Materiales de Madera

1
UNIDAD I
Materiales para Obra Gruesa
CLASE Nº 7
LA MADERA

TAM-1201. Taller de Materiales. Profesor Juan Francisco Vega Salas. CLASE Nº 07. 2
LA MADERA
Se llama madera a la parte sólida, sin corteza,
proveniente del tronco y las ramas de un árbol, es
un tejido vascular que se presenta en todos los
vegetales superiores.
RAICES
TRONCO
CORONA o
COPA
Evolución Histórica del Uso en Construcción:

La madera se compone principalmente de:
* Celulosa.
* Lignina.
* Minerales.
* Productos extraíbles.
Y contiene una gran cantidad de agua (20 a
60% del peso).
LA MADERA
Un tronco está formado
por la médula, el
durámen, la albura, lo
que en conjunto se
denominada xilema, y
la parte activa del árbol
donde se encuentra el
cambium, el floema y la
corteza.

ESPECIES MADERERAS
Las especies forestales se clasifican en dos grandes grupos:
* Latifoliadas (frondosos de hoja caduca).
* Coníferas (resinosos de hoja perenne).

ESPECIES MADERERAS
Nativas:
• Raulí.
• Coigüe.
• Lenga.
• Tepa.
• Roble.
• Mañío.
• Alerce.
• Araucaria.
Foráneas:
• Pino Insigne.
• Eucalipto.
• Pino Oregón.
• Roble Americano.
• Fresno.
• Cerezo.
• Haya.
• Mara.
• Cedro.
• Roble boliviano.
Según su origen, las especies madereras se pueden clasificar en nativas y
foráneas:

EL PROCESO FORESTAL
•Plantación y cuidados del bosque.
•Tala de los árboles y transporte hasta los aserraderos.
•Aserrado de los troncos.
•Conservación de la madera.
•Obtención de la materia prima para distintos elementos.
La industria de la madera comprende:

TIPOS DE BOSQUES

PRODUCTOS

CARACTERÍSTICAS
La resistencia de la madera está ligada a su
dureza, y ésta con su densidad. Así tenemos
maderas duras a blandas.
La madera es un material que resiste bien los
esfuerzos de compresión y tracción, y fue por
mucho tiempo el único que servía para salvar luces
(vigas).
El origen de las cualidades o defectos que posee
una pieza de madera aserrada pueden
determinarse a partir del árbol de donde proviene.
El conocimiento sobre la naturaleza de la madera,
características y comportamiento, es necesario
para establecer y efectuar un buen uso de este
material.

CARACTERÍSTICAS

PROPIEDADES DE LA MADERA
La madera es un
material…
• Biológico.
• Anisotrópico.
• Higroscópico.
Material Biológico: La madera tiene enemigos naturales, es
inflamable y combustible por lo que hay que tener ciertas
precauciones para su uso correcto y así garantizar su durabilidad.
Material Anisotrópico: El comportamiento físico y estructural de la
madera NO ES HOMOGÉNEO, depende de la dirección de la carga
respecto de la dirección de las fibras de la pieza.
Material higroscópico: Tiene la capacidad de captar y ceder
humedad en su medio, proceso que depende de la temperatura y
humedad relativa del aire. Este comportamiento es el que determina
y provoca, cambios dimensionales y deformaciones en la madera.

PROPIEDADES FÍSICAS
1) CONTENIDO DE HUMEDAD.
La estructura de la madera puede
almacenar una gran cantidad de
agua. Esta se encuentra como
agua ligada, (savia embebida),
en las paredes celulares, y como
agua libre, en el interior de las
cavidades celulares.

Cuando la madera tiene un contenido de humedad bajo el punto de
saturación de las fibras (menor al 28%), se habla de madera seca.
Sin embargo, para ser utilizada como material de construcción,
específicamente con fines estructurales, el contenido de humedad
debe ser inferior al 15%.
El punto de equilibrio de la madera depende fundamentalmente
de la especie, la temperatura y la humedad relativa del ambiente,
como se ve en el siguiente cuadro:

2) DENSIDAD DE LA MADERA.
Es una de las características físicas más importantes, ya que está
directamente relacionada con las propiedades mecánicas y
durabilidad de la madera.
En la madera, por ser higroscópica, la masa y el volumen varían con
el contenido de humedad; resulta importante expresar la condición
bajo la cual se obtiene la densidad.
Según la norma chilena NCh 176/2 existen las siguientes
densidades de la madera:
* Densidad Anhidra.
* Densidad Normal.
* Densidad Básica.
* Densidad Nominal.
* Densidad de Referencia.

3) CONTRACCIÓN Y EXPANSIÓN DE LA MADERA.
El secado de la madera, por debajo del punto de saturación de la fibra (PSF),
provoca pérdida de agua en las paredes celulares, que a su vez produce
contracción de la madera. Cuando esto ocurre, se dice que la madera
“trabaja”.
Las dimensiones de la madera comienzan a disminuir en los tres ejes ya
descritos, siendo la contracción tangencial mayor que las otras.

4) PROPIEDADES ELÉCTRICAS.
La madera anhidra es un excelente aislante eléctrico, propiedad que
desmedra a medida que aumenta el contenido de humedad.
5) PROPIEDADES ACÚSTICAS.
La madera puede cumplir un rol acústico importante como aislante
ya que tiene la capacidad de amortiguar las vibraciones sonoras.
6) PROPIEDADES TÉRMICAS.
Depende:
• La conductividad térmica.
• El calor específico.
La combinación de estos dos aspectos en la madera, la hacen un
material que absorbe calor muy lentamente.
Con respecto a la dilatación térmica, su efecto es bastante menor,
sin ser despreciable, valores que aproximadamente representan 1/3
del acero y 1/6 del aluminio.

SECADO DE LA MADERA
Con el fin de obtener la humedad adecuada para su uso, la madera
debe ser secada. Existen dos tipos de tratamientos de secado:
1) Secado al aire.
2) Secado en horno.

PROPIEDADES MECÁNICAS
Las propiedades mecánicas de la madera miden la capacidad o
aptitud para resistir fuerzas externas.
Debido a que las células que componen la estructura de la madera
tienen una orientación preferente en la dirección del crecimiento del
tronco, las propiedades mecánicas de la madera depende de la
dirección de aplicación de la carga. Esta característica se denomina
anisotropía.
Es así como existe la dirección paralela a
las fibras, la dirección radial y tangencial a
las fibras. Estas últimas dos también se
denominan perpendicular a las fibras.
Debido a la anisotropía de la madera, los
ensayos para determinar las propiedades
mecánicas se realizan en diferentes
direcciones.

Compresión paralela
a las fibras
Compresión perpendicular
a las fibras
Flexión estática Cizalle simple
Tracción paralela a las fibras Tracción radial Extracción de un clavo
ENSAYOS:

Los valores de las propiedades mecánicas de las principales especies
madereras utilizadas en construcción se presentan en la tabla:
Especie
Peso
seco
gr/c
m3
Flexión
kgf/cm2
Compresión kgf/cm2 Tracción axial
kgf/cm2
Cizalle
kgf/cm2Axial Normal
spf srf Ef spc src Ec spn srn spt srt Et srt trr
Pino
Insigne
0,35 198 390 71.540 105 162 67.000 60 133 718 913 117.000 78 70
Álamo 0,30 200 378 512.000 92 169 65.400 19 43 367 577 70.200 51 41
Roble 0,55 650 850 123.500 338 472 131.000 80 - - - - - 120
Coihue 0,60 527 814 105.800 250 455 113.000 96 228 480 832 91.900 136 100

COMERCIALIZACIÓN
La madera más utilizada para la construcción
es la madera aserrada, o sea, aquella que
se corta longitudinal al sentido de la fibra del
tronco, que se pueden presentar en diversas
formas y tamaños.
Su producción comienza con el proceso de
reaserrado, donde los troncos o basas son
cortadas en piezas menores que se
comercializarán.

La madera se puede aserrar de
un rollizo en dos formas:
1) Radialmente a los anillos de
crecimiento del tronco,
obteniéndose madera
cuarteada (A).
2) Tangente a los anillos de
crecimiento, obteniéndose
madera floreada (B).
El aserrador calcula el
aprovechamiento de la madera
en cada tronco, con esto se
reduce a unas pocas piezas
rectangulares llamadas basas
(> 10”).
COMERCIALIZACIÓN

CLASIFICACIÓN
POR ASPECTO:
Se efectúa considerando la apariencia de la madera como principal requisito
de acuerdo al uso a que ella se destine.
Las normas NCh 175 y 178 establecen los posibles defectos a considerar en
la madera.
Las maderas estructurales se
clasifican en GRADOS: Selecto (GS),
Primero (G1) y Segundo (G2) en
consideración a los defectos y fallas.
Para la apreciación del número y
extensión de los defectos, se
considera el canto o cara con
mayores deficiencias.

La madera tiene dos dimensiones: la menor denominada canto (espesor), y
la mayor llamada cara (ancho). Estas dos dimensiones se llaman escuadría,
y se mencionan siempre en ese orden.
De acuerdo a la Norma Chilena 174 of.85, las unidades empleadas en las
maderas son:
COMERCIALIZACIÓN
• Las dimensiones nominales de espesor y ancho de una pieza de
madera, que se expresan en milímetros (mm) enteros.
• La longitud de una pieza de madera, que se expresa en metros con
2 decimales.
• El volumen de una pieza de madera, que se expresa en metros
cúbicos (m3) con 5 decimales.
A pesar de esto aún tenemos la costumbre de especificar la madera en bruto
en pulgadas (“).
Lo mismo pasa con su volumen, donde ocupamos dos unidades: la pulgada
maderera y el pie maderero.

El precio de las maderas está referido a la unidad de volumen:
Pie maderero: Equivale a un trozo de tabla de 1 pulgada de espesor,
por un pie de ancho y 1 pie de largo (1 pie = 30cm).
Pulgada maderera: Es 10 veces mayor que el pie maderero, y
corresponde a una tabla de 1 pulgada de espesor, por 10 pulgadas de
ancho y 12 pies de largo (3,60m).
COMERCIALIZACIÓN

NOMENCLATURA
La madera se clasifica según la norma
chilena, por especie, grado estructural
(defectos), escuadría (Ancho y Espesor) y
largo, grado de elaboración y grado de
secamiento.
Ejemplo: Pino Insigne, G2, de 1"x4"x
3.60m, machihembrado seco.
Los nombres para señalar las piezas de
madera están referidos a sus tamaños
aproximados:
Listones.
Tablas.
Tablones.
Cuartones.
Basas.
Tablas de tapa.

MADERA ELABORADA
Se llama madera bruta o simplemente aserrada a la que se corta de troncos
y basas y se utiliza tal cual, sin mayor grado de intervención.
La madera elaborada es la madera preparada en mayor grado, a través de
distintos procesos como el cepillado, machihembrado, moldurado, etc.
1) Madera Cepillada. Es la pieza de madera alisada con máquina cepilladora
en una o varias de sus caras o cantos.
Las piezas de madera, expresada en
dimensiones nominal, se puede establecer
o especificar en tres tamaños de escuadría:
Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca

ESPESORES Y ANCHOS NOMINALES PARA MADERA ASERRADA Y MADERA CEPILLADA
Dimensiones en milímetros
DN
e × a
Espesor x ancho
Madera 50 63 75 88 100 125 150 175 200 225 250
13 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
11 x 48
10 x 45
8 x 41
11 x 60
10 x 57
8 x 53
11 x 73
10 x 69
8 x 65
11 x 86
10 x 82
8 x 78
11 x 98
10 x 94
8 x 90
11 x 123
10 x 118
8 x 114
11 x 148
10 x 142
8 x 138
11 x 173
10 x 166
8 x 162
11 x 200
10 x 190
8 x 185
11 x 223
10 x 214
8 x 210
11 x 248
10 x 235
8 x 230
19 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
18 x 48
17 x 45
14 x 41
18 x 60
17 x 57
14 x 53
18 x 73
17 x 69
14 x 65
18 x 86
17 x 82
14 x 78
18 x 98
17 x 94
14 x 90
18 x 123
17 x 118
14 x 114
18 x 148
17 x 142
14 x 138
18 x 173
17 x 166
14 x 162
18 x 200
17 x 190
14 x 185
18 x 223
17 x 214
14 x 210
18 x 248
17 x 235
14 x 230
25 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
22 x 48
21 x 45
19 x 41
22 x 60
21 x 57
19 x 53
22 x 73
21 x 69
19 x 65
22 x 86
21 x 82
19 x 78
22 x 98
21 x 94
19 x 90
22 x 123
21 x 118
19 x 114
22 x 148
21 x 142
19 x 138
22 x 173
21 x 166
19 x 162
22 x 200
21 x 190
19 x 185
22 x 223
21 x 214
19 x 210
22 x 248
21 x 235
19 x 230
38 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
38 x 48
36 x 45
33 x 41
38 x 60
36 x 57
33 x 53
38 x 73
36 x 69
33 x 65
38 x 86
36 x 82
33 x 78
38 x 98
36 x 94
33 x 90
38 x 123
36 x 118
33 x 114
38 x 148
36 x 142
33 x 138
38 x 173
36 x 166
33 x 162
38 x 200
36 x 190
33 x 185
38 x 223
36 x 214
33 x 210
38 x 248
36 x 235
33 x 230
50 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
48 x 48
45 x 45
41 x 41
48 x 60
45 x 57
41 x 53
48 x 73
45 x 69
41 x 65
48 x 86
45 x 82
41 x 78
48 x 98
45 x 94
41 x 90
48 x 123
45 x 118
41 x 114
48 x 148
45 x 142
41 x 138
48 x 173
45 x 166
41 x 162
48 x 200
45 x 190
41 x 185
48 x 223
45 x 214
41 x 210
48 x 248
45 x 235
41 x 230
63 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
60 x 60
57 x 57
53 x 53
60 x 73
57 x 69
53 x 65
60 x 86
57 x 82
53 x 78
60 x 98
57 x 94
53 x 90
60 x 123
57 x 118
53 x 114
60 x 148
57 x 142
53 x 138
60 x 173
57 x 166
53 x 162
60 x 200
57 x 190
53 x 185
60 x 223
57 x 214
53 x 210
60 x 248
57 x 235
53 x 230
75 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
73 x 73
69 x 69
65 x 65
73 x 86
69 x 82
65 x 78
73 x 98
69 x 94
65 x 90
73 x 123
69 x 118
65 x 114
73x148
69x142
65x138
73 x 173
69 x 166
65 x 162
73 x 200
69 x 190
65 x 185
73 x 223
69 x 214
65 x 210
73 x 248
69 x 235
65 x 230
88 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
86 x 86
82 x 82
78 x 78
86 x 98
82 x 94
78 x 90
86 x 123
82 x 118
78 x 114
86 x 148
82 x 142
78 x 138
86 x 173
82 x 166
8 x 162
86 x 200
82 x 190
78 x 185
86 x 223
82 x 214
78 x 210
86 x 248
82 x 235
78 x 230
100 Aserrada verde
Aserrada seca
Cepillada seca
98 x 98
94 x 94
90 x 90
98 x 123
94 x 118
90 x 114
98 x 148
94 x 142
90 x 138
98 x 173
94 x 166
90 x 162
98 x 200
94 x 190
90 x 185
98 x 223
94 x 214
90 x 210
98 x 248
94 x 235
90 x 230
TABLA DE EQUIVALENCIA ENTRE DIMENSIONES NOMINALES Y DENOMINACIÓN COMERCIAL
DN (mm) 13 19 25 38 50 63 75 88 100 125 150 175 200 225 250
DC (adimen) 1/2 3/4 1 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4 5 6 7 8 9 10

VENTA AL PÚBLICO
La industria ha generado códigos de colores para distinguir el
grado de elaboración y humedad de la madera aserrada:
Verde Madera con +30% humedad
Rojo Madera Volumen
Amarillo Aserrada seca
Amarillo claro Cepillada 4 caras seca en cámara
Naranjo Dimensionado seca en cámara
Azul Estructural (seca en cámara)

DEFECTOS DE LA MADERA
Existen una serie de variables, relacionadas con la
estructura natural de la madera, que pueden afectar
sus propiedades mecánicas y que se califican como
defectos de la madera.
Recibe este nombre cualquier irregularidad física y/o
química de la madera, afectando los aspectos de
resistencia o durabilidad, determinando generalmente
una limitante en su uso o aplicación.
La norma NCh 993 (Madera – Procedimiento y
criterios de evaluación para clasificación), establece
10 niveles de defectos (A a la J), de la madera en la
clasificación por aspecto.
Se distinguen los defectos propios de la madera y
los defectos por manipulación de la madera, (los
cuales influyen al clasificarla por aspecto y por
resistencia).

DEFECTOS PROPIOS
Los defectos propios más incidentes sobre las propiedades de resistencia y
durabilidad son:
Nudos sueltos Rajaduras Bolsillo de resina Grietas
Eje inclinado Acebolladura Médula. Canto muerto

DEFECTOS POR CORTE
Veremos los defectos típicos de la madera aserrada generados durante su
período de corte:
1) Escuadría irregular.
2) Marca de sierra.
3) Cepillo desgarrado.
4) Cepillo ondulado.
5) Cepillado incompleto.
6) Depresión por cepillado.
7) Marca de astillamiento.
8) Mancha de procesamiento.
9) Quemado.

DEFECTOS POR SECADO
Veremos los defectos típicos de la madera aserrada generados durante su
período de secado (NCh 173 Madera - Terminología general):
1) Arqueadura.
2) Acanaladura.
4) Encorvadura.3) Torcedura.

AGENTES DESTRUCTORES
La madera es un material orgánico que tiene ciertos enemigos naturales que la
pueden afectar en distinto grado e incluso destruirla.
Dentro de los enemigos de la madera podemos contar:
AGENTES BIÓTICOS AGENTES ABIÓTICOS
Bacterias
Hongos
Insectos
Roedores, Aves y
Moluscos
Agua - Humedad
Rayos UV
Efecto Hielo - deshielo
Fuego
La madera no siempre es susceptible de ser atacada en cualquier condición,
existiendo soluciones arquitectónicas y protectores que permiten evitar estos
ataques y que garantizan su durabilidad.

AGENTES BIÓTICOS
1) HONGOS. Para que los hongos se desarrollen y subsistan se requieren de
ciertas condiciones como temperaturas entre 3º a 50ºC, humedad de la
madera entre el 20% y el 140% y una fuente de oxígeno suficiente para su
subsistencia
Al existir las condiciones descritas el
ataque biológico es factible, pudiendo
producir alteraciones de importancia en la
resistencia mecánica de la madera o en su
aspecto exterior.
Existen hongos que sólo cambian el color
de la madera, como la mancha azul y el
moho, pero no la dañan.
El peligro mayor radica en los hongos de pudrición, que se alimentan de la
pared celular de la madera causando pérdida de resistencia severa. Existe
la mancha blanca (se come la lignina), la mancha parda (se come la
celulosa).

AGENTES BIÓTICOS
2) INSECTOS. En el ambiente existe una gran cantidad de insectos que usan
la madera para reproducirse, habitar y alimentarse de la celulosa (insectos
xilófagos). El daño producido puede ser debido a sus larvas, orugas o adultos,
que penetran en la madera abriendo galerías.
Dentro de éstos destacan:
Coleópteros.
Termitas.

AGENTES ABIÓTICOS
1) Agua y Humedad Atmosférica. La humedad atmosférica produce
deterioro por los cambios repetidos de dimensiones que se suscitan en las
capas superficiales de las piezas que se encuentran a la intemperie
(cualidad higroscópica de la madera).
Sin protección. Con protección.
2) Rayos U.V. El espectro ultravioleta de
la luz descompone la celulosa, acción
lenta en un primer momento y que solo
afecta a los primeros milímetros de la
superficie, capa que sirve de protección
al resto.
3) Efecto Hielo – Deshielo. La humedad contenida en las cavidades
celulares se congela, aumentando el volumen de las fibras leñosas en estado
verde, produciendo daño acumulativo.

AGENTES ABIÓTICOS
4) Fuego. La madera es inflamable y combustible, aunque prácticamente
ningún material puede tolerar indefinidamente el fuego sin presentar
deterioro.
La reacción al fuego de las maderas depende de:
*Espesor de la pieza de madera.
*Contenido de agua de la madera.
*Densidad de la madera (especie).
Se inflama, en circunstancias favorables, a aproximadamente 275° C
siendo importante el tiempo durante el cual es calentada.

PROTECCIÓN DE LA MADERA
Todos estos agentes nocivos para la madera pueden ser tratados y
prevenidos de forma de reducir y prácticamente eliminar el riesgo de
deterioro.
Para proteger a la madera, se somete a diferentes tipos de tratamientos con
productos químicos. Dependiendo del tipo de acción, los tratamientos se
pueden clasificar en:
Insecticidas
Funguicidas
Ignífugos
Protectores de la luz.
Hidrorrepelentes.
Los que pueden ser aplicados a través de tratamientos superficiales o
profundos, los que se diferencian en el costo y en la calidad de la
protección.

MADERA LAMINADA
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.

La madera laminada es un producto estructural, fabricado bajo condiciones
técnicamente controladas, con piezas de madera de diferentes largos, de
secciones transversales iguales, encoladas entre si con adhesivos de calidad
estructural y resistencia a las condiciones climáticas. En Chile, como en la
mayor parte del mundo se ocupa madera de coníferas.
MADERA LAMINADA

MADERA LAMINADA
Su mayor ventaja se da en la construcción de elementos estructurales, vigas
y pilares que constituyen grandes estructuras que compiten con las de
acero. En vigas tenemos:
a) Rectas de sección uniforme (las mas económicas).
b) Rectas de sección variable.

c) Arcos: Es la forma que permite alcanzar luces más grandes. Se
hacen a partir de laminaciones más delgadas.
d) Pórticos triarticulados: Permite variedades de formas.
MADERA LAMINADA

MADERA A USAR
La norma NCh 2150 establece una clasificación
para la madera aserrada de Pino radiata destinada a
la fabricación de elementos estructurales laminados
encolados.
Debido a que el Pino radiata no cumple con la
característica de durabilidad natural, se impregna
con Boro-Silicato o CCA.
G.S.
G.S.
G.1º
G.1º
G.2º

VENTAJAS
• Se aprovechan elementos menores para obtener piezas de grandes luces.
• Es posible diseñar la sección transversal de manera de optimizar el uso de material.
Permite formas curvas y de secciones variables.
• Buen comportamiento al fuego. (0,7 mm por minuto).
• Baja relación peso / resistencia.
• Es posible incorporar a las piezas una contraflecha.
• Se mejora la resistencia del conjunto al tener una menor dispersión de defectos.
• Al utilizar madera seca no se presentan problemas de inestabilidad dimensional.
• Las estructuras construidas con este material son desmontables. Es de rápido
montaje en obra.
• Se pueden usar láminas de menor calidad en las zonas de baja resistencia, y
madera de mejor calidad sólo donde se necesita (Sólo requiere un 30 % de madera
de alta calidad).
• Belleza y estética, sin necesidad de terminación.

DESVENTAJAS
• Mayor costo. Comparadas con la madera sin laminar, son más costosas,
especialmente en vigas rectas; en vigas curvas no hay comparación.
• Incremento de costos debido a la necesidad de emplear adhesivos.
• Las uniones o juntas determinan su dimensión.
• Pérdida de madera y adhesivo (entre 35 a 45%).
• El adhesivo debe estar condicionado al uso que se le va a dar al elemento.
• La tecnología asociada al proceso productivo es de alto costo. Se debe conocer el
proceso de fabricación y contar con mano de obra especializada.
• Se requieren grandes espacios para su fabricación.
• Muy a menudo son muy pesadas respecto al uso que se les da.
• Problemas de transporte, maniobrabilidad y montaje.
• El tamaño está limitado por problemas de transporte.

MADERA LAMINADA

PRÓXIMA CLASE …
PANEL Y BLOQUE DE
POLIESTIRENO EXPANDIDO

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