Como se ha estudiado en temas del método de proyectos, el ser humano idea y construye productos tecnológicos para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Para fabricar productos tecnológicos es necesario seleccionar los materiales apropiados para que dicho producto cumpla su función adecuadamente. Cada material presenta distintas propiedades que lo hacen más o menos útil en cada caso.
El material seleccionado debe tener las propiedades adecuadas para el producto tecnológico que se quiere construir. Ejemplo: utilizarías hierro pesado para construir la carrocería de un coche de F1?. En esta presentación, se estudiará la madera y sus derivados, sus propiedades, sus aplicaciones más importantes y las herramientas necesarias para su conformación.
La madera es un recurso natural que ha sido empleado por el hombre desde los primeros tiempos, primero como combustible para producir fuego, y más tarde para la fabricación de utensilios. En la actualidad, la madera, por sus propiedades características, es un material empleado con fines muy diversos como la construcción de edificios, fabricación de muebles, objetos artesanos, cartón, papel, etc.
La madera es una materia prima de origen vegetal que constituye los troncos de los árboles y arbustos. Está formada por fibras de celulosa que es una sustancia que conforma el esqueleto de los vegetales, y la lignina, que le proporciona rigidez y dureza. Por estas fibras circulan y se almacenan sustancias como: agua, resinas, aceites, sales, etc.
Si se tala un árbol se distinguen las siguientes capas: CORTEZA. Es la capa exterior y su misión es proteger al árbol vivo. CÁMBIUM. Es una fina capa de células especializadas que se encargan del crecimiento a lo ancho del tronco. ALBURA o ZONA BLANCA. Es la capa de células vivas por cuyo interior circula la savia. Es la capa de madera formada más recientemente y se le llama madera blanda porque se usa para trabajos de escasas exigencias mecánicas. DURAMEN O CORAZÓN. Es la zona interior del tronco y está formada por células muertas. La madera de esta capa es más dura, resistente y más oscura que la de la Albura. Se usa para trabajos de mayor calidad.
El color. Es debido a las sales, colorantes y resinas. Las maderas más oscuras son más resistentes y duraderas. La textura. Propiedad dependiente del tamaño de los poros. Condiciona el tratamiento posterior que debe recibir la madera. Las vetas. Se deben a la orientación y color de las fibras. La densidad. Es menor que la del agua por eso flota sobre ella. Oscila entre 0,3 y 0,9 g/cm3. A mayor densidad, la madera más resistente es. Buen aislante eléctrico, si está seca. Buen aislante térmico aunque es combustible y arde con facilidad. Es un material poroso, es decir, es capaz de absorber o exhalar humedad. A esta propiedad se le llama higroscopicidad. Estos cambios de humedad afectan a la madera provocando deformaciones en ella (hinchándose). Es renovable, es decir, es un recurso que nunca se agota. Es reciclable, es decir, que se puede reciclar. Es biodegradable, es decir, que se descompone de forma natural con el paso del tiempo.
Las transformaciones que sigue la madera desde que se tala el árbol hasta que se llega a sus formas comerciales son: Talado y poda. Actualmente se realiza con sierras mecánicas. Poda. En el lugar talado se eliminan ramas y raíces. del las Descortezado. Se le quita la corteza en una cadena de rodillos.
Despiece y troceado. Se lleva a cabo en la serrería. Los troncos se cortan en tablas de determinadas medidas. Para obtener láminas de madera se puede emplear el método del desenrollado o el del corte plano Secado. Se trata de eliminar el agua que contiene la madera para luego poderle dar los tratamientos necesarios. La madera seca es más duradera, ligera y no se deforma. Se puede llevar a cabo al aire libre o en hornos.
Maderas naturales: Maderas duras. Maderas blandas. Maderas prefabricadas: Contrachapado. Aglomerado. Fibras. Táblex
MADERAS NATURALES. Las maderas naturales se obtienen directamente de los troncos de los árboles, y se comercializan en forma de láminas, tableros y listones. Las maderas naturales se suelen utilizar para fabricar muebles, instrumentos musicales y en ebanistería, debido a su mayor calidad y mejor apariencia.
MADERAS DURAS. Esta clasificación no responde a criterios de dureza, sino al tipo de árboles del que se obtienen. Proceden de árboles de hoja caduca; es decir, en invierno se les cae la hoja. Crecen lentamente y su tronco es grueso. Tienen poca resina. Hay gran variedad de colores. Tienen mucha resistencia y son difíciles de trabajar. Son caros. Presentan las vetas apretadas.
Haya Castaño Caoba Roble Nogal Cerezo
MADERAS BLANDAS. Proceden de árboles de hoja perenne (nunca se le cae la hoja que tiene forma de aguja). Crecen rápidamente. Suelen tener colores claros y tienen los anillos muy marcados. Tienen las vetas más separadas que las maderas duras. Tienen mucha resina. Suelen ser maderas más ligeras y más fáciles de trabajar que las duras, ya que ofrecen menos resistencia.
Abedul Pino Abeto Tilo
Las maderas prefabricadas no se obtienen directamente de los troncos, sino que son obtenidas en fábricas a partir de restos de madera natural (cortezas, virutas, ramas, etc.). Son más económicas que las naturales. Son más fáciles de trabajar que las naturales No son atacadas por parásitos. Pueden tener cualquier tamaño, en cambio, si la madera es natural, el tamaño depende de lo grueso que sea el tronco del árbol.
Lo visto en la diapositiva anterior, serían las ventajas de las maderas prefabricadas sobre las maderas naturales. La desventaja sería, que presentan una peor apariencia y calidad que las maderas naturales.
Tableros de contrachapado. Se fabrican superponiendo (en oposición de veta) varias chapas de madera natural encoladas y prensadas. Son sensibles a los cambios de temperatura y humedad, lo que les hace curvarse y cambiar de grosor. Se usa en ebanistería, puertas, embalajes, marquetería, bricolaje, etc.
Tableros de aglomerado. Se fabrican mezclando virutas de madera con cola que posteriormente se prensan. Para mejorar su aspecto se recubren con una lámina de madera natural o de un plástico llamado melamina Es una madera barata y fácil de trabajar. Suele ser indeformable, pero frágil. Se usa para revestimientos de techos y tabiques, mobiliario, puertas, armarios, cajones, paneles aislantes en construcciones prefabricadas.
Tableros de fibras. Se obtienen de astillas de madera molidas, dando lugar a pequeños hilos leñosos que se unen con resina sintética. Esto les confiere una estructura uniforme y homogénea que les da un buen acabado, se pueden pintar y barnizar. Son muy resistentes a la humedad y no se pudren. Su superficie es muy pulida. Sin embargo, son tableros relativamente pesados. Se usa en revestimientos exteriores, para mobiliario de zonas húmedas (baños y cocina) Los tableros de fibras se fabrican con distinto grado de densidad: DM (densidad media) y DB (dendidad baja).
Táblex: fabricado a partir de restos de madera procedentes del aserradero, recortes,, etc. Se humedecen y se someten a alta presión y alta temperatura para unir las fibras con resinas. Es compacto, flexible, fácil de trabajar y barato. Se utiliza para fabricar partes traseras de muebles, fondos de cajones, traseras de portafotos, posters, etc
Tablas. Son de sección rectangular y cepilladas por ámbas caras. Tableros macizos. Formados por la unión de tablas, encoladas entre si por sus cantos. Chapas y láminas. Se obtienen por desenrollado de los troncos. Se venden en rollos de distinta anchura y espesor. Se emplean como revestimiento de otras maderas de peor calidad.
Listones. Son prismas rectos de sección cuadrada o rectangular y de gran longitud. Molduras y perfiles. Se obtienen a partir de listones a los que se le da una determinada sección. Se emplean generalmente para perfilar, recubrir y decorar. Redondos. Son cilindros de madera generalmente muy largos, y de diferentes radios. Listones Molduras Redondo
Para construir un objeto de madera se han de seguir una serie de operaciones ordenadas que requieren el manejo de determinadas herramientas. Las operaciones podemos verlas en el siguiente diagrama: MEDIR DESBASTADO, LIJADO Y LIMADO MARCAR Y TRAZAR TALADRAR SUJETAR UNIÓN CORTAR ACABADO
MEDIR. Entre las herramientas que podemos usar para medir sobre la madera encontramos: la regla, flexómetro, metro de carpintero Regla graduada Flexómetro Metro de carpintero
MARCAR Y TRAZAR La escuadra para trazar rectas paralelas y perpendiculares, el lápiz, el compás, el punzón para marcar un punto donde realizar una perforación, el gramil para trazar lineas paralelas al borde del tablero. Escuadra Compás Punzón Lápiz de carpintero Gramil
SUJECIÓN Para sujetar las piezas para trabajar se pueden usar tornillos de banco que se sujetan a la mesa de trabajo y consta de una mordaza cuya anchura podemos regular al girar una palanca, sargentos o gatos que sujeta las piezas a la mesa de trabajo o también sujeta dos piezas entre sí para pegarlas, tornillo de mano y abrazaderas que se usan para unir piezas circulares. Tornillo de banco Sargento Tornillo de mano Abrazadera
CORTE Y SERRADO; Para cortar madera se utilizan diferentes herramientas dependiendo de la dureza, del grosor de la madera así como del tipo de corte que vayamos a realizar. SERRUCHO UNIVERSAL. El serrucho universal está formado por una hoja metálica larga y flexible llena de dientes de corte y un mango para poder agarrarlo perfectamente. Aunque la hoja es flexible, debido a su gran ancho, está indicado para cortes rectos SERRUCHO DE PUNTA O AGUJA. Este serrucho se caracteriza por su hoja estrecha y está indicado para cortes curvos y rectos, y también para hacer cortes interiores. Es decir, cuando queramos recortar un trozo interior de un tablero este serrucho nos será de mucha utilidad.
SERRUCHO DE COSTILLA. Los serruchos de costilla se utilizan para cortes de precisión. La hoja suele ser más delgada que en los anteriores, y para que no flexe, se la dota de un refuerzo superior (costilla) con lo que el corte será perfectamente recto. Se utiliza mucho para ingletar listones, molduras, barras y rodapiés, ayudándose de una caja de ingletar o guía de ingletes (foto derecha). SIERRA DE MARQUETERÍA, DE ARCO O SEGUETA. Consisten en un arco metálico con mango que mantienen tensa una hoja de sierra muy fina. El arco lo hay de variadas formas y profundidades. Las hojas de sierra o pelos de segueta las hay de diversos gruesos y formas, para cortes rectos y cortes de curvas más o menos pronunciadas. Debido a la estrechez de la hoja no se puede afilar, y hay que cambiarla cada vez que se desafila o rompe. Se utilizan mucho para recortes complicados de tablas estrechas, generalmente contrachapados.
SIERRA DE CALAR. Cortan todo tipo de maderas. Hace cortes rectos, curvos, inclinados (inclinando la base). Su funcionamiento se basa en un pequeña hoja de sierra que sube y baja alternativamente y que es la que produce el corte. SIERRA CIRCULAR. La sierra circular esta indicada para hacer grandes cortes longitudinales. Tienen una guía paralela para hacer cortes paralelos al borde de un tablero, y también pueden hacer cortes biselados inclinando la base.
HERRAMIENTAS PARA LA MADERA HERRAMIENTAS DE CORTE El formón, trencha o escoplo es una herramienta manual de corte utilizada en carpintería. Se compone de una hoja de hierro acerado, con boca formada por un bisel, y mango de madera. Su longitud de mango a punta es de 20 cm aproximadamente. El ángulo del filo oscila entre los 2540º, dependiendo del tipo de madera a trabajar: madera blanda, menor ángulo; madera dura, mayor ángulo. Los formones son diseñados para realizar cortes, muescas, rebajes y trabajos artesanos artísticos de sobre relieve en madera. Se trabaja con fuerza de manos o mediante la utilización de una maza de madera para golpear la cabeza del formón.
DESBASTADO, LIJADO Y LIMADO: Con esta operación conseguimos dejar las superficies de las piezas listas para barnizar o pintar. Cepillado. Consiste en alisar las piezas con sucesivas pasadas de una hoja cortante. La herramienta que se utiliza es el cepillo que consta de un cuerpo de madera con una abertura donde lleva una cuchilla de acero que rebaja la pieza de madera.
Limado. Consiste en eliminar material con limas y escofinas. Escofinas; es un instrumento de acero con mango de madera o plástico. Tienen unos dientes triangulares más o menos separados que arrancan pequeñas virutas de madera. Limas: Presentan unas estrías más o menos separadas. Pueden tener diferentes secciones, triangulares, cilíndricas, planas, etc
Lijado. Consiste en eliminar material con lija. Se consigue un acabado más fino que con el limado. Papel de lija: consta de pequeños trozos de material abrasivo pegado a un soporte de papel. Existen papeles de grano grueso (numeración 100), de grano medio (numeración 180) y de grano fino (numeración 280). Lijadora eléctrica; funciona con electricidad. Lleva un papel de lija pegado a una superficie que mueve sobre la madera. Diferentes tipos de papel de lija
Taladrado. Consiste en perforar la madera con brocas o barrenas o berbiquies. Barrena Taladro Berbiquí
UNIONES. Las piezas se pueden unir de diferentes maneras: Pegado o encolado. Con cola de contacto, cola de carpintero o pegamento termofusible. Clavado. Con clavos o grapas. Atornillado. Con tornillos. Es una unión desmontable
Las fabricación industrial con madera se lleva a cabo con máquinas especializadas. MECANIZADO. Taladrado. Con taladros industriales o taladros de columna. Fresado. Con fresadoras (tupinadoras). Con las fresas se consiguen todo tipo de ranuras y muescas.
MECANIZADO. Torneado. Con tornos. Se consiguen piezas circulares. Lijado. Con lijadoras de cinta, de disco, de tambor, Cepillado. Con cepilladoras.
A partir de la pasta de fibras vegetales se elabora, después de procedimientos especiales, un material blanco en forma de hojas delgadas, el papel, que se emplea para diversos fines (escritura, impresión, embalaje, empaquetado...). Al ser un elemento básico de la comunicación y la información, ha repercutido de forma importante en la alfabetización y en la educación en todo el mundo. Después de mucho tiempo de elaboración manual, la primera máquina para la obtención de papel se inventó a principios del siglo XIX. Los mayores productores mundiales de papel se localizan en Estados Unidos, Canadá, Japón, Suecia y Finlandia. En la fabricación de este material se recicla el que ya se ha utilizado y también se emplean trapos de algodón y de lino.
INICIO DEL PROCESO Primeramente se descortezan los troncos y se trocean. El material limpio y troceado se introduce en un aparato con una presión y temperatura elevadas, donde se trata con sosa cáustica o sulfato de sodio o de magnesio. Estos disolventes eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa.
ETAPAS INTERMEDIAS El proceso se completa lavando, cribando, secando, filtrando y blanqueando el material hasta lograr as láminas de papel. La pulpa acuosa cae sobre una cinta de tela mecánica y circula por una serie de rodillos. Se recoge la mayor parte del agua que escurre. Unas bombas de succión situadas bajo la cinta aceleran el secado del papel. Un cilindro giratorio confiere una textura apropiada y dibuja unas marcas de agua que identifican al fabricante y la calidad. Dos rodillos cubiertos de fieltro extraen más agua de la tira de papel. Los siguientes rodillos prensan y alisan las superficies de papel. Unos rodillos calientes completan el secado. Posteriormente,se corta con cuchillas giratorias y se enrolla en bobinas, para después ajustarlo al tamaño necesario.
Otros materiales celulósicos son el cartón, que está constituido bien por una plancha gruesa de papel endurecido, o bien por un conjunto de varias hojas de papel superpuestas y adheridas que forman una sola hoja gruesa. De forma similar se fabrican otros materiales celulósicos como la cartulina, el papel de seda, etc. Se añaden determinadas sustancias, como ceras y tintes y se cambian las características como el color, la textura o la resistencia.
1. Qué es la madera? Cuáles son las sustancias que forman la madera y qué función tienen? 2. Nombra en la siguiente imagen las partes del tronco. Qué características tienes cada una? 3. Qué parte del tronco usarías para construir un estante que va a soportar mucho peso y cuál para construir una caja de embalaje de frutas?
4. Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas, en caso contrario indica por qué no lo son: - Las maderas más claras son más resistentes y duraderas. - El color de la madera se debe el tipo de moléculas de celulosa y de lignina. - Las vetas se deben a la orientación y al color de la lignina. - La madera es menos densa que el agua, por eso flota sobre ella. - Es un buen conductor del calor y de la electricidad. - Es combustible, por eso arde con facilidad. - Es un material reciclable, renovable y biodegradable. 5. Qué es la higroscopicidad?
6. Qué procesos se llevan a cabo desde la extracción de la madera de los bosques hasta la obtención de una tabla? 7. En cuánto a las maderas naturales, qué características generales diferencian las maderas duras de las blandas? Pon al menos tres ejemplos de cada una de ellas. 8. Qué ventajas ofrecen las maderas prefabricadas con respecto a las naturales? 9. Cómo están constituidos los tableros de contrachapado? Qué características tienen? 10. Cómo están constituidos los tableros de aglomerado? Qué características tienen? 11. Qué son los tableros DM? Qué aplicaciones tiene? 12. Qué es el Táblex? Para qué se usa?
13. Nombra el tipo de madera prefabricada que ves en las fotos: 14. En qué formas se puede comercializar la madera? Indícalas en las siguientes fotografías: 15. Indica en el siguiente diagrama cuáles son las operaciones que se llevan a cabo en la fabricación de un objeto de madera.
15. Nombra las siguientes herramientas e indica la operación en la cuál se usan:
16. Describe brevemente el proceso de fabricación del papel. 17. Qué otros materiales celulósicos se pueden fabricar a partir de la madera?