TEMA "LA MADERA"

LA MADERA COMO MATERIAL TECNOLÓGICO

1. LA MADERA. CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES.

1.1 La Madera

Materia prima de origen vegetal que constituye la parte sólida y rígida que se encuentra bajo la corteza del tronco y ramas principales de los árboles.

Está constituida por Celulosa (polímero natural de glucosa) en un 50%,  Lignina en un 30%, y otras sustancias (resinas, almidón, taninos, azúcares, sales minerales, etc.) en un 20%.

Examinando el corte transversal de un tronco, distinguimos cinco partes (fig 1):



-         Médula o meollo: zona central del tronco, es más esponjosa que el resto de capas. No nos interesa como madera.

-         Duramen: rodea a la médula, formando la mayor parte del tronco. Es la madera propiamente dicha, constituida por los tejidos que han alcanzado el máximo desarrollo y consistencia.

-         Albura: rodea al duramen, y se trata de madera en estado de consolidación. Por ella viajan la mayoría de los vasos que transportan la savia.

-         Cambium: capa muy delgada que envuelve a la albura, es la zona de producción de nuevas células en capas concéntricas paralelas al eje principal.

-         Corteza: tejido que recubre el cambium, sirve de protección.

En el corte transversal podemos observar los Anillos de Crecimiento  que nos indican la edad del árbol, así como algunos periodos climáticos (si están muy juntos indican un periodo de sequía, y si están separados un periodo de lluvias). En cada anillo observamos la zona más ancha y clara de la madera de primavera alternando con la más estrecha y oscura de la madera de otoño. El corte radial y tangencial de los anillos de crecimiento da lugar a las vetas. Los nudos son zonas del tronco donde se ha formado una rama.

1.2 Clasificación

Las maderas se pueden clasificar según distintos criterios:

Si consideramos el grupo de vegetales productores de madera tenemos:

-         Coníferas: árboles de madera blanda, se trabajan con facilidad.  

-         Frondosas: árboles de madera dura, pesada y más difícil de trabajar. Las secciones radiales y tangenciales son de bellísimo aspecto.

Atendiendo a su dureza se clasifican en:

-         Maderas Duras: proceden de árboles de hoja caduca, crecimiento lento y con poca resina, son las más numerosas, presentan los anillos de crecimiento muy cercanos entre sí, y pocos nudos. Entre las del país tenemos, el boj, el castaño, el cerezo, el nogal, el olivo, la encina, el roble, etc. Se utilizan para fabricar muebles, puertas, ventanas, embarcaciones, toneles, mangos de herramientas, instrumentos musicales,etc

-         Maderas Blandas: proceden de árboles de crecimiento rápido, generalmente coníferas, suelen ser de colores claros, presentan anillos de crecimiento más separados entre sí. Son ligeras y fáciles de trabajar. Entre las del país tenemos, el abedul, el álamo, el tilo, el abeto, el ciprés, el pino carrasco, pino de Canarias, etc. Se utilizan para fabricar muebles, embarcaciones, postes, embalajes, papel, contrachapados, etc.

Entre las maderas exóticas tenemos, la caoba, el ébano, la teka, etc.

1.3 Propiedades de la Madera

La madera es uno de los materiales más usados gracias a: a) ser un recursos abundante y renovable debido a su origen vegetal; b) ser un material agradable a los sentidos por su olor, color y suavidad; c) trabajarse con facilidad, sin tener que usar máquinas o procesos muy complicados;...

Entre las Propiedades Sensitivas destacamos:

-         Color: muy variable de una especie a otra, depende de la composición química. En general las maderas duras suelen tener un color más oscuro que las maderas blandas.

-         Textura: propiedad que depende del tamaño de los vasos. La madera con fibras grandes (crecimiento rápido) tienen una textura basta o áspera, mientras que las maderas con fibras pequeñas (crecimiento lento) tienen una textura fina.

-         Veteado o “aguas”: dibujos que aparecen en al cortar los anillos de crecimiento y los radios medulares. Hay maderas con veteados muy marcados, como en el abeto, y maderas sin veteado, como el ébano.

-         Olor: propiedad relacionada con la composición química de la madera, es muy característica de cada especie. Algunas son muy olorosas como el sándalo, el alcanforero, el palo rosa. Además constituye un indicador del estado de la madera.

Entre las Propiedades Físicas destacamos:

-         Higroscopicidad: al ser un material poroso, la madera tiene la capacidad de absorber o desprender humedad, según la humedad ambiente. Cuando el grado de humedad ambiente es mayor que el de la madera, ésta pierde humedad, las células disminuyen de volumen y la madera se contrae. En caso contrario, la madera absorbe agua, las células aumentan de volumen, y la madera se hincha.

-         Aislante eléctrico y térmico: la madera seca es un buen aislante eléctrico y térmico, aunque arde con facilidad.

Las Propiedades Mecánicas, relacionadas con su capacidad de soportar esfuerzos de Compresión, Tracción, Cizalladura, Torsión, Flexión, Impactos, etc., destacamos:

-         Resistencia al choque de un cuerpo duro: mayor en el sentido axial de la fibras, que en sentido transversal.

-         Dureza: resistencia que presenta la madera a ser penetrada por otro cuerpo, o a ser trabajada. Relacionada con la cohesión de las fibras, cambia con el secado.

-         Compresión: la mayor resistencia se presenta en sentido axial o de testa, y la menor perpendicular a las fibras.

-         Flexibilidad: capacidad que tiene la madera de doblarse sin romperse.

-         Hendibilidad: propiedad de hendirse o partirse en el sentido de las fibras. Son más proclives aquellas maderas que poseen fibras largas y carentes de nudos.

-         Anisotropía, distinto comportamiento de la madera según que se trabaje en un sentido u otro: axial, transversal, tangencial…..

Entre las Propiedades Ecológicas de la madera destacamos que es un material renovable, reciclable y biodegradable.

2. OBTENCIÓN DE MADERAS EN BRUTO.

Los árboles útiles son los de edad media: ni demasiado jóvenes, al tener la madera excesivamente blanda, sensible al ataque de insectos, formación de grietas y pandeo; ni demasiado viejos, porque pueden tener el duramen enfermo o podrido. Los árboles en pie, pero muertos, no se utilizan porque su madera es quebradiza, sin elasticidad, ni consistencia.

La explotación forestal se realiza, en muchas ocasiones, en bosques con árboles previamente plantados, debiéndose realizar una repoblación para mantener el bosque.

El apeo o tala: se realizará entrado el otoño y antes de la llegada de la primavera, al ser en este periodo nula la actividad de la savia, siendo por ello, más difícilmente atacable por los insectos, y siendo más fácil separar la corteza de la albura.

La poda, descortezado y transporte: Una vez cortado el árbol, se le quitarán las ramas, la corteza, lo que facilita su transporte a los almacenes, donde se depositarán y secarán durante el invierno, para trabajarlos en primavera o verano.

Aserrado: se divide el tronco para obtener tablas, intentando que las pérdidas sean las mínimas posibles. El aserrado se puede realizar con distintos tipos de sierra como por ejemplo, la sierra alternativa, la de cinta, la circular o con rodillos. También puede realizarse de distinta forma:

El Lavado: consiste en sumergir la madera en balsas de agua para que al introducirse agua en la madera ésta desplace la savia, que tardaría luego mucho más que el agua en evaporarse en el secado. Reduce el tiempo de secado en 1/3. Además de extraer sustancias, como los taninos que tienen otras utilidades técnicas.

El Secado: Consiste en eliminar la mayor parte del agua presente en la madera verde, depositándose en la madera las sustancias disueltas en ella. De esta forma se evita el ataque de la madera por hongos que pudren la madera, cambiando su textura, su color y debilitándola. Además se evitan deformaciones (pandeo) y variaciones en su tamaño. El secado puede ser:

-         Secado natural al aire libre: aunque da buenos resultados, requiere mucho tiempo y espacio. El apilado de los tableros será lo más abierto posible para mejorar la circulación del aire, lo que beneficia el secado. El sol acelera el proceso, pero puede causar grietas, por lo que se requiere cubrir los tableros con una cubierta impermeable que proteja del sol y de la lluvia.

-         Secado artificial: Se trata de utilizar aire caliente, o fuego indirecto, abaratándose los costes de almacenamiento y eliminando el riesgo de descomposición de las sustancias azucaradas por los hongos y el ataque de insectos. También se evita las grietas superficiales y el pandeo, siempre que no se realice excesivamente rápido.

Preparación de Formas Comerciales: La madera natural se prepara en diferentes formas comerciales: tableros, listones, molduras, varillas cuadradas y redondas, etc. Finalmente, para evitar el ataque de los insectos, así como también la proliferación de hongos, hay que tratar la madera con sustancias protectoras, como el sulfato de cobre, el cloruro de zinc, la creosota, el aceite de linaza, etc.

3. DERIVADOS DE LA MADERA

3.1 Maderas prefabricadas

Se trata de un material inalterable, de buen comportamiento mecánico en distintas direcciones, y no sujeto a las deformaciones causadas por el calor y la humedad. Entre estos materiales tenemos:

-         Tableros Contrachapados: formados por un número impar de planchas de madera encoladas entre sí, de tal forma que sus fibras se cruzan perpendicularmente.

-         Aglomerado de partículas de madera: formado por partículas de madera encoladas a presión en una proporción de 90% partículas y 10% cola-resina. Tiene la ventaja de que se pueden fabricar tableros de las dimensiones que se desee; no son atacables por mohos, parásitos, etc. gracias a la resina; y tienen igual dureza en todas sus partes, etc.

-         Tableros Chapados: formado por una base de aglomerado de partículas, o de madera de inferior calidad, y encolado sobre ella una chapa de madera fina de ebanistería, que se obtienen desenrollando los troncos.

-         Tableros laminados plásticos: sobre unos tableros contrachapados, o de aglomerado de partículas se fija una capa de material plástico como poliuretano, PVC, melanina, etc. que imita a madera. Tienen la ventaja de no cambiar de dimensiones por humedad y temperatura; alta resistencia al desgaste; fácil de limpiar; fácil de cortar; etc.

-         Tableros de Fibras: se fabrican a partir de maderas que han sido reducidas a sus fibras básicas. Pueden tener diferente densidad según la presión que se aplique en su fabricación, por ejemplo, los tableros de densidad media, o DM.

3.2 Materiales Celulósicos

Para la fabricación del papel y el cartón suelen emplearse árboles de crecimiento rápido y madera blanda, como el eucalipto. Se obtienen a partir de la fibras de celulosa de la madera, mezcladas con colas y otros aditivos para blanquear o dar consistencia.

Para su fabricación, se descorteza los troncos, se trituran y se desmenuzan, obteniéndose una pasta de fibras que recibe el nombre de pulpa. Según el tratamiento que reciba, se obtendrán tableros de fibras o grandes bobinas de papel o cartón:





4. TRABAJO CON LA MADERA

4.1. Técnicas para dar forma a la madera

Una vez seleccionada la pieza de madera, comenzaremos a darle la forma deseada. Veamos algunas técnicas de trabajo con madera:

Antes de cortar una pieza de madera se debe trazar o dibujar el contorno de la misma sobre el tablero o el listón correspondiente. Para trasladar las medidas se marcan con un lápiz afilado. Para ello usamos lápices, escuadras, reglas graduadas, compases, etc.

Para cortar piezas de madera, previamente marcadas, o para contornearlas según un dibujo dado, utilizaremos la sierra más adecuada para cada caso, debiendo estar los dientes de ésta perfectamente triscados y limados:

-         El serrucho para piezas grandes y el corte no requiere gran precisión.

-         La sierra de costilla para cortes precisos y rectos, y cortes de listones.

-         La segueta para realizar contornos irregulares en tableros delgados.

La pieza que se ha de aserrar se inmoviliza rígidamente por medio del tornillo de banco, de gatos, etc., siendo conveniente poner “almohadillas” en contacto con la madera (restos de chapón, de madera, etc.), para evitar muescas, y mientras aserremos iremos comprobando continuamente que la hoja de la sierra se mantiene perpendicular a la superficie de la pieza (usando, si se requiere, escuadra). La sierra se utiliza formando un ángulo de inclinación, el filo cortante, con la superficie de la pieza (no al ras), entre 45º y 60º; asiendo fuertemente el mango de la sierra, pero nunca empujándola, ya que ello provoca que se “atasque”. También cogeremos la pieza con la mano en caso de que se produzcan vibraciones, pero nunca en el sentido y en el plano de corte.

Cuando una pieza de madera se corta o se cepilla, el grado de dificultad que nos encontramos es mayor cuando se trabaja perpendicularmente a las vetas, al través, que cuando se trabaja paralelo a las vetas, al hilo.

El limado es una operación por la que se arranca material de una pieza, con el fin de dejarla en la forma y dimensión requerida. Para el desbaste se utiliza la escofina, para el pulido, la lima, y para el pulido final, previo al barnizado, se utiliza las cuchillas, y el  papel de lija para madera, que los hay de distinto granulado según su función, utilizándose un taco de madera como soporte de la lija.

Para efectuar orificios en piezas de madera podemos usar una barrena, si se trata de tableros delgados, o un taladro con  la broca de diámetro adecuado. Las brocas para madera terminan en punta para encajarse en la piezas antes de perforarla.

4.2. Técnicas para unir piezas de madera

Cuando queremos unir varias piezas de madera para construir una pieza mayor o una estructura rígida se utilizan distintos tipos de uniones.

Para proyectar y ejecutar correctamente una unión se requiere un buen conocimiento del tipo de madera que se trabaja, de sus cualidades y defectos, y de los esfuerzos a los que estará sometido, ya que la estructura donde más “sufre” es en las uniones.

Para unir piezas de madera podemos servirnos de:

a) Métodos Mecánicos, como son: a) Clavos: elementos cilíndricos de acero (caña) acabados en punta, que elegiremos en función del tipo de madera y del esfuerzo al que van a estar sometidos, y que sujetan las piezas por rozamiento, por lo que es conveniente fijarlos oblicuamente; b) Tornillos: piezas de acero que constan de un aparte cilíndrica (caña) y otra cónica (cuerda); c) Grapas: piezas de chapa delgada plegada en forma de U, con las patas terminadas en punta.

b) Métodos Tradicionales, los cuales requieren un trabajo previo en las piezas a unir mediante rebajos, sesgos, ranuras, escopladuras, espigas, etc. Cuando estas uniones se realizan en ángulo se denominan Ensambles, y cuando se realiza en los extremos de las piezas de madera para obtener piezas más largas se denominan Empalmes. Finalmente los Acoplamientos permiten unir tablas por sus caras o por sus cantos (lo más habitual). Estos métodos de unión, en ocasiones se refuerzan con los métodos mecánicos.

Los Métodos Tradicionales de unión requieren preparar entrantes y salientes en los piezas a unir. A la unión se le añade cola blanca para inmovilizar las piezas, que deben permanecer unidas y sujetas a presión durante el tiempo que tarde en secar la cola, para lo que nos serviremos de gatos o sargentos, controlándose los ángulos, y corrigiendo éstos con unos golpes de martillo o maza, o bien disponiendo los apretadores con una inclinación.

c) Herrajes: son piezas metálicas con las que se decora, se refuerza o se asegura un objeto. Se fijan a la madera mediante tornillos, por lo que el montaje es desmontable. Las bisagras unen dos piezas entre sí, permitiendo el giro entre ellas, como en el caso de puertas. Las escuadras y las placas de unión (rectas, con forma de L, o de T), mantienen en una posición fija a las piezas de madera y les sirven de refuerzo. Los cierres y tiradores sirven para abrir y cerrar tapas y cajones.

4.3. Acabados y tratamientos de la madera

El acabado o tratamiento de la superficie de la madera es el trabajo final que se realiza en toda pieza de carpintería o ebanistería. Se trata, ante todo, de proteger la madera contra toda influencia exterior que puede perjudicarla, mediante el tratamiento con pinturas y otras materias afines (barniz, cera, etc.). Estos recubrimientos protectores, que no influyen sobre la estructura de la madera, aumentan la duración de la misma, y facilitan el conservar su buen aspecto.

Los tratamientos que nos llevan al acabado final los podemos organizar en el siguiente orden:

-         Coloración de la Madera: Se trata de dar a la madera la coloración que se desee, lo cual se realiza con tintes. El teñido modifica el color de las maderas, pero no cambia el aspecto de las fibras. Los tintes se preparan mediante colorantes que se disuelven en el disolvente (agua, alcohol, aguarrás, benzol, bencina, aceites, etc.). Los colorantes pueden ser extracto de vegetales, productos químicos, etc. Debe tenerse en cuenta que la testa absorbe más tinte que los cortes longitudinales; y unos tipos de madera más que otros (las frondosas son más fáciles de teñir que las resinosas,..).

-         Sellado de la Madera: tiene como finalidad conseguir uniformidad en toda la superficie, eliminando defectos o diferentes absorciones. Se utilizan selladores como los tapaporos.

-         Encerado de la Madera: Para el caso de objetos que no deben llevar mucho brillo, para superficies planas y grandes, tallas, etc. se recomienda realizar un encerado de la superficie, lo que ayudará a preservar la madera. Se trata de aplicar una capa de cera, sustancias parecidas a las resinas. Para su aplicación se suelen disolver las ceras en esencia mineral (trementina o aguarrás).

-         Barnizado de la Madera: Se trata de aplicar capas delgadas de barniz sobre la superficie de la madera, que se solidifican dando lugar a una superficie lisa, continua, incolora y brillante, que protege la pieza de los agentes atmosféricos.  Los barnices están constituidos por resinas, gomas o ceras disueltas en aceites secantes o en disolventes volátiles, y materias colorantes. Según el disolvente tenemos barnices al aceite, barnices volátiles, barnices lacas y barnices celulósicos.

En el siguiente enlace podéis encontrar más información, vídeos, etc.:

http://www.aulatecnologia.com/ESO/SEGUNDO/teoria/madera/madera.htm