Tecnología II

Diseño Industrial

Profesor: DI Carlos Aguierre

Año: 2015

Gómez Almendras José María

López Zapana José Ignacio

1) ¿Que es la madera?La madera es un conjunto de células que forman una masa de celulosa, lignina, resina, almidón y azúcares, que se desarrolla en los árboles dándole la forma cilíndrica que tienen los troncos de estos.El hecho de que la madera procede de un ser vivo y sea una masa de células produce un comportamiento distinto ante los agentes externos, si los comparamos con otros materiales de procedencia inorgánica, por ejemplo no sufre dilataciones con el calor, como pasa con todos los materiales de procedencia mineral; por lo contrario, la madera, con el aumento de la temperatura, pierde humedad y disminuye su volumen (se contrae), es decir el comportamiento es justo al contrario de como se suele comportar un material inorgánico, y la humedad que en la madera aumenta su tamaño (se hincha) en otros materiales produce el efecto de la oxidación.

2) Elementos que componen la madera

Médula: Núcleo central del árbol. Puede ser débil y, con frecuencia, sufre ataques fúngicos y de insectos.Duramen: Madera madura que forma la columna vertebral del árbol.Albura: Madera nueva cuyas células conducen o almacenan nutrientesCambium: Capa delgada de tejido de células vivas que forma la madera nueva y la corteza.Corteza: Capa de protección externa de células muerta. El término “corteza” puede incluir, además, el tejido interno vivo.

3) ¿Qué tipos de madera se pueden encontrar en el mercado?En el mercado actual, por las averiguaciones que hicimos en los distintos aserraderos locales, se puede encontrar: Pino, Eucalipto, Quebracho, Palo amarillo, Quina, Roble, Cedro de Orán, Cedro Rosado.

4) Propiedades físicas y mecánicas de la madera

PROPIEDADES FÍSICAS:● Humedad: Se considera como humedad de la madera el contenido de agua de saturación y el

agua libre que esta posee; que son las que afectan las propiedades físicas, mecánicas, de trabajabilidad, comportamiento ante distintos tratamientos de la madera.El agua en la madera puede encontrarse en las siguientes formas:

- Agua libre: Ocupa los espacios intercelulares y el lumen o cavidad celular.- Agua higroscópica: Es la retenida por las paredes de las células; está comprendida entre

0% y 30% de contenido de humedad.- Agua de constitución: Es la que está adherida a las superficies de las partículas sólidas

por atracción molecular.● Densidad: La relación entre la masa de una pieza de madera con su volumen y se la expresa

en gr/cm3.La densidad denominada aparente, se refiere al conjunto de material leñoso, extractivos y espacios intercelulares que forman la estructura de la madera. La densidad o peso específico aparente varía de acuerdo con la estructura anatómica, en contraposición con la densidad real o peso específico real que se refiere únicamente al material leñoso y que tiene un valor aproximado de 1,50 gr/cm3 que es prácticamente constante para todas las especies.

● Contracción o retractibilidad: Se refiere a la propiedad que tiene la madera de modificar su volumen de acuerdo al contenido de humedad.Variación de Volumen: Una madera que contiene una humedad superior a la del punto de saturación de las fibras, no presenta el fenómeno de retractibilidad hasta el mencionado punto de saturación. A partir de ese punto, a cada perdida de humedad se produce una variación en las dimensiones y por ende en el volumen de la madera. Esta retracción o contracción sesa cuando el contenido de humedad alcanza el contenido hidroscopio con la humedad relativa del ambiente, y como la humedad del ambiente es variable, la madera acompaña estas variaciones hasta que por su vejez es prácticamente inalterable.

● Dilatación térmica: Esta propiedad física es casi independiente del peso específico, pero crece rápidamente con la humedad. En la práctica como la temperatura se relaciona inversamente con la humedad, los efectos producidos por ambos fenómenos se contrarrestan, lo que disminuye el efecto de la temperatura.

● Conductibilidad térmica: La madera es una mala conductora del calor debido a su estructura celular de numerosas celdillas de aire aprisionado y por su constitución química celulósica.

● Conductividad eléctrica: La madera bien seca es prácticamente un aislante para la corriente eléctrica, pero su resistencia decrece rápidamente si el grado de humedad aumenta. El peso específico es directamente proporcional a la resistencia y es mucho más fuerte en las maderas resinosas. En cambio, la impregnación con sustancias preservantes aumenta en gran proporción la conductividad eléctrica.

● Durabilidad: Es la propiedad que se valora en las maderas que han sido dejadas sin protección para resistir el ataque de organismos destructores. Esta propiedad está relacionada con la presencia de sustancias antisépticas naturales: Taninos, resinas, oleorresinas, etc., y la presencia de sustancias atractivas para los organismos destructores de la madera (Almidones, azúcares, etc.).

PROPIEDADES MECÁNICAS:

● Comprensión perpendicular al grano: La madera se comporta a manera de un conjunto de tubos alargados que sufrieron una presión perpendicular a su longitud; sus secciones transversales serán aplastadas y, en consecuencia, sufrirán disminución en sus dimensiones bajo esfuerzos suficientemente altos.

● Comprensión paralela al grano: la madera se comporta como si el conjunto de tubos alargados sufriera la presión de una fuerza que trata de alargarlos; su comportamiento a este tipo de esfuerzos es considerado dentro de su estado elástico, es decir mientras tenga la capacidad de recuperar su dimensión inicial una vez retirada la fuerza.

● Tracción perpendicular: La capacidad de resistencia, en reacción perpendicular al grano, es asumida básicamente por la lignina de la madera que cumple una función cementante ante las fibras. La madera tiene menos resistencia a este tipo de esfuerzo en relación con otros solicitantes.

● Tracción paralela al grano: La madera tiene gran resistencia a la tracción paralela a las fibras, debido a que las uniones longitudinales entre las fibras son de 30 a 40 veces más resistentes que las uniones transversales. Sin embargo, esta cualidad debe considerarse con sumo cuidado, pues los defectos de la madera tienen influencia negativa en la tracción paralela a la fibra.

● Corte o cizallamiento: El comportamiento al corte o cizallamiento de la estructura interna de la madera es semejante al comportamiento de un paquete de tubos que se hallan adheridos entre ellos; por esta razón en el caso de ‘’corte o cizallamiento paralelo al grano’’, el esfuerzo de corte es resistido básicamente por la sustancia cementante, es decir, la lignina, mientras que en el esfuerzo de ‘’ corte o cizallamiento perpendicular al grano’’ , son las fibras las que aumentan la resistencia al cizallamiento.La madera es mucho más resistente al corte perpendicular que al corte paralelo.

● Flexión: El comportamiento en flexión de una pieza de madera combina simultáneamente, los comportamientos a tracción, comprensión y corte, repitiéndose los mismos fenómenos anteriormente descritos.La madera es un material particularmente apto para soportar tracción y comprensión paralela, debido a su alta capacidad por unidad de peso.

5) Métodos de obtención de las maderas naturales.

Para la obtención de las maderas destinadas a la construcción de desarrollo; debe tenerse en cuenta que un árbol no cesa de crecer cuando ha alcanzado su altura máxima y su completo desarrollo; mientras esta vivo continúa aumentando de volumen por la agregación de nuevas capas anuales; cada año que transcurre se produce un cierto deterioro de su parte central. Tampoco debe demorarse el apeo hasta que un árbol empieza a dar señales de decadencia o vejez, porque entonces la madera habrá empezado a perder elasticidad y firmeza.

La mejor época del año para efectuar la tala es aquella en la que ha dejado de circular la savia, preferentemente en los meses de invierno, pues el apeo en verano favorece el desarrollo de hongos.

Existen diversos métodos para obtener la madera, que corresponde desde el corte de los árboles en su zona, el transporte al lugar donde serán cortados y acopiados, hasta su llegada a destino último, donde la madera será trabajada como producto final.

Las condiciones del terreno y los recursos económicos/humanos definirán el método usado para transportar el árbol desde donde fue talado hasta su transporte a destino.

Sistema de extracción con cable: Consiste en utilizar uno o más cables suspendidos para transportar los árboles desde la zona de corte hasta los puntos de carga. Es el sistema mas adecuado en zonas de dificil acceso y terrenos elevados, no se necesitan muchos operarios, pero conlleva elevados riesgos por las maquinas y sistemas mecanicos que se usan.

Sistema de extracción con globo aerostático: Mediante un sistema similar a la extracción con cable por fuerza mecánica, la utilización del globo aerostático proporciona elevar la carga y trasladarla por los cables hasta el punto de recolección. Se emplea en muy pocos lugares, y se necesita condiciones de alto beneficio y mano de obra especializada.

6) Productos obtenidos del procesamiento de un tronco

Del proceso por el que pasan los troncos podemos decir que se obtienen tres productos diferentes, el laminado, los tablones macizos de madera y los restos pequeños como astillas y aserrín.

7) Los tipos de madera que se pueden encontrar en el mercado son:

● Hoja: Es una lámina de madera muy fina de 0,6 mm de espesor o mucho más finas. Estas hojas se utilizan en la fabricación de los muebles más apreciados, dando el color y el veteado natural de la madera a los muebles. El consumo de madera fina natural se reduce

considerablemente con este sistema de hoja natural, resultando mucho más rentable que la realización de muebles con madera maciza. Algunas de las maderas que podemos adquirir en este formado de hojas son, entre otras, Nogal, Capelli, Roble, etc.● Contrachapados: Los tableros de contrachapado se realizan a partir de varias laminas

delgadas de madera llamadas chapas estructurales, que se unen entre sí por medio de encolados formando un tablero resistente y estable.

● Tableros de aglomerado: La aparición de estos tableros surge como necesidad de aprovechar la madera de escasa cálida, la que se destruye en partículas (Virutas) para después, por encolado y compresión, recomponerlas con las formas y características que se deseen. Este tablero así formado se puede recubrir con hojas de unas décimas de espesor, obteniendo al final un tablero de apariencia mejor que la propia madera maciza, y en muchos casos con mejores características que la propia madera maciza.

● Tableros de alma maciza: Son una variedad de los tableros contrachapados; el núcleo esta construido por listones de madera maciza, unidos pero sin encolar

● Tableros de fibra: Son similares a los aglomerados, con algunas pequeñas modificaciones, como el tipo de viruta utilizado para su fabricación es más fino y, por tanto, el tablero es más compacto; también se someten a mayor presión durante su fabricación, lo que les da una mayor densidad.

● Perfiles y molduras: Se suelen fabricar en madera maciza, aunque se está comenzando a utilizar actualmente los zócalos o rodapiés, que son una variedad de estas molduras, con madera de aglomerado forradas de hoja de materiales finos.

8) Procesos y herramientas para la elaboración de productos en madera

Trazado en la madera: medir y marcar es el procedimiento fundamental en todo trabajo con madera, de la precición y pericia de esta actividad van a depender las demas. Se pueden marcar lineas rectas con reglas y escuadra de carpintero, en el caso de buscar un línea perpendicular. Para realizar lineas paralelas a un borde, se empleará un Gramil. Es necesario contar con el borde cortado en forma recta, para una medición más precisa. Se pueden hacer circulos con un simple compas.

Labrar la madera: Consiste en rebajar o desbastar la superficie de la madera con fines de lograr un grosor específico o realizar algún calado. Para ello se utilizan herramientas manuales como Garlopa, escofina, cepillos y lijas. También se encuentran cepilladoras y lijadoras electricas para facilitar y acelerar el trabajo.

Cuando se necesita rebajar en forma considerable el espesor de la pieza de madera, se emplea una escofina. Sujetando bien la madera, se realizan pasadas con esta herramienta, que va gastando de forma grosera la pieza. Se obtendrá un resultado más prolijo, si se intercala la dirección de la escofina entre

pasadas.

En el lijado manual se recomienda utilizar un bloque de madera, para tener una superficie mas plana y firme. De esta manera no se siente tanta fatiga, y el trabajo se hace mas rápido. Es preciso dirigir la orientación del lijado con las vetas de la madera, para lograr un acabado más fino.

Serrado: La madera se corta con distintas herramientas y por distintos resultados. Cortes simples siguiendo la veta o en forma perpendicular a ella. Se corta a 45º obteniendo un corte en inglete, ideal

para hacer objetos con ángulos rectos, como un marco. Para llevar adelante este proceso usamos herramientas manuales como serruchos, segueta y sierras, y máquinas como la sierra circular, la sierra caladora, sierra vertical sin fin, maquina ingletadora/biseladora.

Cortar con el serrucho es la tarea más común y sencilla en todo el trabajo de carpintería. Se debe tomar la precaución de que la madera esté bien sujeta. Al momento de cortar, la hoja debe estar a 45 grados preferentemente, y con la mano que no se serrucha, se sujeta con firmeza la pieza de

madera.

Para realizar trabajos más artesanales y precisos, se utiliza una especie de sierra con una hoja de corta mas fina. Comúnmente llamada Segueta, se procede a calar manualmente una figura determinada trazada en la madera. Para lograr cortes internos, se hace una perforación por donde pasará la hoja de la sierra, y se volverá a calar por la figura.

Tallado: Para tallar la madera se emplean gramiles, formón, martillos y escofinas. El proceso trata de quitar material a un sólido de madera para formar figuras con relieves o hacer una caja para ensambles.

9) Agentes biológicos que atacan a la madera:

Bacterias: tienen poca importancia en relación a la madera.

Hongos: El más importante de los agentes destructores es el hongo azul que ataca al pino. Su acción está relacionada con el medio en el que trabaja la madera: el aire, en el agua, bajo tierra situaciones intermedias aire - tierra, aire - agua. La madera totalmente enterrada o sumergida, puede durar muchísimo. Los hongos para vivir requieren un sustrato que es la madera propiamente dicha, pero además agua, temperatura de 20 a 25 grados y oxígeno, ya que son aerobios. La destrucción se da en el caso de situaciones intermedias y se registra en el sector que está un poco por debajo y un poco por encima de las líneas que divide un medio de otro. Los hongos pueden estar latentes a temperaturas muy bajas y pueden atacar la madera cuando obtienen la temperatura adecuada. A mas de 60°C no resisten el calor y mueren. Lo destruyen la corriente eléctrica y determinadas sustancias que descomponen sus enzimas. Pueden atacar la madera desde el árbol en pie hasta una madera ya envejecida.

Insectos: Otro agente destructor importante, hay insectos que atacan la madera en pie, mientras que otros atacan las maderas viejas. Estos son los que producen la mayor destrucción.

Termitas: Comúnmente llamadas hormigas blanca.

Aves: Los pájaros carpinteros, aunque no tienen mucha importancia como destructores.

Moluscos o Crustáceos: En el caso de maderas que trabajan en agua de mar, como es el caso de los muelles.

10) Metodos para protección de la madera

Existen diversos métodos para proteger la madera, actualmente el mercado dispone de una gran cantidad de elementos distintos que nos servirán para lograr varias terminaciones y funciones.

Barniz: Es una pintura a base de aceites, de fácil aplicación y alta durabilidad. De todas las opciones es la más adecuada para cualquier madera, se aplica con pincel, estopa o soplete. Proporciona una gran

protección y puede ser combinado con tintes para lograr un color distinto al de la madera base. El inconveniente que tiene, es que demora mas en secar y estar listo entre mano y mano.

Laca: Es una pintura hecha a base de poliuretanos, tiene la particularidad de ser de secado rápido, debido al rápido evaporamiento de los diluyentes que se emplean para aplicarla. Proporciona un acabado resistente y suave al tacto, se aplica preferentemente con soplete.

Esmalte sintéticos y al agua: Son pinturas que aplican una capa de color a la madera, cubriendo sus vetas. Aportan una protección superficial a la madera, al mismo tiempo que color, se aplica con pinceles o sopletes. Es común emplearlos en maderas de baja calidad o paneles de MDF.

Aceites naturales: Se emplean desde la antigüedad para proteger a maderas en la intemperie, generalmente se usa aceite de lino o teka, es un elemento que penetra profundamente en las fibras de la madera, proporcionando protección contra la humedad y los insectos.

11) Ensamblaje de juntas

A tope - Ensamblaje a media madera

Ensamblaje por clavijas - Ensamblaje machiembrado

Ensamblaje de lengüeta postiza - Ensamblaje solapado

Ensamblaje cabeceado - Uniones en esquina y angulo - Ensambles en esquinas

12) Productos de terminación superficial

Para la terminación superficial de la madera se pueden usar los productos de protección anteriormente mencionados, combinados con tintes de madera, para obtener en un solo producto la protección más el color deseado. También encontramos productos mas especificos.

Cera para madera: estas ceras pueden realzar el color de madera, aun que no en gran medida, le dan un aspecto lustroso y brillante a los objetos. Se aplican en frío o siendo previamente calentado, con un trapo se va frotando la madera describiendo círculos y cubriendo la totalidad. No se recomienda su empleo en sillas o bancos, ya que el calor del cuerpo puede ablandar la cera y manchar la prenda de vestir.

13) Maderas argentinas

ANCHICO: Madera nacional, misionera, dura, pesada, con contra vetas, sin nudos, de gran peso y alta resistencia. Se emplea generalmente para tirantería, vigas, postes, escalones, umbrales, estructuras de techo, y usos de alta resistencia.

CANCHARANA: Madera nacional, aromática, de tonalidad muy fuerte, sin nudos, presenta un acabado fino y delicado. Se usa en muebles, estructuras pequeñas, instrumentos musicales, marcos de abertura y hojas de puerta.

GUATAMBÚ: Madera misionera blanca, sin nudos, semi dura. Muy utilizada en muebles que requieren resistencia, como camas y placards.

GUAYUBIRA: Madera de misiones, dura, sin nudos, de gran peso y alta resistencia. Dura, pesada, poco penetrable. Se usa como tirantería, vigas, postes, tutores, y otros usos de resistencia como elevadores y rampa para vehículos.

LAPACHO: Madera del monte, dura, veta fina y suave, de alta resistencia y gran peso. Se usa en umbrales, escalones exteriores e interiores, tirantes, estructuras de techo y marcos de abertura.

LAUREL: Madera del monte, semi dura, de tono verdoso, veta agradable y buena resistencia, peso intermedio. Se usa en puertas y ventanas macizas para exterior, estantes y repisas.

PARAISO: Madera semi-blanda, liviana, versatil, sin nudos y excelente acabado, buena resistencia y nobleza. Se usa en muebles y estructuras finas, marcos, aberturas, molduras y estantes, persianas y armarios.

PETERIBY: Madera misionera comparable en calidad, resistencia y versatilidad al roble, de presentación excelente y gran nobleza. Semi dura, semi pesada. Se usa principalmente en muebles y estructuras interiores de calidad

PINO PARANA: Madera nacional, de misiones y el sur. Blanda a semi dura, semi pesada. Medianamente nerviosa y de nudos pequeños. Tiene multiples usos, principalmente para tiranteria, tablas, estantes, aberturas y puertas placas.

SALIGNA: Madera nacional, de la mesopotamia, blanda, liviana al secarse, es la ,mas economica, posee pocos nudos. Por su bajo costo se usa generalmente sin estacionar, utilizada mayormente para construcciones, tiene usos múltiples.

14) Defectos que se pueden encontrar en la madera

Nudos: son alteraciones en la madera producidas por las ramas que van quedando englobadas en la madera del tronco a medida que va creciendo. La existencia de nudos, rebaja la calidad de la madera ya que dificulta trabajarla y facilita el agrietamiento.

Gema: En la madera escuadrada se da el nombre de gama a una falta de madera en la forma escuadrada con presencia de la corteza o superficie del tronco.

Goteras: Cuando se ha introducido agua por filtración en el interior del tronco.

Resquebrejamiento: Se produce por acción de sequías, heladas, o el sol que dilata y contrae violentamente la madera, inutilizan completamente la madera.

Pudrición: Conocido como pata de gallina y por lo general se presentan en forma de grietas radiales recubiertas de moho, con muy mal olor.

Colaña: consiste en una separación de dos capas contiguas de madera, producida por congelamiento de la saliva, paso de la nieve o acción del viento.

Fibras torcidas: se origina por la acción de fuertes vientos sobre árboles jóvenes.

Recalentamiento: Conocido como madera recalentada, consistiendo en una fermentación de la madera en el almacén por falta de ventilación.

Reviro: Es un alabeo oblicuo que presentan las tablas debido a que el tronco creció en forma de espiral. Esta madera tiende a continuar el movimiento del tronco, por lo que debe desecharse.

Carcoma: Es la acción producida por pequeños animales que destruyen la madera reduciendola a polvo; se reconoce por una serie de agujeros pequeños.

Caries: Madera podrida, reconociéndose en que la parte leñosa se transforma en un tejido de olor muy desagradable.

15) Utilización de la madera en productos industriales

Cuando se trata de productos industriales, estamos hablando de elementos demandados permanentemente en grandes cantidades, la utilización de la madera como materia principal para su fabricación puede resultar accesible y de fácil manipulación, pero las implicaciones medioambientales provocan un rotundo llamado de atención. Esta materia prima se explota a un paso acelerado, sin importar las regulaciones internacionales que pretenden controlarlas, no existen planes de reforestación al paso al que se extrae, y bien se sabe que toma varios años desde la plantación hasta el punto en que puede ser utilizado.

Distinto son, los productos industriales fabricados a partir de desechos y reciclaje de madera, como los tableros de partícula.