TEMA 5. LA MADERA La madera es la parte sólida y rígida que constituye el tronco de los árboles; se ha utilizado durante miles de años como combustible, como material para fabricar utensilios y armas, para la construcción de viviendas y embarcaciones, y en los últimos tiempos también se utiliza como materia prima para fabricar el papel. 1. NATURALEZA DE LA MADERA Haciendo un corte transversal en el tronco de un árbol distinguimos las siguientes partes: Médula: Es la zona central del tronco, la madera más vieja, sin humedad de gran dureza y cohesión. Posee escasa resistencia, por lo que, generalmente, no se utiliza en la obtención de madera. Duramen, corazón o madera propiamente dicha: En esta zona, la madera es seca, dura, consistente y de color más oscuro. Es la parte del tronco que proporciona la madera más dura y de mejor calidad. Albura, leño o madera joven: Es la madera en periodo de elaboración, poco consistente, porosa y con un alto porcentaje de agua. De esta zona también se aprovecha la madera, aunque ésta es más clara y menos resistente que la madera extraída del duramen. Cambium: Es una capa fina que sigue a la albura. Tiene como función la formación de la nueva madera en el tronco del árbol. Corteza: Es la capa más exterior del tronco. Protege a la planta de las agresiones externas. Anillos de crecimiento: el número de anillos refleja la edad del árbol. Corresponden a los crecimientos de primavera y otoño, las capas de primavera son más claras y las de otoño más oscuras. Radios medulares: del corazón del tronco salen unos radios que se encargan de llevar la savia a la periferia. 1
2. OBTENCIÓN DE LA MADERA La madera de los árboles ha de sufrir un proceso de transformación para poder utilizarse. El proceso desde la extracción de la madera de los bosques como materia prima hasta la obtención de tablones como material que ha de ser trabajado se compone de las siguientes fases: 1. Tala o corte: Consiste en talar el árbol de la explotación forestal. Generalmente se realiza con hachas, sierras o sierras mecánicas. 2. Desramado o poda: Se eliminan todas las ramas para dejar el tronco limpio y preparado para ser evacuado de zona. 3. Troceado: Los troncos se cortan a una medida adecuada para ser transportados. 4. Transporte: Los troncos deben de ser transportados al aserradero. El transporte se puede realizar en camiones, por ferrocarril, o mediante los ríos. 5. Aserrado: Una vez llegan los troncos al aserradero se realizan las siguientes operaciones: - Descortezado: Se elimina la corteza de los troncos. - Serrado: Consiste en despiezar el tronco para obtener tablas y tablones de diferentes grosores y longitudes. - Clasificación: Las tablas y tablones se clasifican según calidad y medidas. 6. Secado: Para que la madera no se pudra ni se deforme, es necesario secarla antes de utilizarla. Existen 2 métodos para secar la madera: -Secado natural: Consiste en apilar la madera de forma que el aire pueda circular a su alrededor. -Secado artificial: La madera se seca en un almacén cerrado en el cual se hace circular aire caliente. 7. Distribución y comercialización: La madera obtenida se comercializa a los grandes almacenes, industrias y talleres de carpintería. 2
3. PROPIEDADES DE LA MADERA Las propiedades de la madera dependen de muchos factores: Tipo de árbol, condiciones ambientales y del terreno en el cual han crecido, edad y composición de la madera, proceso de secado, etc. Sin embargo, de forma general la madera posee las siguientes propiedades: BAJA DENSIDAD: La densidad es la relación entre la masa y el volumen de los cuerpos ( ) La unidad de densidad en el SI (Sistema Internacional) es Kg/m 3 más g/cm 3. pero se maneja Aunque cada madera tiene su propia densidad, en general siempre es menor que la densidad del agua, por lo cual la madera flota en el agua, razón por la cual se ha usado para la fabricación de embarcaciones. En 3
general entre mayor es la densidad de una madera mayor es su dureza. BAJA DUREZA: La dureza es la oposición que presenta un material a ser rayado por otro más duro que él. Aunque la dureza depende del tipo de madera, generalmente la madera es más blanda que los metales y los materiales pétreos y cerámicos. RESISTENCIA A ESFUERZOS: Esfuerzos son las fuerzas que aparecen en los elementos cuando están sometidos a otras fuerzas y cargas. Tracción: un elemento está sometido a un esfuerzo tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aumentar su longitud, es decir, a de estirarlo. Los tirantes (tensores) de un puente. La resistencia a la tracción en la madera es buena en la dirección longitudinal (misma dirección de la veta) y mala en la dirección transversal (perpendicular a la veta). Compresión: Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Por ejemplo las columnas que soportan las cubiertas. La resistencia a la compresión es mejor en la dirección transversal que en la longitudinal. Flexión: Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre que tiendan a doblarlo. Por ejemplo, el tablero de un puente cuando pasa un camión. él cargas La resistencia a la flexión en la madera es mayor en la dirección transversal. Cizalla o cortadura: Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla, es decir, desplazar una sección con respecto a la otra. Por ejemplo, las tijeras cortando el papel. 4
Torsión: Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo, es decir, hacen girar una sección respecto a la otra. Por ejemplo, cuando giramos el pomo de una puerta Es una de las propiedades más importantes a la hora de elegir una madera u otra es su capacidad para resistir esfuerzos. BAJA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: la conductividad eléctrica es la capacidad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. La madera es mala conductora de la electricidad, por ello se hacen con ella mangos de herramientas. BAJA CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA: la conductividad térmica es la capacidad que presenta un material para transmitir calor. La madera en conduce bastante mal el calor, por lo que la madera es buen aislante del calor. BAJA DILATACIÓN TÉRMICA: al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un material debido al aumento de temperatura. La madera, al ser calentada, aumenta muy poco su tamaño, en relación a otros materiales como por ejemplo los metales. CONDUCTIVIDAD ACÚSTICA: Es la capacidad de un material para conducir el sonido. La madera tiene una buena conductividad acústica, es decir, transmite bien el sonido, razón por la cual se utiliza para fabricar instrumentos musicales. LA MADERA ES HIGROSCÓPICA, es decir, absorbe la humedad del medio ambiente, hinchándose, razón por la cual muchas puertas rozan en el suelo después de haber llovido. Cuando el clima es cálido la madera vuelve a ceder esa humedad al medio ambiente, volviendo a su tamaño normal. RESISTENCIA A CONDICIONES AMBIENTALES: Aunque la madera no se oxida, es atacada por los agentes externos, como el sol y la lluvia, y también por plagas e insectos, como por ejemplo la carcoma. PROPIEDADES ECOLÓGICAS: La madera es un material reciclable y biodegradable. 5
4. LA VETA DE LA MADERA Las líneas y las formas que quedan a la vista en una pieza de madera, son las que comúnmente conocemos con el nombre de vetas. Las vetas indican el sentido de orientación de las fibras, y tienen gran importancia al trabajar la madera, ya que la madera tiene más resistencia y flexibilidad en la dirección de las vetas. Por eso decimos que la madera es un material ortotrópico, es decir sus propiedades cambian según la dirección en la que se le apliquen los esfuerzos. Cada madera tiene su veta característica, algunas más juntas, otras más separadas, algunas más marcadas, otras menos, etc. Pero debemos de tener en cuenta que la madera se trabaja (cepillar, lijar, barnizar, etc.) siempre en el sentido de la veta. 5. TIPOS DE MADERA Existen una gran variedad de maderas, tantas como especies de árboles. Sin embargo, las maderas de uso técnico las podemos clasificar en: Maderas duras: Proceden de árboles de hoja caduca. Normalmente su crecimiento es muy lento y contienen poca resina. Suelen tener colores más oscuros y mayor densidad que las maderas blandas. Son maderas duras el roble, la haya, el arce, el fresno, el cerezo, el nogal, la caoba, el olivo, el castaño, el ébano, etc. Maderas blandas: Las maderas blandas proceden, en general, de decir, árboles de hoja perenne. Las maderas blandas son más ligeras, resinosas y de colores más claros que las maderas duras. Son también más baratas y fáciles de trabajar. Algunos ejemplos son el pino, el abeto, el chopo, e álamo, el abedul, la balsa, el tilo, etc. 6
6. OPERACIONES Y HERRAMIENTAS PARA TRABAJAR LA MADERA MEDICIÓN Y TRAZADO: medir (tomar y anotar las medidas de las dimensiones del objeto que se desea fabricar) y marcar y trazar (trazar con lápiz sobre la madera la silueta del objeto a construir). Es una de las fases más importantes en el trabajo con la madera. Un error puede estropear todo el trabajo y además es preciso aprovechar el material al máximo para no talar árboles innecesariamente. Flexómetro o metro Instrumento para medidas longitudinales. Está formado por una cinta metálica graduada que se enrolla en espiral mediante un mecanismo. Metro de carpintero Dispone de un mecanismo que permite plegarlo y desplegarlo fácilmente. Escuadra metálica Sirve para marcar líneas paralelas y perpendiculares y comprobar ángulos de 90º. Gramil Se utiliza para marcar líneas a una determinada distancia del borde de la madera. Punzón o lezna: Punta que se usa para hacer marcas sobre la madera, que indican el punto donde se quiere taladrar Compás de puntas Sirve para marcar líneas curvas o circunferencias en la madera. 7
Lápiz de carpintero Útil imprescindible para el trazado sobre la madera Regla graduada Plantilla rectangular graduada en milímetros, empleada para la medición y el trazado del líneas rectas. SUJECIÓN: antes de cortar, debemos sujetar adecuadamente el material para trabajar con seguridad y precisión. Tornillo de banco Anclado sobre el banco de trabajo nos facilita la sujeción de tablas largas y poco pesadas. Consta de dos mandíbulas, una fija y una móvil. La parte móvil se mueve mediante un tornillo sin fin y aprisiona la pieza con la parte fija Sargento o gato Instrumento formado por dos topes: uno fijo y otro deslizante, que se emplea para la sujeción de piezas recién encoladas o para fijar piezas a la mesa de trabajo. CORTE O ASERRADO: sujeta ya la pieza comenzamos a cortar. Serrucho Herramienta usada para la realización de cortes sobre madera. Existen varios tipos según el tipo de corte a realizar: Universal se emplea para cortar piezas de mayor grosor. De costilla se utiliza para cortes rectos y precisos De punta se emplea para cortes curvos. 8
Segueta o Sierra de marquetería Dispone de un bastidor para mantener en tensión la sierra o pelo y un mango para sujetar la herramienta. Se usa para cortes de piezas finas Sierra de calar Herramienta eléctrica con motor acoplado a una hoja de sierra que con movimiento de vaivén corta la madera. HERRAMIENTA DE CORTE TIPO DE MADERA TIPO DE CORTE Serrucho Maderas gruesas Recto, sin precisión Serrucho de costilla Maderas gruesas Recto, con precisión Serrucho de punta Maderas gruesas Recto y curvo Segueta Maderas finas Recto y curvo con precisión DESBASTAR: sirve para eliminar el material sobrante del corte de la pieza. Se diferencian distintos tipos de desbastado: LIMAR (se eliminan las astillas de un corte dejando un acabado basto) y LIJAR (alisa dejando un acabado fino) LIMAR: Escofinas y limas Herramientas de hierro que permite acabar de perfilar el contorno de una pieza de madera. Las primeras tienen dientes más grandes y realiza la operación de desbastado. Barra con dientes en su superficie y un mango de madera. Se agarra con las dos manos, una en el mango y la otra en el extremo de la barra y se desliza sobre la madera LIJAR: Papel de lija Pliegos de papel con granos de diferente grosor (partículas de materiales abrasivos pegadas) para alisar superficies. Se empieza por el papel de grano grueso y se acaba con el de grano fino. 9
TALADRAR: hacer agujeros en la madera Taladro de mano o berbiquí Herramienta manual empleada para la realización de agujeros en madera. Consiste en una manivela, que sirve para hacer girar una broca alojada en el portabrocas. Barrena Útil que se emplea para realizar pequeños agujeros que sirven de guía para taladrar o introducir tornillos. Compuesto por un mango de madera y una punta helicoidal que permite retirar la madera que se va cortando Taladro eléctrico Un motor que hace girar la broca, con lo que se consigue mayor velocidad con menor esfuerzo. BROCAS La broca es una barra de acero templado, de tal forma afilada por un extremo, que al girar pueda penetrar en un cuerpo y cortar pequeñas porciones llamadas virutas. Existen diferentes tipos de brocas en el mercado para cada material y tamaño de agujero. TALLAR Y REBAJAR: si se desea vaciar de material ciertas partes del objeto. Formón Se utiliza en la madera para realizar muescas, levantar capas más o menos finas y para dar forma a las piezas 10
Escoplo Se utiliza para abrir agujeros rectangulares Gubia Se usa para hacer rebajes en la madera. Se diferencia del escoplo en que su hoja es curvada Mazo de carpintero De madera golpea el mango de las herramientas anteriores UNIR: para unir dos piezas de madera se utilizan diversas técnicas y diferentes herramientas. HERRAMIENTAS DE UNIÓN POR CLAVADO Unión con clavos Martillo de peña En uno de sus extremos tiene forma de cuña estrecha para clavar pequeños clavos en lugares de difícil acceso Martillo de uña Además de clavar permite extraer clavos haciendo palanca con la uña Tenazas y alicates Sirven para quitar clavos, sujetar y cortar 11
HERRAMIENTAS DE UNIÓN POR ATORNILLADO Unión con tornillos que presenta una ventaja a la unión con clavos y es la posibilidad de desunir las piezas fácilmente. Destornillador Se usa para enroscar y desenroscar tornillos. Puede ser plano o de estrella Llaves Se usan para apretar y aflojar tornillos y tuercas. Las hay de muchos tipos (fija, inglesa, de tubo, Allen, etc.) HERRAMIENTAS PARA UNIÓN POR ENCOLADO Pistola de encolar Máquina eléctrica que utiliza barras de pegamento termofusible. Cola: adhesivo líquido Las más utilizadas son la cola blanca y la cola de contacto ACABADOS: se realiza para proteger la madera y mejorar su aspecto. Se realiza con brocha o pincel. Teñido: Tintes para intensificar el color de la madera o darle el tono deseado. Tintes al agua y al alcohol Barnizado: El barniz es una mezcla de resinas y un disolvente que se evapora durante el secado de la madera. Cambia la sensación al tacto de la madera. Pintado: Pinturas al agua o con disolventes que cubren la madera con una película. 12
7. UNIONES EN MADERA La unión de distintas piezas de madera pueden ser fijas o desmontables. Uniones fijas mediante clavado, pegado con pistola de pegamento termofusible, encolado y ensamblado y las uniones desmontables con tornillos. UNIONES FIJAS Uniones clavadas: Consiste en unir las piezas mediante clavos. Se sujeta el clavo con los dedos se le dan golpes suaves en su cabeza hasta introducirlo ligeramente. Después se retira la mano y se dan golpes más fuertes. Los clavos deben de atravesar las fibras de la madera perpendicularmente, no deben situarse dos clavos alineados para evitar que se abra la madera y cuando queremos introducir un clavo grueso, debemos hacer un agujero previo para evitar que se agriete. Los clavos pueden variar en longitud, grosor y tipo de cabeza. Uniones mediante pegado con pistola termofusible: Nos permite pegar rápidamente una vez que está caliente. Se utiliza para pegar superficies pequeñas. 13
Uniones encoladas: El encolado es una operación que sirve para unir las piezas mediante un compuesto que se llama cola. Para encolar se debe tener en cuenta que: - Las superficies han de estar limpias, sin barnices ni pinturas. - Las piezas deben de estar a presión mientras se seca la cola. Para ello se pueden utilizar sargentos. Uniones ensambladas: Los ensambles son las uniones de piezas de madera haciendo que una de ellas encaje con la otra. Hay multitud de ensambles distintos, entre los más usados están: Ensamble con clavijas o espigas: sobre las piezas que se quiere unir se realizan unos taladros, las clavijas se colocan como elementos de unión encoladas entre ambas piezas. Caja y espiga: sobre una de las piezas se hace un rebaje (caja), se encola la otra pieza y se ensambla. Machihembrado: sobre una de las piezas se hace un rebaje a lo largo del canto (hembra) y en la otra un saliente (macho), se encolan y se unen por sus cantos. Cola de milano: las dos piezas al unirse encajan como piezas de un puzle, se usa mucho para unir cajones 14
Uniones atornilladas: Consiste en unir las piezas mediante clavos, tornillos o tirafondos. Para atornillar se elige el destornillador adecuado a la ranura del tornillo, se coge la empuñadura con una mano y se hace girar en el sentido de las agujas del reloj. Tornillos para madera o tirafondos, se trata de piezas de metal de sección cilíndrica que disponen de una rosca helicoidal que acaba en punta y una cabeza de formas variadas. Pernos, son tornillos que permiten la colocación de tuercas. Se utilizan cuando las uniones son desmontables 8. TRANSFORMADOS DE LA MADERA Los transformados de la madera son tanto las maderas artificiales como los derivados de la madera. MADERAS ARTIFICIALES En los últimos años, se han desarrollado las maderas prefabricadas, que se obtienen a partir de cualquier tipo de madera. Estas maderas tienen muchas ventajas: Son fáciles de trabajar, se pueden conseguir en una amplia gama de medidas y acabados, no son atacadas por parásitos y económicamente resultan más rentables. La mayoría de ellas están elaboradas con restos de maderas, lo que contribuye a la protección del medio ambiente. Se destacan las siguientes: Contrachapado: Se fabrica a partir de un número impar de capas finas de madera pegadas con cola entre sí y colocadas de tal manera que las fibras de una capa sean perpendiculares a las fibras de la capa siguiente. Así se consigue más resistencia y uniformidad del material. http://www.youtube.com/watch?v=9vsaxim1bxw 15
Aglomerado: Se obtiene mezclando virutas y restos de madera triturada con colas especiales y comprimiéndolas. Luego pueden ser recubiertos por una lámina fina de madera o plástico para proporcionarle un mejor acabado. http://www.youtube.com/watch?v=9cqxhk7jjla Tableros de fibras o DM (densidad media): Se obtienen a partir de partículas o fibras de madera con una resina sintética, todo comprimido a alta prensión y temperatura. Tienen una textura fina y uniforme, con cantos perfectos Aglomerado Contrachapado Prensado o de fibras DERIVADOS DE LA MADERA Papel: fina capa de fibras vegetales entrelazadas entre sí formando un paño que tiene la propiedad de ser resistente, perdurable en el tiempo, higroscópico, ligero y aislante del calor y la electricidad. Proceso de fabricación: 1.- Se descorteza el árbol y se separa la celulosa de los otros componentes de la madera. Para ello se tritura la madera y se mezcla con gran cantidad de agua. Obteniéndose pasta de papel. 2.- Se añaden productos químicos para blanquear la pasta y se reparte de forma homogénea sobre una rejilla para escurrir el agua. 3.- Finalmente se pasan por unos rodillos calientes para secar la lámina y se enrolla formando bobinas de papel. Cartón: se obtiene a partir láminas gruesas de pasta de papel o por pegado de varias capas. La forma comercial más común es el cartón ondulado, formado por una lámina de papel interior con forma de ondas, reforzada por dos exteriores lisas que son adheridas por cola. 16
La disposición de estas láminas da al cartón ligereza y resistencia, haciéndole idóneo para envases y embalajes. ACTIVIDADES DE REFUERZO Y AMPLIACIÓN Contesta a las siguientes preguntas después de ver los documentales en estos enlaces http://www.youtube.com/watch?v=tyrk86sc0lo&gl=es&feature=related&hl=es http://www.youtube.com/watch?gl=es&hl=es&v=o7mqr2dfn68 PAPEL 1. Para fabricar una tonelada de papel, Cuántas toneladas se necesitan de madera? 2. Indica los componentes y porcentajes del papel. 3. Qué finalidad tiene la quema de la corteza? 4. Explica el proceso de lavado que se indica en el video. 5. A qué temperatura se lava? 6. Indica que sustancia utilizan para el blanqueo del papel. 7. Qué concentración de agua tiene al final del proceso de fabricación el papel? 8. Cuánto pesa una bobina? 9. Qué extensión tiene el papel enrollado en una bobina? 10. Para qué se utiliza el papel que se fabrica en esa empresa? CAJAS DE CARTÓN 1. De qué tres elementos básicos consta las cajas de cartón? 2. Qué ingredientes forman la cola empleada? Por qué se utilizan esos y no otros? 3. Cómo se denomina la forma especial que tiene la lámina central? 4. Por qué se utiliza papel parcialmente reciclado para realizar la lámina central? 5. Qué dispositivo o dispositivos de corete se utilizan? 6. Una vez cortados los cartones se pasa a otra máquina donde se apilan. Cómo se llama esa máquina?, cuántos cartones apila de una sola vez?. Qué velocidad tiene la máquina? 7. Explica el proceso de estampado. En Tecnoweb, de Santiago Madrid Mota repasamos el tema de "La madera", de la unidad didáctica de Materiales".http://www.iesalquibla.net/TecnoWeb/madera/madera_index.htm actividades sobre la madera 17
1. Dibuja el corte transversal de un árbol e indica cuales son las partes que se pueden apreciar. 2. Qué proceso llevarías a cabo desde la extracción de la madera de los bosques hasta la obtención de una tabla de madera? 3. Qué parte del tronco utilizarías para construir una estantería que va a soportar mucho peso? Y una caja de embalaje para guardar frutas? 4. Indica si las siguientes afirmaciones acerca de la madera son verdaderas. En caso contrario, explica por qué no: a) Es un buen conductor del calor y de la electricidad. b) Es un aislante acústico. c) Es un material reciclable, biodegradable, renovable. 5. Qué características generales diferencian a las maderas duras de las blandas? 6. Cómo están construidos los tableros contrachapados? Qué son los tableros DM? 7. Mira a tu alrededor y localiza cinco objetos que estén elaborados con maderas prefabricadas. 8. Reflexiona sobre las ventajas que ofrece la utilización de maderas prefabricadas con respecto a las maderas naturales. 9. Describe brevemente el proceso de fabricación del papel. 10. Nombra y dibuja los distintos tipos de herramientas para unir piezas mediante clavado y atornillado. 11. Qué es la higroscopicidad? 12. Qué es la hendibilidad? 13. Qué diferencia existe entre tala y poda? 14. Cómo se transportan los troncos de madera hasta la serrería? 15. Por qué en el secado natural de la madera se dejan espacios libres cuando se almacenan los tableros? 16. Nombra los útiles y herramientas para medir, trazar y marcar y cortar 17. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas; en caso contrario, explica por qué no los son: a) Los serruchos se utilizan para cortar maderas de grandes dimensiones con poca precisión. b) Con la segueta se pueden realizar cortes tanto rectos como curvos. 18. Para qué se utiliza el formón? Investiga acerca de otras herramientas con la misma utilidad. 19. Qué es un berbiquí? Para qué sirve? 20. Qué es una escofina? Explica sus características principales. 18