Carles Labèrnia i Badia Arquitecto Técnico

Máster en Diagnosis, Patologías y Técnicas de Rehabilitación

LA MADERA

GENERALIDADES

TIPOS DE VEGETALES LEÑOSOSFamilias

• GIMNOSPERMAS: semillas desnudas en conos.

• RESINOSAS o CONÍFERAS • (pinos, abetos,...).

• ANGIOSPERMAS: óvulos y semillas dentro de un ovario cerrado.

• DICOTILEDÓNEAS: • FRONDOSAS • (roble, cerezo, nogal,...).

LA MADERA: Características básicas

• Heterogeneidad– Las oscilaciones climáticas determinan variaciones

en la dimensión de les células i de sus paredes

• Anisotropía– Diferencias de comportamiento según la dirección

de corte

• Higroscopicidad– Interacción de la humedad que condiciona su

comportamiento mecánico, dimensional y su durabilidad

LA MADERA: Dirección de corte

LA MADERA: Dirección de corte

axial radial tangencial

CO

NÍF

ER

A

FR

ON

DO

SA

LA MADERA: Estructura macroscópica

Anillos anuales

Duramen

Medula

Radio

Corteza

Cambium

Albura

Liber

LA MADERA: Estructura microescópica

Cavidad celularPared secundaria capa interior

Pared secundaria capa exterior

Pared primaria

Lámina media

Pared secundaria capa intermedia

ESTRUCTURA DE LA MADERA: Coníferas - Frondosas

Canal resinífero

Traqueida longitudinal

Radio

Vaso

Fibra

ESTRUCTURA DE LA MADERA: Coníferas - Frondosas

CARACTERÍSTICASDIFERENCIALES

MADERA DE PRIMAVERA

MADERA DE OTOÑO

Color Clara Oscura

Grueso de la pared celular Estrecha Ancha

Diámetro Lumen celular mayor Lumen celular menor

Resistencia mecánica Menor Mayor

Dureza Blanda Dura

Densidad Menor Mayor

FunciónTransporte de savia bruta a

las hojasSostenimiento

EL AGUA EN LA MADERA

• Agua de constitución o agua combinada– Es la que forma parte de los compuestos químicos que

constituyen la madera. Forma parte integrante de la materia leñosa y no se puede eliminar si no se destruye el material.

• Agua de impregnación o de saturación– Es la que impregna la pared de les células rellenando los

espacios microscópicos. Se introduce dentro de la pared celular y es la causa de la contracción de la madera cuando la pierde, y de su expansión o hinchamiento cuando la recupera. Se puede eliminar per calentamiento hasta los 100°C - 110°C.

• Agua libre– Es la que llena el lumen de les células o tubos (vasos,

traqueidas,...). No influye prácticamente en el hinchamiento o la mengua de la madera ni en las propiedades mecánicas ya que no tiene más repercusión que la ocupación física de los huecos.

LA MADERA: Estados básicos función de la humedad

Madera verde Madera saturada Madera anhidra

LA HUMEDAD EN LA MADERA

La madera es un material:- Higroscópico (absorbe o desprende agua).

- Hincha y contrae de manera no uniforme.

LA HUMEDAD DE LA MADERA= agua de impregnación + agua libre.

HUMEDAD DE EQUILIBRIO HIGROSCÓPICO (HEH) varía entre 0% i el 30%.

LA MADERA: Medida de la humedad

HP P

Ph

0

0

100

LA MADERA: HumedadEstadoMedio

Humedad % Estado de la madera Medio

> 70 Madera empapada Sumergida en agua

30 - 70 Madera verde En pie o cortada en bosque

30 Madera saturada Aire saturado de humedad

23 - 30 Madera semi - seca Al serrarla

18 - 22 Madera comercialmente seca Al aire

13 - 17 Madera seca al aire Bajo cubierta

< 13 Madera muy seca Secada en cámara

0 Madera anhidra Secada en estufa

LA MADERA: Particularidades

NUDOS.

Deformaciones,

Influyen en la

resistencia, dificultan

les operaciones de

transformación.

FENDAS Y ACEBOLLADURAS.

DESVIACIÓN DE LES FIBRAS.

ANILLOS DE CRECIMIENTO.

GEMAS.

BOLSAS DE RESINA.

LA MADERA: características macroscópicas

COLOR Las veta de les maderas son una característica particular que permite diferenciar algunas especies de otras.

GRANO Es la dimensión de los elementos que constituyen la fusta.

TEXTURA Es la relación entre la superficie de madera de otoño y la superficie total de madera.

LA MADERA: características microscópicas

ESBELTEZ

Relación entre la longitud y la anchura

de las fibras.

LONGITUD

Les maderas de fibras cortas son las

frondosas (1mm), i les de fibras largas

les coníferas (2,4 mm).

PROPORCIÓN DE PARED CELULAR.

DIRECCIÓN DE LAS FIBRAS.

LA MADERA: características físicas (I)

• Densidad: – Es la relación entre la masa i el volumen.– Es necesario referenciarla a una humedad determinada (12%). La

densidad depende de la especie.– Es muy variable (300 kg/m3 a 1.200 kg/m3).

MADERA CONÍFERAS FRONDOSAS

Muy ligera < 400 kg/m3 < 350 kg/m3

Ligera 410 – 490 kg/m3 360 – 500 kg/m3

Semipesada 500 – 590 kg/m3 510 – 700 kg/m3

Pesada 600 – 700 kg/m3 710 – 950 kg/m3

Muy pesada > 700 kg/m3 > 950 kg/m3

LA MADERA: características físicas (II)

• Dureza:– Es la resistencia que opone la madera a la penetración de

cuerpos extraños (Monnin) como por ejemplo clavos, tornillos, herramientas de corte…

MADERA CONÍFERAS FRONDOSAS EJEMPLOS

Muy blanda - 0,2 – 1,5 Tilo, chopo

Blanda 1 - 2 1,5 - 3Abeto, alerce, pino,

sauce

Semidura 2 - 4 3 - 6Castaño, haya, nogal,

peral

Dura 4 - 20 6 – 9Roble, fresno, arce,

álamo, acacia, cerezo

Muy dura - 9 – 20Ébano, serbal, encina,

tejo

LA MADERA: características físicas (III)

• Contracción volumétrica:– Perdida total de volumen de la madera a

consecuencia de la perdida de toda su humedad

Coeficiente de contracción volumétrica (%) Interpretación Aplicaciones

0,15 – 0,35 Poco nerviosa Ebanistería y muebles

0,35 – 0,40 Moderadamente nerviosa Carpintería

0,40 – 0,55 Medianamente nerviosa Construcción

0,55 – 0,75 Nerviosa Construcción (cortes radiales)

0,75 – 1,00 Muy nerviosa Condiciones de humedad constante

Coeficiente de contracción volumétrica:– Variación del volumen como consecuencia de la

variación de la humedad de la madera.

LA MADERA: características mecánicas

PROPIEDAD DEFINICIÓN / VALORACIÓN

ELASTICIDAD - DEFORMABILIDAD

-Las deformaciones son proporcionales a las tensiones, si se sobrepasa el límite elástico comportamiento plástico y deformación permanente. Si aumenta la carga se produce la rotura. -El módulo de elasticidad es bajo comparado con el acero

FLEXIBILIDAD -Presenta elevada resistencia a flexión-Aptitud especial para sobrepasar el límite de elasticidad por flexión sin que se produzca la rotura inmediata

CORTANTE -Resistencia a cortar la madera en dos partes-Presenta escasa resistencia al cortante. Mejor que el hormigón

LA MADERA: Tipos de solicitaciones

COMPRESIÓN TRACCIÓNPerpendicular a la

fibra

COMPRESIÓNTRACCIÓN

Paralela a la fibra

LA MADERA: Características intrínsecas

Aislamiento acústico – Mal aislante acústico de ruidos externos – Evita la reverberación ya que es un material bastante

poroso– Absorbe la energía del impacte mediante a su

deformación Transmisión acústica

– Buena, se usa en la fabricación de instrumentos musicales.

Conductividad eléctrica– Mala conductora de la electricidad, pero a medida que

aumenta la humedad, la conductividad aumenta de forma muy directa.

Bona relación: Resistencia / Peso

LA MADERA: Características intrínsecas

Facilidad de impregnación – Es la facilidad o dificultad pera introducir productos

protectores tanto en la madera de duramen como de albura. • Impregnable• Moderadamente impregnable.• Poco impregnable.• No impregnable

Dilatación térmica – Es casi nula, sobre todo si es compara con el

acero. Conductividad térmica

– La madera es uno de los materiales más aislantes.

CLASES DE USO - CTE

• El CTE DB-SE-M: Madera– En el capitulo 3, Durabilidad, se especifica que la

duración de una estructura depende, en gran medida, del diseño constructivo y de la durabilidad natural, aunque en algunos casos es además necesario añadir un tratamiento.

– La madera puede sufrir daños causados por agentes bióticos (vivos) y abióticos (no vivos). El objetivo de la protección preventiva de la madera es mantener la probabilidad de sufrir daños por este origen en un nivel aceptable.

– Los elementos estructurales de madera deben estar protegidos de acuerdo con las clases de uso a las que pertenecen.

– Se permite el empleo de madera con durabilidad natural suficiente para la clase de uso prevista, como alternativa a la aplicación de un tratamiento protector.

CLASES DE USO - CTE

• Clases de uso:– El concepto de clases de uso está relacionado

con la probabilidad de que un elemento estructural sufra ataques por agentes bióticos, y principalmente es función del grado de humedad que llegue a alcanzar durante su vida de servicio.

– Se definen las siguientes clases de uso:• Clase de uso 1: El elemento estructural está a

cubierto, protegido de la intemperie y no expuesto a la humedad. En estas condiciones la madera maciza tiene un contenido de humedad menor que el 20 %.

– Ejemplos: vigas o pilares en interior de edificios

CLASES DE USO - CTE

• Clases de uso:• Clase de uso 2: El elemento estructural está a cubierto

y protegido de la intemperie pero, debido a las condiciones ambientales, se puede dar ocasionalmente un contenido de humedad de la madera mayor que el 20 % en parte o en la totalidad del elemento.

– Ejemplos: estructura de una piscina cubierta en la que se mantiene una humedad ambiental elevada con condensaciones ocasionales y elementos estructurales próximos a conductos de agua.

CLASES DE USO - CTE

• Clases de uso:• Clase de uso 3: El elemento estructural se encuentra al

descubierto, no en contacto con el suelo. El contenido de humedad de la madera puede superar el 20 %. Se divide en dos clases:

– Clase de uso 3.1. El elemento estructural se encuentra al exterior, por encima del suelo y protegido, es decir sujeto a medidas de diseño y constructivas destinadas a impedir una exposición excesiva a los efectos directos de la intemperie, inclemencias atmosféricas o fuentes de humedad. En estas condiciones la humedad de la madera puede superar ocasionalmente el contenido de humedad del 20 %.

» Ejemplos: viga que vuela al exterior pero que en su zona superior y testas están protegidas por una albardilla o pieza de sacrificio.

– Clase de uso 3.2. El elemento estructural se encuentra al exterior, por encima del suelo y no protegido. En estas condiciones la humedad de la madera supera frecuentemente el contenido de humedad del 20 %.

» Ejemplos: cualquier elemento de madera cuya cara superior o testa se encuentra sometida a la acción directa del agua de lluvia, pilar que sin estar empotrado en el suelo guarda con este una distancia reducida y está sometido a salpicaduras de lluvia o acumulaciones de nieve.

CLASES DE USO - CTE

• Clases de uso:• Clase de uso 4: El elemento estructural está en

contacto con el suelo o con agua dulce y expuesto por tanto a una humidificación en la que se supera permanentemente el contenido de humedad del 20 %.

– Ejemplos: construcciones en agua dulce y pilares en contacto directo con el suelo.

• Clase de uso 5: Situación en la cual el elemento estructural está permanentemente en contacto con agua salada. En estas circunstancias el contenido de humedad de la madera es mayor que el 20 %, permanentemente

– Ejemplos: construcciones en agua salada.

NIVEL DE PENETRACIÓN

Clase de uso Nivel de penetración NP (UNE-EN 351-1)

1 NP1(1) Sin exigencias específicas. Todas las caras tratadas

2 NP1(2)(3) Sin exigencias especificas. Todas las caras tratadas

3.1 NP2(3) Al menos 3 mm en la albura de todas las caras de la pieza

3.2 NP3(4) Al menos 6 mm en la albura de todas las cars de la pieza. Todas las caras tratadas

4 NP4 (5) Al menos 25 mm en todas las carasNP5 Penetración total en la albura. Todas las caras tratadas

5 NP6 (4) Penetración total en la albura y al menos 6 mm en la madera de duramen expuesta

(1) Se recomienda un tratamiento superficial con un producto insecticida

(2) El elemento deberá recibir un tratamiento superficial con un producto insecticida y fungicida

(3) Los elementos situados en cubiertas ventiladas se asignarán a la clase 2. En cubiertas no ventiladas, se asignarán a la clase 3.1, salvo que se incorpore una lámina de impermeabilización, en cuyo caso se asignarán a la clase 2. Asimismo, se considerarán de clase 3.1 aquellos casos en los que en el interior de edificaciones exista riesgo de generación de puntos de condensación no evitables mediante medidas de diseño y evacuación de vapor de agua.

(4) Las maderas no durables naturalmente empleadas en estas clases de uso deberán ser maderas impregnables (clase 1 de la Norma UNE-EN 350-2)

(5) Solo para el caso de madera de sección circular

DURABILIDAD NATURAL E IMPREGNABILIDAD

• Durabilidad natural e impregnabilidad:• Cada especie, y en concreto sus partes de duramen y

albura (a las que llamaremos zonas), tiene asociada una durabilidad natural

• La albura o el duramen de una especie no tiene por qué requerir protección para una determinada clase de uso a pesar de que así lo indicase la tabla anterior.

• Cada especie y zona tiene también asociada una impregnabilidad, es decir, una cierta capacidad de ser impregnada con mayor o menor profundidad.

• La durabilidad natural de cada especie se define en la norma UNE-EN 350

LA MADERA: Durabilidad natural

Durabilidad natural:– Es la mayor o menor resistencia que ofrece a la

degradación causada por organismos xilófagos. El duramen posee una durabilidad elevada. • Insectos xilófagos:

Durable. Sensible.

• Hongos xilófagas: Muy durable. Durable. Medianamente durable. Poco durable. No durable.

• Termitas i xilófagas marinos: Durable. Medianamente durable. Sensible.