 10,3 14,35 19,8 22,3 24,5 27,5 29,7

DEFORMACION (mm)

CA

RGA

(kg)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,66 2,2 4,9 7,8 10,1 12,5 14,7 17,2 20,1

DEFORMACION (mm)

CA

RG

A (k

g)




0100200

300400500600700

800900

1000

0,73 2,3 4,8 7,1 9,7 11,8 13,9 17 18,1 20,9

DEFORMACION (mm)

CA

RG

A (k

g)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,73 2,3 4,8 7,1 9,7 11,8 13,9 17

DEFORMACION (mm)

CARG

A (k

g)



PROBETAS TIPO 3

3– 1 3 – 2 3 – 3 3 – 4


50 0.60 0.50 1.10 0.50 100 2.50 2.50 4.40 2.10 200 5.90 5.80 6.40 5.60 300 9.00 9.10 9.80 8.90 400 12.30 12.20 13.20 13.00 500 16.00 15.30 17.00 15.20 600 18.80 18.20 700 22.00 21.20 800 900 1000 1100 1200 1300

Ruptura kg 1129 1180 1055 1230




GRÁFICOS TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN PROBETA TIPO 3 LAMINADO MIXTO DE PINO OREGÓN Y PINO RADIATA.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,6 2,5 5,9 9 12,3 16 18,8 22

DEFORMACION (mm)

CA

RG

A (k

g)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,5 2,5 5,8 9,1 12,2 15,3 18,2 21,2

DEFORMACION (mm)

CARG

A (k

g)




0

100

200

300

400

500

600

1,1 4,4 6,4 9,8 13,2 17

DEFORMACION (mm)

CARG

A (k

g)


0

100

200

300

400

500

600

0,5 2,1 5,6 8,9 13 15,2

DEFORMACION (mm)

CARG

A (k

g)



6.3.7.1 Módulo de Ruptura.

El Módulo de Ruptura o Tensión de Rotura de las probetas se determinó mediante la

siguiente fórmula:

WM

MOR max= (Ecuación 18)

Donde: MOR: Módulo de ruptura

Mmáx: Momento de flexión máximo = L/3 x P rupt (kg cm)

P rupt= carga de ruptura (kg)

W: Módulo resistente a la flexión = (b x h2) / 6 (cm3)

b = ancho de la probeta (cm)

h = altura de la probeta (cm)

6.3.7.2 Módulo de Elasticidad

El Módulo de Elasticidad de las probetas se calculó mediante la siguiente fórmula:

∂Δ⋅⋅−⋅⋅Δ

=I

aLaPMOE24

)43( 22

(Ecuación 19)

Donde: MOE: Módulo de Elasticidad (kg/cm2)

ΔP : Incremento de carga en la parte recta de la curva Carga – Deformación

a : Distancia de aplicación de la carga (L/3)

L : Luz de ensayo = 150 cm

I : momento de inercia (b * h3) 12

Δ∂ : Incremento de la deformación debido a P



Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:

Tabla 9. Resumen Cálculo de MOE y MOR

Probeta TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 N1/4 MOR MOE MOR MOE MOR MOE

1 719.6 163054 1064.5 141878 917.9 148972 2 650.7 142600 1057.0 186348 959.3 154594 3 734.6 128626 1171.7 209955 857.7 137706 4 585.0 137706 1140.9 148973 1022.1 154013

Promedio 672.5 142997 1108.5 171789 939.3 148821 Lim. Sup 719.6 163054 1171.7 209955 1022.1 154954 Lim. Inf 585.0 128626 1057.0 141878 857.7 137706 Rango 134.6 34428 114.7 68077 164.4 16888 Porcentaje 100% 100% 164.8% 120.13% 139.6% 104.1%

Fuente Personal [Messer, 2007]. 6.3.8 Análisis de Resultados. Durante el desarrollo del ensayo, hubo observaciones que son importantes de destacar y

explicar:

La probeta tipo 1 de Pinus Radiata, era de un carácter más frágil que la probeta número 2,

ya que esta viga de pino admitía menor deformación y falla de forma abrupta, es decir, no

avisaba la falla, motivo por el cual se medía la deformación hasta los 500 kg (1 vuelta al

medidor de deformación más 6 divisiones), luego se retiraba el medidor hasta alcanzar la

rotura.

La probeta tipo 2 de pino oregón, fue la que mejor respondió al ensayo de flexión estática,

ya que alcanzó el mayor MOE y MOR que todas. Además de ser la que demoraba mayor

tiempo en fallar, soportando la mayor carga cerca de 1500 kg. Uno de los aspectos más

novedosos de este ensayo es que la probeta de Pino Oregón avisaba la falla y no se destruía

de la misma forma que la de Pino Insigne, la cual en alguno de los casos hasta explotó.

La probeta número 3, tuvo un comportamiento muy favorable a la rotura (39.6% mayor)

con respecto a su similar de laminado de pino radiata. Pero su módulo de elasticidad fue



levemente mayor que la de Pinus Radiata. Esto se explica porque las láminas de Pseudoga

Menziesii son más flexibles que las de Pino Insigne y el conjunto no trabajaba de manera

tan armónica.

Esto se explica porque ambas especies son diferentes en su estructura celular. Como ya se

mencionó anteriormente, los radios leñosos del Pino Oregón son fusiformes, y esto implica

que se comunican entre sí a través de células epiteliales que son verdaderos canales

resiníferos, por lo cual se forma una verdadera trabazón de fibras. Por lo cual al estar esta

especie sometida al esfuerzo de flexión, responde mejor que el Pinus Radiata ya que ésta a

diferencia del Pino Oregón, sus radios leñosos son heterogéneos. Otro factor que explica el

aumento de resistencia es porque el adhesivo penetra mejor en las láminas de Pino Oregón,

lo cual se explicó en el análisis de resultados del ensayo de adherencia, por lo cual es más

difícil delaminar a esta especie. Estos dos aspectos explicados anteriormente, hacen que sea

más fácil entender porque una especie menos densa responde mejor a la solicitación de

flexión que una más densa y la razón de porque la probeta número 3 fallara de la forma que

lo hizo y el motivo es que una de ellas más rígida que es la madera de la zona central y la

de la zona de bordes era mas flexible. Esto se reafirma con observar los resultados de las

probetas 1 y 2, la probeta de Pino Oregón alcanzaba mayores deformaciones y mayores

cargas que su similar de Pino Insigne, por lo cual se comprende porque la probeta número 3

no alcanzó un MOE y MOR tan alto.



Imagen 52. Ensayo de flexión


Otro aspecto importante de mencionar es que todas las probetas fallaban en los nudos, ahí

se producían las roturas, las que inicialmente comenzaban a lo largo de la línea de cola y

luego continuaba a través de los nudos, esto se puede apreciar en las imágenes.

A pesar de que en la fabricación de la madera laminada se puede usar madera con nudos,

según NCh 2150 of 91, estos defectos de la madera se deben evitar. La madera es más débil

en los nudos, porque en estos la densidad es menor que en el resto de toda la pieza y por

ende menos resistente.



Imagen 53. Probeta 1


Imagen 54. Falla en los nudos de la madera.




Imagen 55. Probeta de pino radiata ensayada


Imagen 56. Probeta de pino radiata ensayada




6.3.9 Análisis de Costos.

A continuación, se muestra una tabla con los costos implicados en la fabricación de una

viga laminada de dimensiones 50 x 90 x 1550 mm de cada tipo de probeta que se usó en el

ensayo de flexión de este seminario.

PROBETA TIPO 1 (LÁMINADO PINO INSIGNE) MATERIALES UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. TOTAL

PINO INSIGNE 50X25X1550 mm PIEZAS 5,000 $ 475 $ 2375ADHESIVO ADELITE 6238 KG 0,155 $ 835 $ 129CATALIZADOR KG 0,002 $ 445 $ 1EXTENDEDOR (HARINA) KG 0,035 $ 400 $ 14

COSTO TOTAL $2519 PROBETA TIPO 2 (LÁMINADO PINO OREGÓN)

MATERIALES UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. TOTALPINO OREGÓN 50X25X1550 mm PIEZAS 5,000 $ 750 $3750 ADHESIVO ADELITE 6238 KG 0,155 $ 835 $ 129CATALIZADOR KG 0,002 $ 445 $ 1EXTENDEDOR (HARINA) KG 0,035 $ 400 $ 14

COSTO TOTAL $3894PROBETA TIPO 3 (LÁMINADO PINO OREGÓN-PINO INSIGNE) MATERIALES UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. TOTAL

PINO OREGÓN 50X25X1550 mm PIEZAS 2,000 $ 750 $ 1500PINO INSIGNE 50X25X1550 mm PIEZAS 3,000 $ 475 $ 1425ADHESIVO ADELITE 6238 KG 0,155 $ 835 $ 129CATALIZADOR KG 0,002 $ 445 $ 1EXTENDEDOR (HARINA) KG 0,035 $ 400 $ 14

COSTO TOTAL $ 3069

Nota: Para efectos prácticos, cada lámina se consideró como ¼ de pieza de 1 x 6 “x 3.20

mts, el área a encolar son 0.0775 m2 y el gramaje fue de 500 grs/m2, cada viga tiene 4

líneas de cola.



El precio de los insumos se resume en el siguiente cuadro con el material y el distribuidor:

MATERIALES UNI CANT. PRECIO DISTRIBUIDOR

PINO OREGÓN 1X6"X3,20 mts PZA 1 $ 3.000 MADERERA CONCEPCION LTDA.

PINO INSIGNE 1X6"X3,20 mts PZA 1 $ 1.900 DIEZCO. LTDA

ADHESIVO ADELITE 6238 KG 1 $ 835 OXIQUIM S.A.

EXTENDEDOR HARINA KG 1 $ 400

CATALIZADOR KG 1 $ 445 OXIQUIM S.A.

Ahora si se comparan los costos involucrados en cada tipo de probeta se tienen las

siguientes relaciones si se usa la probeta 1 como valor patrón:

La probeta 2 es un 54.7% más costosa que la de Pino Insigne

La probeta 3 es un 21.8 % más costosa que la número 1.

Costo del Transporte:

Si se considera un camión de capacidad 0V m3 y que el valor que cobra por transportar

madera es de 0C $/kg, la relación de costo en trasladar ambas especies es la siguiente:

91.0448408

).().(

00

00 ===⋅⋅

⋅⋅==

pi

po

pi

po

DD

CVDCVD

insignepPRECIOoregónpPRECIORELACION

Esto significa que el transportar Pino Oregón es un 9% más económico que el Pino Insigne.



CONCLUSIONES



CONCLUSIONES

En el marco teórico de esta investigación (Planteamiento del Problema), se expuso que por

tener el Pino Oregón un mayor MOE, MOR y ser una especie menos densa que el Pino

Insigne (las cuales son las variables de estudio), esta sería más apta para fabricar vigas

laminadas rectas, sometidas al esfuerzo de flexión estática. Las conclusiones de esta

investigación, según los objetivos planteados son los siguientes:

Relación Beneficio Costo: El Pino Oregón, posee mejores características para

fabricar vigas laminadas rectas que el Pinus Radiata, pero el costo es bastante más

elevado que esta última, y para lograr un aumento considerable al esfuerzo de

flexión, es necesario fabricar todo el elemento con madera Pino Oregón, lo cual

eleva el costo en un 54.7% aproximadamente, lo cual no lo hace una alternativa

viable desde el punto de vista económico.

Revisión del estado del arte: Conocer la anatomía de la madera, junto con sus

propiedades físico-mecánicas, fue uno de los objetivos planteados, ya que era de

vital importancia para el desarrollo de esta investigación conocerlas y

comprenderlas. Con respecto a este aspecto, se pudo concluir que la etapa de

crecimiento del árbol es fundamental que sea controlada, ya que de esto depende la

calidad del material que será usado finalmente, ya sea para fines estructurales o

estéticos, incidiendo directamente con el costo de la madera.



Adherencia o Compatibilidad de las especies con el adhesivo: De acuerdo al ensayo

de adherencia realizado según NCh 2148 of 89, se determinó que el Pino Oregón es

más compatible que el Pino Insigne con el adhesivo elegido que es Urea-

Formaldehído, debido a que el Pseudoga Menziesii, tiene menor densidad, es decir,

mayor permeabilidad y por ende se ejercen mayores valencias secundarias en esta

especie entre adhesivo-madera en ésta especie que en el Pino Insigne. Sin embargo

el laminado mixto aun cuando cumple con el mínimo exigido por la norma, resistió

menos que la probeta de Pino Insigne, y se debe a que una especie es más

permeable y compatible con la Urea-Formaldehído que la otra.

Resistencia a la Flexión Estática: En la revisión del estado del arte se determinó que

la especie de Pino Oregón tiene un mayor módulo de ruptura y elasticidad que el

Pino Insigne, y se propuso en la hipótesis que una viga laminada que incorpore Pino

Oregón, ya sea en su totalidad o sólo en sus láminas de la zona de borde, mejoraría

su resistencia al esfuerzo de flexión. Al realizar este ensayo como lo describe la

norma extranjera ASTM D 198, se determinó que un laminado que incorpora Pino

Oregón, efectivamente aumenta la resistencia al esfuerzo de flexión. Esto se debe a

que la estructura anatómica de la Pseudoga Menziesii tiene mayor cantidad de fibras

por unidad de volumen que la especie de Pino Insigne, lo cual forma una verdadera

trabazón que es muy resistente, es por esto que el resultado obtenido de esta

experiencia es satisfactorio. El que la probeta número 3 no aumentara la resistencia

a la flexión considerablemente, es porque si comparamos a ambas especies una es

flexible (Pseudoga Menziesii) y la otra rígida (Pinus Radiata) ó por lo menos, de

menor flexibilidad. Para finalizar, sí se comprobó la hipótesis, y la incorporación de

Pino Oregón aumenta la resistencia a la flexión de una viga laminada, pero el Pino

Insigne trabaja mejor con especies más rígidas (en la zona de borde) y más densas

que él, para un laminado mixto [Ortiz, 2004].



Líneas de investigación: Como futuras líneas de investigación sería interesante

seguir con esta metodología, pero ahora incorporando uniones dentadas ó finger

joint en las láminas de la viga, para ver cuánto aumenta la resistencia ya que los

nudos reducen bastante la resistencia de la madera. Otra línea de investigación sería

usar un adhesivo para exteriores y ver alguna alternativa de preservación

innovadora, ya que los adhesivos no permiten impregnación. Además se podría

investigar como respondería un elemento fabricado con las características descritas

ya anteriormente, como pilares o columnas y mejorar la problemática del agua a

través de la línea de cola. En resumen las líneas de investigación que quedan

abiertas para estudios posteriores son muchas, y son desafíos que son muy viables

de seguir por estudiantes que se interesen en este tema.

En el desarrollo de la investigación se presentaron dificultades, la principal fue al

momento de la compra ya que encontrar madera que cumpla con las exigentes

normativas, en especial con la frecuencia de nudos no es tarea simple. Otra cosa que

fue una dificultad fue la fabricación de las probetas de cizalle, ya que los cortes

tienen que ser muy exactos y un leve error puede alterar los resultados.

En el estudio de esta investigación las variables de estudio como ya se mencionaron

fueron el MOE, MOR y compatibilidad del Pino Oregón con el adhesivo elegido

que fue Urea-Formaldehído, pero durante el curso de esta tesis, hubieron parámetros

que debieron ser estudiados, tales como la composición química de ambas especies,

el usar distintos tipos de uniones entre láminas, para así usar láminas libres de

nudos. Uno de los parámetros que no se pudo controlar fue la presión ejercida

durante el prensado, ya que no se disponía en el laboratorio de ningún instrumento

para medir la fuerza necesaria, para un torque determinado de modo tal de ejercer la

presión exigida por el fabricante.



Las ventajas de usar Pino Oregón en la fabricación de vigas laminadas es que es una

especie liviana, por ende su uso ahorra costos de transporte en aproximadamente un

9%, además su resistencia mecánica es mayor que la del Pino Insigne. Ahora si se

ve del punto de vista estético, esta especie (Pseudoga Menziesii) es más agradable a

la vista que su similar Pinus Radiata. La factibilidad de usar vigas laminadas que

incorporen Pino Oregón es alta, ya que sí aumento la resistencia a la flexión, y por

ende es altamente apta para ser utilizada en el rubro de la construcción como

materia prima de elementos estructurales



Bibliografía

ASTM – D 198 – 86. Ensayos de flexión estática para vigas laminadas.

ASTM 5751-95. Ensayos de Adherencia

[Ananías, 1993], “Apuntes de Anatomía de la madera”, Universidad del Bío-Bío,

Departamento de ingeniería en maderas, facultad de ingeniería.

[Cuevas, 1980], “Elementos constructivos en madera laminada y su proceso de

fabricación”, Universidad Austral de Chile.

[Díaz-vaz, 2003], “Anatomía de Maderas”, Universidad Austral de Chile, Facultad

de ciencias forestales.

[Fernández, Etal, 2000], “Manual de interpretación de la Norma japonesa para la

fabricación de productos de madera laminada estructural”, Manual 28, Notificación

Nº112 del 29 de enero de 1996.

[Fritz, 2004], “Manual de la Corma de construcción en madera”

[Jerez, 2002], “Comportamiento en flexión de vigas laminadas rectas con

laminación combinada, vertical y horizontal”, Universidad del Bío-Bío, Tesis para

optar al grado de Magíster, Concepción.

[Moncayo, 1984], “Manual de diseño para maderas del grupo andino”, Junta del

acuerdo de Cartagena, 3ª edición preliminar, Lima- Perú.

Nch 2148 of 89, Madera laminada encolada estructural – requisitos e inspección.

Nch 2149 of 89, Madera – Madera aserrada – determinación del modulo de

elasticidad en flexión, ensayo no destructivo.

Nch 2150 of 89, Madera laminada encolada – Clasificación mecánica y visual de

pino radiata.

Nch 2151 of 89, Madera laminada encolada estructural



Nch 2165 of 91, Tensiones admisibles para la madera laminada encolada estructural

de pino radiata.

Nch 992 of 91, Madera - Defectos a considerar en la clasificación, terminología y

métodos de medición

Nch 973 of 86, Madera - Determinación de las propiedades mecánicas - Ensayo de

compresión paralela


dureza

Nch 789/1 of 87, Maderas - Parte 1: Clasificación de maderas comerciales por su

durabilidad natural

Nch 176/1 of 84, Madera - Parte 1: Determinación de humedad

Nch 176/2 of 86, Madera - Parte 2: Determinación de la densidad

Nch 176/3 of 84, Madera - Parte 3: Determinación de la contracción radial y

tangencial


compresión perpendicular a las fibras


flexión estática


tenacidad




cizalle paralelo a las fibras


clivaje


tracción perpendicular a las fibras


extracción de clavo

[Niskanen, “Etal”, 1965], “Estructuras de madera laminada, Estudio preliminar”,

Instituto Forestal, Informe técnico Nº 18.

[Ortiz, 2004], “Madera laminada, con especies laminadas de madera”, Universidad

del Bío-Bío, Tesis para optar al grado de Licenciado en las Ciencias de la

Construcción.

[Pérez, 1992], “Manual de madera laminada”, Instituto Forestal, Manual Nº 11 2º

edición, Santiago – Chile.

[Pérez, 1992], “Clasificación estructural del pino radiata destinado a madera

laminada”, Instituto Forestal, Informe técnico Nº 108.

[Pérez, 1978], “Manual de construcciones en madera” Instituto forestal, Volumen

II.

[Poblete, “Etal”, 1992], “Cuaderno de edificación en madera Nº8, Editorial Aníbal

Pinto.

[Rojas, 1998], “Industrialización de una fabrica artesanal de muebles rústicos en

madera de pino oregón”, Universidad del Bío-Bío, tesis para optar al titulo de

Ingeniero Civil en Industrias Forestales.



Glosario

- Adhesivo: sustancia que se aplica entre dos cuerpos manteniéndolos unidos por

contacto superficial. Se le conoce también como cola.

- Alabeo: deformación que puede experimentar una pieza de madera en la dirección de

sus ejes longitudinal o transversal, o de ambos la vez.

- Ancho: dimensión mayor de la escuadría.

- Clasificación estructural: clasificación que se efectúa considerando la resistencia de la

pieza de madera a los esfuerzos mecánicos, de acuerdo al uso a que ella se destine.

- Clasificación estructural mecánica: agrupamiento de piezas de madera aserrada

mediante la medición experimental de su rigidez usando un proceso normalizado.

- Clasificación estructural visual: agrupamiento de piezas de madera aserrada, basada

en la inspección ocular, en sus caras y cantos, de las características reductoras de la

resistencia de la pieza

- Delaminación: separación de las láminas de un elemento laminado debido a la falla del

adhesivo o a la falta de ligazón entre el adhesivo y la madera.

- Elemento laminado horizontal: pieza de madera laminada sometida a flexión en la

que las láminas se disponen paralelas al plano neutro de flexión.

- Elemento laminado vertical: pieza de madera laminada sometida a flexión en la que

las láminas se disponen normales al plano neutro de flexión.



- Ensamble en seco: paquete de láminas sin adhesivo dispuesto como un elemento

estructural con el propósito de determinar la posición de las láminas de acuerdo a su

calidad y a la distancia entre uniones de extremo.

- Esparcido: cantidad de adhesivo usado en la superficie a unir. Se expresa en gramos

por metro cuadrado (g/m2).

- Fenol – formaldehído: tipo de adhesivo fabricado con resinas fenólicas y

formaldehído.

- Fibra: disposición de los elementos constitutivos de la madera en dirección

longitudinal. Se conoce también por “hilo” o “grano”.

- Fraguado: cambio producido en el adhesivo desde su estado plástico al estado sólido.

- Grado: conjunto de disposiciones o limitaciones mensurables de las características de

la madera que permite agruparlas, para su clasificación en una determinada categoría.

- Lámina: capa de madera en un elemento laminado. Puede estar formada por varias

piezas unidas por sus cabezas y/o cantos, extendiéndose a todo el ancho y longitud del

elemento.

- Laminación: proceso de unir las láminas con adhesivos y que incluye la preparación de

las láminas, preparación y esparcido del adhesivo, ensamblado de las láminas en

paquetes, aplicación de presión y maduración.

- Línea de encolado: capa de adhesivo que une dos láminas.

- Madera aserrada: pieza cortada longitudinalmente, por medio de sierra manual o

mecánica, con el fin de obtener caras planas y ortogonales.



- Madera cepillada: madera aserrada y posteriormente alisada en una o más caras y/o

cantos, mediante una máquina cepilladora.

- Madera laminada encolada estructural: producto que resulta de la unión, mediante

adhesivo, de piezas de madera clasificadas estructuralmente a través de sus caras,

extremos y cantos, para formar elementos no limitados en escuadría ni en longitud y en

los que las fibras deben quedar longitudinalmente paralelas entre sí. El producto final

puede ser un elemento recto o curvo, con geometría constante o variable.

- Maduración: periodo de almacenamiento que se debe dar a una unión encolada, una

vez fuera de prensas, hasta que alcance prácticamente su resistencia total.

- Punteadura Simple: una depresión o cavidad en la pared celular donde la pared

primaria no está cubierta por pared secundaria. Estructuras similares a punteaduras en

la pared primaria se denominan punteaduras primordiales, punteaduras primarias,

campos de punteaduras primarias. Una punteadura es generalmente un miembro de un

par de punteaduras. El apareamiento intercelular de dos punteaduras simples.

- Porcentaje de falla de madera: superficie de fibras rotas que se presentan después de

un ensayo de resistencia en probetas solicitadas por cizalle a través del adhesivo,

expresada en porcentaje respecto al área total encolada de la probeta.

- Resorcinol – formaldehído: tipo de adhesivos fabricados con resinas de resorcina y

formaldehído.

- Tiempo de ensamblado: intervalo de tiempo comprendido entre el esparcido del

adhesivo sobre las superficies a unir y la aplicación de la presión final o calor, o de

ambos a la vez, al ensamble.



- Tiempo de prensado: tiempo durante el cual el elemento encolado y ensamblado debe

permanecer bajo la acción de la presión.

- Unión de extremos: empalme formado por la unión de las cabezas de las piezas

mediante adhesivo y presión. Puede materializarse mediante diversos cortes.

- Urea – formaldehído: adhesivo fabricado con resinas de urea y formaldehído.

- Vida útil de almacenamiento: periodo de tiempo mediante el cual las partes

constituyentes de un adhesivo permanecen en condiciones de uso.

tesis para optar al grado de licenciado en ciencias de la

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