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Adecuación de normas de trabajabilidad en la madera de Teca (Tectona grandis Linn.F.) a los equipos de carpintería de la ESFOR

Universidad Mayor de San Simón – Escuela de Ciencias Forestales Marco A. Gorena Torres

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I. INTRODUCCIÓN

El conocimiento de las características y propiedades de la trabajabilidad de la madera nos

permitirá conocer y analizar la calidad de la superficie que se obtendrá en las

operaciones de carpintería. Como se espera que la madera de Teca (Tectona grandis

Linn.F.) proveniente de plantaciones sea utilizada en gran escala, es esencial evaluar su

comportamiento frente a los diversos procesos de corte tales como cepillado, moldurado,

taladrado, torneado y lijado.

La trabajabilidad de la madera se puede caracterizar por la facilidad o dificultad con que

se realice el corte de la madera y depende en gran medida, de la información que se

tenga sobre las características tecnológicas relacionadas con cada uno de los procesos

de transformación de la madera.

Actualmente, la información existente sobre el maquinado o trabajabilidad de la madera

es poca o nula para muchas especies. Esta deficiencia es, con toda seguridad, una de las

razones por las que potenciales usuarios de estas especies no las utilizan, ya que, sin la

información adecuada sobre el comportamiento de la madera en el momento de ser

trabajada con máquinas y herramientas de carpintería, los industriales prefieren no correr

el riesgo de usar especies desconocidas.

En el procesamiento de la madera existen varios aspectos que deben considerarse para

lograr una optimización de las operaciones de trabajabilidad, entre ellos concurren

factores propios de la especie de madera tales como la dureza, la orientación del grano y

la abrasividad, los parámetros de la herramienta de corte como son el ángulo de corte y la

calidad del filo, así como los detalles de las condiciones en que se realiza la operación

(ancho y profundidad de corte, velocidad de corte y de avance, ajuste del equipo) que

tienen gran importancia para lograr superficies de alta calidad en forma eficiente. (Serrano

& Sáenz, 2001)



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1.2 JUSTIFICACIÓN

La madera de teca (Tectona grandis Linn. F.) es de amplio uso y con un gran mercado a

nivel internacional, debido a su gran durabilidad, belleza, buenas propiedades de

trabajabilidad y excelentes propiedades físicas y mecánicas (Bhat, 2000; citado por

Rivero, 2004).

Actualmente en el mercado nacional no se encuentra esta especie de madera para su

utilización en la carpintería y en la industria maderera nacional. Por consiguiente estudios

de trabajabilidad son muy necesarios para analizar el comportamiento de las especies

forestales maderables al ser sometidas al trabajo de las diferentes máquinas de

carpintería.

En los últimos años en Bolivia se ha establecido algunas parcelas experimentales de esta

especie en las cuales ha demostrado una buena adaptación al medio y se presenta como

especie de interés para la realización de plantaciones forestales comerciales en la región

del subtrópico del país en general, y en Cochabamba en partícular.

Bajo la premisa de diversificar la oferta maderable en la industria maderera y carpintería

en general, como también especies exóticas en el mercado, se realizó los ensayos de

trabajabilidad de la especie forestal exótica de la teca (T. grandis Linn F.) determinando el

verdadero potencial para utilizar la madera de Teca en diferentes sectores de la industria

maderera del país adecuando las normas establecidas para la trabajabilidad de la madera

en lo que se refiere en las operaciones principales de cepillado, moldurado, taladrado,

lijado y torneado.

Otro aporte importante de este documento es la obtención de la información básica de

esta especie, que permitirá conocer las características de esta madera trabajada en la

carpintería ESFOR determinando la calidad de maquinado de la teca.



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1.3 OBJETIVOS

1.3.1 General

Determinar las características de trabajabilidad de la madera de Teca (Tectona grandis

Linn.F.) proveniente de plantaciones del Valle del Sacta, adecuando las normas

trabajabilidad en las operaciones de cepillado, moldurado, taladrado, lijado y torneado a

los equipos de la carpintería ESFOR.

1.3.2 Específicos

Adecuar la Norma ASTM de trabajabilidad de la madera a los equipos de

carpintería de la ESFOR.

Proponer metodologías adecuadas y favorables para realizar los ensayos de

trabajabilidad para determinar la calidad de la madera de teca (Tectona grandis

Linn.F.).

Determinar el contenido de Humedad y Densidad de la madera previo a los

ensayos.

Evaluar los ensayos de las propiedades de trabajabilidad en la madera de Teca

(Tectona grandis Linn.F.) en las operaciones de cepillado, moldurado, taladrado,

lijado y torneado.



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II. MARCO TEÓRICO

2.1 Concepto sobre estructura de la madera

La madera se puede definir como un conjunto de tejidos que se encuentran hacia la parte

interna de la corteza. Específicamente es la zona comprendida entre la médula y el

cambium vascular y en la misma se cumplen diversas funciones: Conducción de agua y

sales minerales absorbidas por la raíz, soporte o resistencia mecánica y almacenamiento

de sustancias alimenticias. Corresponde a lo que técnicamente se conoce con el nombre

de xilema secundario (León, 2001).

2.2 Partes del tronco

Según León, 2001; las partes del tronco son:

Corteza: Término utilizado para referirse a todos los tejidos que se encuentran hacia el

lado externo del cambium vascular.

Cámbium vascular: es un meristema lateral presente en las plantas vasculares y el cual

produce xilema secundario y el floema secundario. Es el responsable del crecimiento en

grosor o crecimiento secundario de las en las cuales se presenta.

Fig.1: Estructura macroscópica de la madera:

A. Sección transversal B. Sección tangencial C. Sección radial a. Albura b. Duramen c. Anillos de crecimiento d. Radios leñosos e. Médula f. Corteza

Fuente: Martínez & Vignote, 2006



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La médula: representa el corazón de muchos tallos. En su mayor parte se compone de

células parenquimatosas que almacenan productos nutritivos como el almidón.

Anillos de crecimiento: son capas concéntricas que representan la cantidad de madera

producida por el cambium vascular cuando se presentan condiciones favorables para el

crecimiento.

Duramen y albura: La parte del xilema en la cual algunas células aún están vivas y en

consecuencia fisiológicamente activas se conoce con el nombre de albura. Pasado cierto

tiempo, durante el cual el protoplasma de las células del xilema muere, este tejido se

transforma en otro llamado duramen. En la albura, debido a la presencia de células vivas,

se almacenan sustancias de reserva. De igual manera, la conducción de agua sólo se

limita a la albura. El duramen cumple la función de soporte o resistencia del tronco.

2.3 Planos de corte de la madera

Debido a que los elementos constituyentes del leño se encuentran orientados y

organizados en forma diferente según diversas direcciones consideradas, el aspecto de la

madera cambia conforme el plano de corte en que es vista. (Vargas, 1987)

Los cortes en un tronco pueden ser de tres tipos puros (ver Fig. 2) y un corte intermedio

como es el corte tangencial-radial (oblicuo):

a) Corte transversal: dirección perpendicular al eje del tronco, se produce, por ejemplo, al

voltear un árbol o seccionar un tronco.

b) Corte tangencial (madera plana): cuando se realiza tangencialmente a los anillos de

crecimiento del árbol. Es el corte en el que mejor se aprecia el veteado o figura de la

madera.

c) Corte radial (madera cuarteada): cuando tiene dirección paralela a los radios. Es el

corte más estable de la madera ante cambios de humedad del material.

d) Corte oblicuo (falso cuarteado): cuando se realiza de manera intermedia entre el corte

tangencial y el corte radial. (Viscarra, 1998)



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Fig. 2: Planos de corte de la madera: Izq.: C. tangencial; Centro: C. radial; Der.: C. oblicuo Fuente: Ilustración propia

2.4 Propiedades físicas y mecánicas de la madera

En general, las propiedades físico-mecánicas de la madera están determinadas por

factores inherentes a su organización estructural:

a) la cantidad de sustancia de la pared celular presente en un volumen dado de madera

b) la cantidad de agua presente en la pared celular

c) la composición proporcional de los principales componentes de la pared celular, y la

cantidad, así como naturaleza de las sustancias extrañas (extractivos) presentes

d) el arreglo y orientación de los materiales de la pared en las células y en los diferentes

tejidos

e) la clase, tamaño, proporción y arreglo de las células que constituyen el tejido leñoso.

(Córdoba & Sáenz, 2001)

Por otro lado, las propiedades físico-mecánicas de la madera que manifiesta una especie,

en particular, podrían variar debido a otros factores tales como: sitio y condiciones de

crecimiento, edad, altura, taza de crecimiento, ubicación respecto al radio del fuste,

prácticas silviculturales y estado fitosanitario, además, su valor o magnitud se vería

afectado por la presencia en la madera de: gradientes de humedad, dirección o

desviación del grano o fibra, nudos (vivos o muertos), madera de reacción, proporción de

madera juvenil y deterioro por agentes bióticos y abióticos. (Córdoba & Sáenz, 2001)

Como resumen de estos comportamientos o propiedades, citamos:



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Contenido de humedad

Es la relación entre el peso del agua contenido en su interior y su peso en estado

completamente seco expresado en porcentaje. (Vargas, 1987)

Densidad

La densidad de la madera es la relación que existe entre la masa por unidad de volumen

de la pieza a un determinado contenido de humedad. Debido a que tanto la masa como el

volumen varían significativamente según el contenido de humedad de la madera, es

importante enunciar las condiciones de humedad bajo las cuales se obtiene la densidad,

con el propósito de poder comparar los resultados alcanzados (JUNAC, 1988)

2.5 Defectos de la madera

2.5.1 Defectos naturales de la madera

Según Chan, et al., 2002; la madera no es un material manufacturado como el concreto y

el acero, sino un producto natural renovable el cual se desarrolla generalmente al aire

libre y expuesto continuamente a condiciones variables de viento e intemperismo. Es

común que presente diversas características asociadas al proceso de crecimiento de los

árboles. A estas características les llamamos “defectos”, aunque en realidad se trata de

características orgánicas naturales. Tienen su origen cuando el árbol está en pleno

proceso de desarrollo. Los principales defectos naturales que se presentan en la madera

son:

a) Médula incluida

Cuando esta parte del tronco queda incluida dentro de una pieza de madera aserrada es

considerada como un defecto por representar una zona débil y fácilmente degradable.

Está conformada por los anillos de crecimiento inicial del tronco constituidos por células

de parénquima o células muertas. (Chan; et al, 2002)

Fig. 3: Médula incluida Fuente: (Chan; et al, 2002)



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b) Nudos

Los nudos son las bases de las ramas encerradas entre la madera del tronco. La madera

de los nudos se destaca por su color más oscuro y tiene un sistema independiente de

capas anales. Estos nudos hacen difícil el trabajo de la madera, y si son sueltos, puede

desprenderse dejando huecos, los nudos son quizás el defecto natural más común en la

madera. (Rodríguez, 1998)

Clasificación de los nudos

Según la disposición mutua los nudos se clasifican en Dispersos, Agrupados y

Ramificados. Cualquiera de los nudos que están situados separadamente y a una

distancia entre ellos a lo largo del surtido que supera su ancho, se llama dispersos.

(Rodríguez, 1998)

c) Grano inclinado

Es la desviación angular que presenta el grano con respecto al eje longitudinal de la pieza

de madera. Por lo general es constante a todo lo largo de la pieza. Esta inclinación

aparece porque, al aserrar la madera, el eje de la pieza forma un ángulo con la

orientación de las fibras. Otra causa del grano inclinado se debe a la presencia de un

nudo, que altera la dirección de las fibras del tronco a su alrededor. En la figura 5 se

muestran piezas de madera con las fibras inclinadas con respecto a los cantos.

Fig. 4: Desviación del grano (A) y (B) en un plano, (C) en dos planos Fuente: (Chan; et al, 2002)

2.5.2 Defectos de la madera atribuibles al secado

Muchos de los defectos que se presentan en la madera son producto de los patrones de

variación durante el secado de maderas juveniles, procedentes de plantaciones

forestales; las mismas que son resultantes de:

– Las diferencias que se presentan dentro de un mismo anillo de crecimiento



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– Los cambios que ocurren a medida que avanzamos de la médula hacia la corteza

– Los cambios que se producen a diferentes niveles de altura

Según Arauco, 2003; los defectos más importantes que se presentan en la madera

después del proceso de secado son los siguientes:

a) Alabeos

Cualquier desviación de alguna de las superficies de la madera o una combinación de

éstas son deformaciones que puede experimentar una pieza de madera por la curvatura

de su eje longitudinal o transversal (o ambos a la vez), como consecuencia de la pérdida

de humedad. Se distinguen los siguientes tipos de alabeos:

b) Torceduras

Este defecto se caracteriza por la forma de hélice que adopta la madera. Suelen ser

causadas por la presencia de fibras desviadas o en espiral. También pueden originarse a

partir de distorsiones localizadas del grano, como por ejemplo las relacionadas a nudos,

inserción de ramas, entre otros.

Fig. 5: Torcedura de la madera Fuente: Arauco, 2003

c) Abarquillado

Es el alabeo de las caras de una pieza aserrada, se produce cuando una de las caras

seca más rápidamente que la opuesta, lo que puede ocurrir cuando una de las caras está

expuesta a la sombra y la opuesta al sol.



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Fig. 6: Abarquillado de la madera Fuente: Arauco, 2003

d) Combado

Es una deformación que provoca que la curvatura de su eje longitudinal. Se presenta

como consecuencia de una excesiva contracción longitudinal, a veces se produce por el

mal apilado de la madera; el uso de separadores demasiado distantes entre sí.

Fig. 7: Combado de la madera Fuente: Arauco, 2003

e) Encorvadura

Es una deformación de los cantos por diferencias de contracción, estando la superficie de

la pieza en un mismo plano. La encorvadura es uno de los alabeos más graves, puesto

que no es posible reducir su intensidad una vez que se ha hecho presente.

Fig. 8: Encorvadura de la madera Fuente: Arauco, 2003

2.6 Características de la madera que influyen en su trabajabilidad.

Las características y propiedades de la madera más importantes que influyen en la

calidad de superficie maquinada están: la densidad, el contenido de humedad, la dirección



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del hilo, la textura, porosidad, contenidos de extractivos, elasticidad, los nudos y

temperatura.

Densidad: Está correlacionada directamente con las propiedades mecánicas y

particularmente con la resistencia que la madera opone a la penetración y al corte cuando

se trabaja con máquinas y herramientas. Una densidad alta, implica la remoción de una

mayor cantidad de sustancias, por lo que al someterlas a su procesamiento causa mayor

fricción de la arista de corte, obteniéndose un desafilado más rápido de la herramienta.

Las maderas más pesadas presentan un acabado más terso y frecuentemente se

maquinan mejor que las maderas ligeras. (Flores et. al., 2007)

Elasticidad: Es la relación lineal entre un esfuerzo y la tensión producidos en el rango

de elasticidad de un material (esfuerzos sin producir deformación), como indicador de su

rigidez. Este criterio permite clasificar a la madera por su resistencia a la aplicación de

esfuerzos sin causar deformaciones, los siguientes valores corresponden a pruebas al

12% de contenido de humedad. (Arroyo, 1983; citado por Rivero, 2004)

Contenido de humedad: Las maderas con bajos contenidos de humedad presentan

una mayor resistencia a la penetración de las herramientas de corte, ocasionando el

defecto de grano astillado en la superficie de la pieza maquinada. Por el contrario, las

maderas con altos contenidos de humedad presentar menor resistencia a la penetración

de la herramienta de corte, presentándose frecuentemente el defecto de grano velloso.

(De Los Ríos, 2005)

Nudos: afectan por las variaciones de la dirección de las fibras y el ángulo fibrilar, las

diferencias en peso especifico (diferentes tensiones) y presencia de grietas en nudos. El

mayor efecto es en la tracción la que se reduce drásticamente. (Vargas, 2007. apuntes de

clase)

Dirección del hilo: La irregularidad de la dirección de las fibras hace variar

continuamente las características de orientación del hilo con perjuicios sobre la superficie

trabajada. El hilo desviado reduce la resistencia de la madera, agrega dificultad en el

maquinado de la madera y puede incrementar las tendencias a la deformación. (Flores et.

al., 2007)



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Textura: Las maderas con textura fina y homogénea presentan mejor calidad de

maquinado que aquellas con textura media y más aún que aquellas con textura gruesa

heterogénea. (De Los Ríos, 2005)

Porosidad: La porosidad no parece tener una influencia directa sobre el maquinado, ya

que en general en maderas con porosidad circular, semicircular, y difusa al maquinarlas

se obtiene una buena calidad.

Contenido de extractivos: El contenido de extractivos en las paredes celulares y las

particulares minerales que se encuentran en las cavidades celulares (sílice y cristales)

son igual de importantes. Los primeros hacen que la madera sea más dura, mientras que

las partículas minerales desarrollan una acción de rápido desgaste sobre el filo de la

herramienta. (Flores et. al., 2007)

Numero de anillos de crecimiento por centímetro: Al trabajar la madera es

importante conocer el número de anillos que tiene por centímetro que tiene, porque este

puede afectar la apariencia, la trabajabilidad y otras propiedades de la misma. Las

maderas con porosidad difusa son menos afectadas por este factor que las maderas con

porosidades circulares. En general maderas con mayor número de anillos por centímetro

tienden a presentar una mejor calidad de maquinado. (De Los Ríos, 2005)

Temperatura: Aumentan la agitación molecular y disminuyen la cohesión, la madera de

reacción aumenta la lignina en coníferas y la celulosa en latifoliadas. (Vargas, 2007.

apuntes de clase)

2.7 Trabajabilidad de la madera

Los procesos de la industria carpintera se inician con la recepción de la madera

transformada en el aserradero y terminan con la expedición de un artículo o producto de

madera terminado. Las primeras fases de la manipulación de la madera se tratan en

procesos de la industria de la madera. (Parish, 2001)

Cuando a una madera se le practica algún tipo de corte para encajarla en otra pieza de

madera o metal, se dice que ha sido sometida a una operación de trabajabilidad. El

machihembrado de tablas o el cajeado de durmientes para colocar las placas de asiento



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sobre las que se instalan los rieles, son buenos ejemplos de trabajabilidad de la madera.

(JUNAC, 1988)

La industria de la carpintería produce muebles y materiales de construcción diversos,

desde suelos de contrachapado hasta tejamaniles. En este documento se analizan las

fases de transformación de la madera en lo que se refiere en operaciones trabajabilidad

como ser cepillado, lijado, moldurado, taladrado y torneado

2.7.1 Cepillado

Definición

La acción de cepillado es una operación en la cual se genera una superficie plana y se

elimina un exceso de la madera aserrada, por medio de la producción de virutas.

El cepillado es una de las operaciones más importantes en la mayoría de los productos

que se elaboran tomando como materia prima la madera. Las maderas que al ser

cepilladas presenten superficies de mala calidad tendrán poca aceptación, principalmente

en productos donde la cara sea visible. Esto reduce de forma significativa la calidad

estética del producto. (Serrano & Sáenz, 2001)

Cepillar o sacar una cara en limpio de la madera es un proceso básico en la

transformación de ésta. Esta operación se realiza en una máquina llamada cepilladora. El

desbaste del material se efectúa con cuchillas que son colocadas en un cabezal que gira

mientras la madera es arrastrada en la mesa de cepillado mediante rodillos. (Serrano &

Sáenz, 2001)

Maquinaria

Cepilladora o garlopa: Consta de las siguientes partes:



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Fig. 9: Cepilladora - garlopa Fuente: (Parish, 2001)

La maquina cepilladora tiene por objeto, obtener piezas de dimensiones exactas con un

acabado lizo y suave, de superficies perfectamente planas, lo que se consigue con las

cuchillas de acero rotatorias. El portacuchillas es la pieza principal de la maquina, provisto

en el caso de la carpintería de la ESFOR de dos cuchillas.

El principio de acción de cepillado es el siguiente: la máquina de cepillar trabaja con

cuchillas rotativas que levantan una viruta corta. La madera a ser cepillada pasa desde la

parte delantera de la mesa que le presta un apoyo firme, se acerca a las cuchillas que van

arrancando todo lo que se pone al alcance del arco que describen. (Heinrich, 1971)

En la práctica la mesa de salida tiene que estar enrasada con la arista superior de la

superficie cilíndrica engendrada por la rotación de los filos de las cuchillas; la mesa de

alimentación tiene que estar más baja que la otra siendo la diferencia de nivel igual al

espesor de la viruta. (Heinrich, 1971)

Defectos de cepillado

Los defectos de cepillado son imperfecciones que se distinguen en la superficie de la

madera después de su maquinado. Según su gravedad se califican de la siguiente

manera:



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Tabla 1: Tipos de defecto en orden de importancia

DEFECTO VALOR

Grano arrancado 100% aproximadamente

Grano velloso 50% aproximadamente

Grano rugoso 30% aproximadamente

Marcas de cuchillas 5% aproximadamente

Fuente: (Castillo, 1976)

Principales factores que afectan la calidad superficial

El defecto de grano arrancado es usualmente el más común y de mayor perjuicio para la

calidad superficial en las maderas tropicales. Los aspectos principales que favorecen la

producción de grano arrancado son: elevada inclinación del grano y especialmente en la

cercanía de los nudos y ángulo de corte o de ataque.

Inclinación del grano: Una inclinación del grano elevado, como sucede con el

grano entrecruzado, el grano ondulado y en cercanía de los nudos, es

tremendamente perjudicial, por lo que un operario debe siempre procurar que la

entrada de la madera a la máquina se dé a favor del grano. En el caso del grano

ondulado y el de nudos no es posible orientar la entrada a favor del grano, por lo

que debe solucionarse con una disminución de la velocidad de avance o cambio

del ángulo de corte. (Martínez & Martínez, 1996)

Ángulo de corte: Un ángulo de corte elevado en combinación con una fuerte

inclinación del grano es crítico en la producción de una superficie con grano

arrancado.

En esta prueba la modificación del ángulo de corte se procedió al afilado del bisel,

que van desde los 15 a 30º. Cabe destacar que una disminución del ángulo de

corte por medio de un contrabisel (ángulo de bisel) fortalece el ángulo de hierro, o

sea, que la punta de la cuchilla se hace más robusta, (Serrano & Sáenz,

2001)



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Fig.10: Nomenclatura usada en cuchillas de cepilladora

Fuente: (Serrano & Sáenz, 2001)

Fig.11: Esquema de modificación del ángulo de corte por medio del bisel

Fuente: (Serrano & Sáenz, 2001)

2.7.2 Taladrado

Definición

El taladrado de la madera consiste en realizar una perforación de un diámetro deseado en

la misma, con una gran variedad de máquinas que pueden ser de una o varias brocas

colocadas horizontal o verticalmente, donde la broca puede ser movida hacia la madera o

la madera hacia la broca. Comúnmente se hace para colocar espigas, tornillos, pernos

a = Ángulo de corte b = Ángulo de bisel c = Ángulo hierro

d = Círculo cortante

1. Ángulo del bisel 2. Ángulo de hierro 3. Ángulo libre 4. Cara anterior 5. Ángulo de corte inicial 6. Bisel 7. Cara posterior 8. Ángulo de corte nuevo



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para madera y herrajes o elementos de unión o ensamble a usarse en la fabricación de

muebles u otros artículos a base de madera. (De Los Ríos, 2005)

Existen en general dos requisitos para llevar a cabo la operación de taladrado. El primero

exige un alto grado de precisión, como es el caso del taladrado de huecos para tacos. El

segundo tipo no necesita una gran precisión, sino una gran eficiencia de penetración,

como es el caso de huecos para tornillos y pernos utilizados en obras estructurales. Es

por esto que el tipo de broca por utilizar debe ser aquella que asegure, por un lado, la

calidad y por otro, la eficiencia o rapidez de penetración. (Serrano & Sáenz, 2001)

Maquinaria

Escoplo – Taladro:

El escoplo es utilizado para realizar perforaciones, utilizadas en la unión o introducción de

espigas. Determinado el espesor, elegida la broca, regulada en la altura y profundidad, la

pieza es ubicada en la mesa de apoyo, sujeta ésta con la prensa incluida, el mecanismo

de perforación consiste en acercar frontalmente la pieza hacia el sector de la broca,

realizada la perforación, se procede a realizar movimientos laterales para el afinado

(Heinrich, 1971; citado por Zambrana, 1990).

Sección de broca Perillas de seguro

Mesa de apoyo

Palanca espaciadora de movimientos laterales

Fig. 12: Maquina taladradora de columna Fuente: Heinrich, 1971



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Tipos de broca

El utilizar la broca adecuada a cada material es imprescindible no sólo para que el trabajo

sea más fácil y con mejor resultado, sino incluso para que pueda hacerse. Por ejemplo,

con una broca de pared o de madera, jamás podremos taladrar metal, aunque sin

embargo, con una de metal podremos taladrar madera pero no pared. Pero en cualquier

caso, lo más conveniente es utilizar siempre la broca apropiada a cada material.

En cuanto a calidades, existen muchas calidades para un determinado tipo de broca

según el método de fabricación y el material del que esté hecha. La calidad de la broca

influirá en el resultado y precisión del taladro y en la duración de la misma. Por tanto es

aconsejable utilizar siempre brocas de calidad, sobre todo en las de mucho uso o cuando

necesitemos especial precisión. (BRICO-TODO, s/f)

a) Brocas para madera

También llamadas brocas de tres puntas, es adecuada para producir huecos de excelente

calidad, pero es muy delicada si se le piden rendimientos elevados debido a que es muy

susceptible al desgaste (el cual influye sobre la calidad) y no es fácil de mantener en buen

estado durante un tiempo prolongado. En esta broca la cabeza tiene tres alas, estas

cortan primero que los filos, siendo la función de las alas dar al hueco una salida en

principio libre de defecto y los filos completan el trabajo de las alas, con una acción de

corte, en el cual el espesor de viruta es constante, son las más utilizadas para taladrar

madera y suelen estar hechas de acero al cromovanadio. Se utilizan para todo tipo de

maderas: duras, blandas, contrachapados y aglomerado. (Serrano & Sáenz, 2001)

b) Brocas para metales

Se utiliza este tipo de broca por la eficiencia (tiempo mínimo para taladrar) y no para

obtener huecos de buena calidad, tiene facilidad para abrir los huecos, es fácil de afilar y

resistente, se emplea con la finalidad de abrir huecos para madera de construcción. Por

ejemplo, para maderas empernadas, se utiliza broca de acero rápido por ser resistente al

desgaste y así limitar las necesidades de reafilado. (Serrano & Sáenz, 2001)

Se utilizan exclusivamente sin percusión y valen para taladrar madera, metal, plásticos y

materiales de obra. Si la broca es de calidad, es la mejor para taladrar cualquier material

de obra, especialmente si es muy duro (gres, piedra) o frágil (azulejos, mármol). Taladran



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los materiales de obra cortando el material y no rompiéndolo como las brocas

convencionales que utilizan percusión. (BRICO-TODO, s/f)

Fig. 13: Tipos de broca: Izq.: broca para madera; Der.: broca para metal y otro tipo de materiales Fuente: (BRICO-TODO, s/f)

Fig. 14: Partes de una broca Fuente: Drill Doctor, 2002

2.7.3 Moldurado

Definición

Según Castillo, 1976; el moldurado consiste proporcionar a una pieza de madera un perfil

terminado y con una figura deseada, a fin de mejorar su estética, por lo que la tersura del

corte y el detalle de la figura son aspectos de gran importancia que se tienen presentes en

esta operación.

En esta operación tenemos 2 tipos de moldurado:

- Moldurado longitudinal (machambrado)

- Moldurado transversal (en curva ó recto)

Maquinaria

Tupí: La fresadora vertical o tupí es una máquina de funcionamiento sencillo pero

potencialmente muy peligrosa. Si las cuchillas de la fresadora vertical se separan de las

abrazaderas superior e inferior del portacuchillas, pueden salir lanzadas con gran fuerza.



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Además, suele ser preciso sujetar el material cerca de las cuchillas. La sujeción debe

realizarse con un porta-pieza y no con las manos del operario. Pueden utilizarse cepos

para sujetar el material a la mesa. (Parish, 2001)

Los trabajos de ranurado se hacen predominante en la tupí. Como herramienta puede

utilizarse una sierra ranurar. Cuando se trata se un trabajo de labrado, la madera es

trabajada debido a la acción de las cuchillas de corte rotatorio en un árbol de eje vertical,

éstas cuchillas giran en sentido contrario de las agujas del reloj y unos flejes de acero

sujetan la pieza de madera contra la guía. (Heinrich, 1971; citado por Zambrana, 1990)

La tupí puede realizar los siguientes trabajos: ranura o rebaja, moldeado de cantos rectos,

ranura para machihembrados, cantos curvos y molduras.

Fig. 15: Fresadora vertical (tupí)

Fuente: (Parish, 2001)

2.7.4 Torneado

Definición

Es la operación en la cual mediante el uso de cuchillas, formones o gubias se le da la

figura deseada a las piezas de madera. Se realiza para elaborar distintos productos entre

los que se encuentran; artículos deportivos, mangos para herramientas, partes para

muebles y juguetes, entre otros. (Castillo, 1976)



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El filo de la herramienta de corte, corta en diferentes posiciones a las fibras de la madera;

la penetración es en sentido helicoidal y continuo, cuando la madera gira y las

herramientas cortantes avanzan en dirección paralela al eje de rotación, en el torneado

manual la cuchilla avanza sobre la línea central de la pieza a tornear. (De Los Ríos, 2005)

Cuando se utilizan tornos manuales se recomienda que la velocidad de avance sea lo

más uniforme posible, cuidando siempre que la pieza a tornear no se queme por contacto

prolongado en un punto entre esta y la herramienta de corte. (De Los Ríos, 2005)

Maquinaria

El Torno: El torno es la máquina giratoria más común y más antigua, sujeta una pieza de

madera y la hace girar mientras una herramienta de corte da forma al objeto. La

herramienta puede moverse paralela o perpendicularmente a la dirección de giro, para

obtener piezas con partes cilíndricas o cónicas, o para cortar acanaladuras. Empleando

herramientas especiales, un torno puede utilizarse también para obtener superficies lisas,

como las producidas por una fresadora, o para taladrar orificios en la pieza. (Rosales,

2006)

Fig. 16: Torno manual Fuente: (Parish, 2001)

Las partes principales del torno se detallan a continuación: (Rosales, 2006)

- Cabezal:

Es una caja fijada al extremo de la bancada por medio de tornillos o bridas. En ella va

alojado el eje principal, que es el que proporciona el movimiento a la pieza. En su interior



22

suele ir alojado el mecanismo para lograr las distintas velocidades, que se seleccionan

por medio de mandos adecuados, desde el exterior.

- Bancada:

Es un zócalo de fundición soportado por uno o más pies, que sirve de apoyo y guía a las

demás partes principales del torno. Debe tener dimensiones apropiadas y suficientes para

soportar las fuerzas que se originan durante el trabajo, las guías han de servir de perfecto

asiento y permitir un deslizamiento suave y sin juego al carro y contra cabezal.

- Eje Principal:

Es el órgano que más esfuerzos realiza durante el trabajo. Por consiguiente, debe ser

robusto y estar perfectamente guiado por los rodamientos, para que no haya desviaciones

ni vibraciones.

- Contra Cabezal o Contrapunto:

El contra cabezal o cabezal móvil, llamado impropiamente contrapunto, consta de dos

piezas de fundición, de las cuales una se desliza sobre la bancada y la otra puede

moverse transversalmente sobre la primera, mediante uno o dos tornillos.

Herramientas para el torneado

a) El formón: Es una herramienta manual de corte libre utilizada en carpintería. Se

compone de hoja de hierro acerado, de entre 4 y 40 mm. de anchura, con boca

formada por un bisel, y mango de madera. Su longitud de mango a punta es de 20

cm. aprox. El ángulo del filo oscila entre los 25-40º, 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.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Form%C3%B3n, 2009).

http://es.wikipedia.org/wiki/Carpinter%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Bisel

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo

http://es.wikipedia.org/wiki/Artesan%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Form%C3%B3n



23

b) La gubia: La gubia es un formón de media caña; es decir acanalada, que se

usa para tallar y ahuecar la madera. Las principales gubias utilizadas por los

tallistas y otros profesionales de la madera se pueden dividir en:

• Gubias planas: Parecidas a los formones pero con una leve curvatura que

facilita mucho su uso a la hora de la talla, ya que así se evita que los vértices del

extremo cortante rayen la madera.

• Gubias curvas o con forma de U: Tienen forma semicircular, puede ser de

extremo cóncavo o convexo con radio variado y su uso facilita la desbastación de

la madera antes de llegar a tocar la forma final deseada.

• Gubias punta de lanza o en vértice, Son como la conjunción de dos formones

en un vértice y su uso principal es el de usar la punta de unión como elemento de

corte que marca la forma de manera previa. (http://es.wikipedia.org/wiki/Gubia,

2009)

2.7.5 Lijado

Definición

Lijar significa alisar, pulir, abrillantar o limpiar algo mediante el frotamiento con un objeto

abrasivo, generalmente una lija. El lijado es una tarea fundamental en cualquier trabajo de

acabado, como ser pintura, barniz, entre otros. (BRICO - TODO, s/f)

Así como mediante el cepillado se elimina los defectos del aserrado, como ser

encorvaduras y asperezas, el lijado suprime los defectos del cepillado y tiene por misión

seguir aislando la superficie acabada. (Heinrich, 1971)

Por esto, la operación de lijado se divide en dos clases, cada una con propósitos distintos.

El primer proceso de lijado pretende obtener una superficie lisa o plana, a partir de una

superficie brusca, consecuencia del proceso de cepillado, donde se generan defectos

como grano arrancado, velloso, rugoso y marcas de cuchillas.

El segundo trabajo consiste en preparar una superficie de alta calidad para aplicar los

materiales de acabado, como selladores, barnices, lacas, pinturas, entre otros, que

pretenden minimizar la profundidad de las rayas del lijado anterior, así como proteger la

http://es.wikipedia.org/wiki/Gubia



24

madera de rayaduras leves y manchas que puedan ocasionarse por el contacto directo de

algunos líquidos.

De esta forma los defectos que no han sido eliminados con el lijado, sobresalen cuando

se aplica un acabado; por esto las maderas seleccionadas para fabricar productos de alta

calidad deben poseer buenas características de lijado. (Serrano & Sáenz, 2001)

Maquinaria

Lijadora de banda: La lijadora de banda (ver fig.17) es una máquina que dispone de dos

rodillos (Uno fijo y motriz y el otro con ligero movimiento horizontal para ajustar la tensión

de la lija) separados a distancias superiores a 1 m. entre las que circula una banda de lija

de tela, la lija discurre sobre una mesa en donde se dispone la madera a lijar, la presión

se realiza mediante una zapata de lijado. La velocidad de la lija varia entre 10 - 12 m/s a

20 – 24 m/s. (Martínez & Vignote, 2006)

4 1 6

5

2 3

Fig. 17: Lijadora de banda; Partes: 1. Cinta lijadora, 2. Mesa de trabajo, 3. Mango, 4. Mesa superior de trabajo, 5. Rodillo móvil, 6. Rodillo motriz.

Fuente: (Parraga, 1988)

Características de la herramienta

Para la realización del lijado, se utiliza como herramienta la lija, formada por un material

duro y abrasivo, pegado a un soporte de papel o textil. Es decir, la lija esta formada por

tres elementos: material abrasivo, soporte de papel o textil y pegamento.



25

a) Material abrasivo

El material abrasivo se caracteriza por su composición y por su granulometría,

tanto en lo que se refiere al tamaño como a su distribución.

En cuanto a los materiales abrasivos utilizados, en la tabla 2 se indican los tipos

que se utilizan y las características más importantes de estos.

Tabla 2 Tipos de materiales abrasivos y sus características

Material abrasivo

Dureza (Escala de Mohs)

Dureza Escala de Pemberton

Tenacidad Utilización

Diamante 10 3.5 a 4.5 18.7 a 33.5

Carburo de silicio

9.5 a 9.7 1.75 8.5 Lijado de barnices

Oxido de aluminio

9 a 9.4 1.15 a 1.3 10 a 19.5 Máquinas rápidas

Granate 7 a 8.5 0.92 a 1.2 5.75 a 6.75 Máquinas lentas (10 a 12 m/s)

Sílex o cuarzo 7 0.57 a 0.6 5.75 Lijas manuales

Fuente: Martínez & Vignote, 2006

En cuanto a su granulometría, las lijas se clasifican por el número de granos por

pulgada cuadrada que incorporan. Cuando el grano es grande, el número de

granos por pulgada cuadrada es pequeño y viceversa. Comercialmente existen

granulometrías de 12 a 1200, según la secuencia indicada en la tabla siguiente:

Tabla 3 Tipos de granulometrías de las lijas

Fase de lijado Desbaste Igualante Lijado

Granulometría 12 16 18 20 24 30 36 40 50 60 80 50 60 80 100 120 150 180 220

Fase de lijado Asentado Pulido

Granulometría 240 280 320 400 600 800 1000 1200

Fuente: (Martínez & Vignote, 2006)

En madera, salvo operaciones no propias de lijado, solo se suele utilizar las

granulometrías entre 40 y 600.



26

b) Soporte

Los tipos de soporte más utilizados son el papel, el textil o combinación de ambos.

El papel: Su característica es su escasa elasticidad y su deformabilidad

por estiramiento, pero son más baratos. Su utilización más común es

en el lijado a mano o en máquinas de bajo a mediano rendimiento. Dentro

de los papeles, se clasifican por el gramaje (de 75 a 300 gr/m2), a medida

que aumente el gramaje aumenta la resistencia

El textil: Normalmente de algodón y poliéster. Son más resistentes y

elásticos. Se clasifican en los siguientes tipos:

c) Aglomerante

El aglomerante es el pegamento con el cual se pega el material abrasivo, es decir

los granos al soporte. Puede ser cola animal (muy utilizada en lijas manuales) o

cola de urea (mayor resistencia - utilizadas en maquinas de lijado). (BRICO-

TODO, s/f)

Defectos de lijado

Los defectos que se presentan en el lijado son los rayones y el grano velloso; las maderas

mas blandas tienden a producir un grano velloso. Las maderas duras, sobre todo las de

textura fina, tienden a producir superficies rayadas. Existe una conjugación de densidad,

propiedades de resistencia y características anatómicas sobre la calidad de las superficies

lijadas. (Vargas, 2009. apuntes de clase)

Calidad final de preparación de la superficie

Según Martínez & Vignote, 2006; se puede decir que la calidad de superficie se consigue

con lijas de entre 150 y 220, y como término más general el grano 180. En maderas con el

grano muy fino, es suficiente con llegar a granos de 150, granos más finos, dejaría la

superficie tan lisa, que el barniz entraría con dificultad. Por el contrario, para madera de

grano muy basto, llegar sólo a granos de 150 ó 180 dejarían una superficie tan porosa

que requeriría mucho tapaporo para poder producir capa sobre la madera.

En términos generales se pueden establecer las siguientes fases del lijado:



27

1. Lijado igualante: Tiene como fin preparar la superficie para el lijado propiamente dicho.

Utiliza lijas de entre 40 y 80. Sólo debe aplicarse este lijado cuando el mecanizado no se

ha hecho correctamente (mordidas superiores a 0.3 mm)

2. Lijado: Utiliza lijas de entre 100 y 220, buscando preparar la madera parta recibir el

acabado.

3. Lijado de barniz o asentado: utiliza lijas de entre 240 a 600 (raramente superiores a

400) buscando abrir el poro del barniz para aplicarle una capa encima.

2.8 Defectos comunes en la trabajabilidad de madera.

Grano arrancado o astillado:

Se presenta en las operaciones de moldurado, torneado y taladrado y principalmente en

cepillado. Este defecto se presenta cuando la viruta se quiebra bajo el nivel de la

superficie de la pieza, dejando pequeños huequecillos en ella. Es el defecto más grave y a

la vez el más difícil de eliminar en una operación posterior de lijado. (Serrano & Sáenz,

2001)

Este defecto se debe a varias causas principales, entre las que destacan:

a. Elevada inclinación del grano (grano entrecruzado, ondulado, etc.)

b. Elevada velocidad de avance de la madera.

c. Elevado ángulo de ataque (30° o más).

d. Madera de alta dureza y muy seca (por debajo del 12% de C.H.).

e. Profundidad de corte elevada (más de 3 mm. por pasada, en el cepillado).

Fig. 18: Grano arrancado, grado muy pobre (en cepillado)

Fuente: Serrano & Sáenz, 2001



28

Grano velloso o algodonado:

Se presenta en las operaciones de cepillado, taladrado, moldurado, torneado y lijado,

consiste en fibras o grupos de fibras levantadas sobre la superficie de la pieza que no

fueron cortadas por la cuchilla, fresa, broca, u otra herramienta de corte, sobresalen

de la superficie general de la tabla sin desprenderse. En la mayoría de los casos se

puede corregir durante el proceso de lijado, pero requiere de un mayor costo, tanto a

nivel de esfuerzo como de tiempo. (Serrano & Sáenz, 2001)

Las principales causas de este defecto son:

a. Madera de tensión debido al crecimiento anormal del árbol.

b. Filos redondeados de la cuchilla.

c. Angulo de ataque pequeño (15° o menos)

d. Madera húmeda.

e. Madera de baja dureza.

Fig. 19: Grano velloso, grado regular (en cepillado) Fuente: Serrano & Sáenz, 2001

Grano levantado:

Condiciones de aspereza en la superficie de la madera, en la que una parte del anillo

de crecimiento u otra sección de madera se levanta sobre la superficie general de la

pieza trabajada. (De Los Ríos, 2005)

Grano rugoso:

Este defecto se presenta en las operaciones de cepillado, taladrado, moldurado y

torneado; cuando la madera entra en contacto con las cuchillas, éstas ejercen presión

sobre las fibras, las cuales comprimen a su vez los vasos, que al estar rodeados de



29

parénquima, hacen que al pasar la cuchilla sobre la madera se hundan antes de ser

seccionados y luego emerjan a la superficie, dándole a ésta apariencia y sensación

ásperas. Puede también suceder por una separación de láminas por los anillos de

crecimiento. (Serrano & Sáenz, 2001)

Otras causas son:

a. Porosidad elevada (circular).

b. Mucha presión de los rodillos alimentadores.

c. Madera relativamente húmeda.

a. Cuchillas con filos redondeados.

b. Baja velocidad de avance de la madera

c. Bajo ángulo de corte (10 -15º).

Este defecto es relativamente fácil de eliminar en una operación posterior de lijado.

Marcas de cuchilla:

En el moldurado y principalmente en cepillado, puesto que las cuchillas están en un

cabezal en rotación y la madera se mueve en una línea recta, la superficie terminada no

es plana, sino con pequeños trazos en forma de hondas.

La cantidad de estas marcas está relacionada con el número de cuchillas, revoluciones

por minuto y velocidad de avance. Cada honda es hecha por una cuchilla, pero al

instante, la próxima cuchilla marca la pieza, el sistema de avance hace que la pieza se

mueva hacia adelante y la segunda cuchilla hace una honda similar a la primera. Un

mayor número de marcas de cuchilla por unidad de longitud da una mejor calidad

superficial. (Martínez & Martínez, 1996)

Fig. 20: Marcas de cuchilla en madera de Teca (Tectona grandis). Fuente: Ilustración propia



30

Rayones:

Marcas semejantes a un rasguño, ocasionado por la lija, presentándose

exclusivamente en el ensayo de lijado. (Flores et. al., 2007)

2.9 La Norma ASTM - D 1666 – 04

La base para realizar las metodologías de la trabajabilidad de la madera de Teca (Tectona

grandis Linn.F.) en el presente documento, fue la Norma ASTM - D 1666 – 04, que fue

adecuada a los equipos de carpintería de la ESFOR.

Según la Norma ASTM - D 1666 - 04, una de las características significativas de la

madera es la facilidad con que puede ser trabajada y maquinada. Las diferentes especies,

sin embargo, varían mucho en su conducta bajo las herramientas cortantes, ya que algún

método sistemático es necesario para determinar su conformidad par usos dónde la

característica de la superficie maquinada o trabajada es de gran importancia.

Tales usos incluyen el trabajo de carpintería y aserrío, y otros productos dónde las

propiedades de mecanizado favorables son esenciales para un buen acabado. Para

productos como las tablas comunes, por otro lado, las buenas propiedades de

mecanizado son secundarias, aunque todavía sigue siendo un recurso importante.

Los procedimientos de los ensayos de trabajabilidad como ser cepillado, moldurado,

torneado, taladrado y lijado, son el resultado de muchos años de investigación extensa y

desarrollo e incluyen los métodos prácticos para evaluar cualitativamente e interpretar los

resultados. Su uso satisfactorio con una gama amplia de materiales, estos métodos son

igualmente aplicables a las diferentes especies, maderas duras y maderas blandas, y

materiales de madera base, como el contrachapado y el aglomerado.

Alcance de la norma

Los métodos de los ensayos cubren los procedimientos para cepillado, moldurado,

torneado, taladrado y lijado, todos estos son operaciones comunes de trabajabilidad de la

madera usada en la manufactura de productos de madera. Estas pruebas se aplican, en

diferentes grados, a dos clases generales de materiales,:



31

madera en la forma de tabla, y

materiales de tablero de madera-base (aglomerados y contrachapados)

Debido a la importancia del cepillado, algunas de las variables que afectan los resultados

de esta operación se detallan con una visión más amplia para determinar las condiciones

más óptimas. En la mayoría de las otras pruebas, sin embargo, es necesario limitar el

trabajo a un conjunto de condiciones comerciales bastante típicas en que todas las

diferentes maderas son tratadas del mismo modo.

2.10 Descripción de la Teca

2.10.1. Taxonomía

Familia: Verbenaceae.

Nombre científico: Tectona grandis L.F.

Nombres comunes: Teca (Español), Teak (Ingles), Indian oak (India).

2.10.2 Descripción botánica

La teca es un árbol caducifolio grande, que alcanza en Asia los 150 pies (45m) de altura,

con tronco de 6 o más pies de diámetro; se estima que los árboles de estas dimensiones

sobrepasan los 300 años de edad. Se caracteriza por su tronco cilíndrico, con raíces

tabulares; su corteza grisácea, acanalada, que se desprende en tiras; sus hojas de hasta

2 pies de largo, ásperas, con venas amarillas; sus inflorescencias grandes, compuestas

por cientos de florecitas blancas; y sus frutas en forma de vejiga, dentro de la cual hay un

hueso con textura de terciopelo que contiene hasta cuatro semillas. (Ríos & Veléz, s/f)

2.10.3 Hábitat

La teca crece de manera natural desde la latitud 23° a la 10° N, aproximadamente, en el

Sudeste de Asia, en un área que comprende la mayoría de la India peninsular, gran parte

de Myanmar y partes de Laos y Tailandia. (Ríos & Veléz, s/f)

2.10.4 Clima

La teca tolera una gran variedad de climas pero crece mejor en condiciones tropicales

moderadamente húmedas y calientes, con una precipitación de entre 1300 y 2500 mm por



32

año y una estación seca de 3 a 5 meses. La cantidad de lluvia óptima para la teca es de

entre 1500 a 2000 mm por año, pero soporta precipitaciones tan bajas como de 500 mm y

tan altas como de 5100 mm por año. La teca es natural a las áreas secas, incluso bajo

condiciones calientes y de sequía. (Weaver, 1993)

2.10.5 Suelos y Topografía

La teca crece en áreas entre el nivel del mar, como en Java, hasta una altitud de 1,200 m

en el centro de la India. Se establece sobre una variedad de suelos y formaciones

geológicas, pero el mejor crecimiento ocurre en suelos aluviales profundos, porosos,

fértiles y bien drenados, con un pH neutral o ácido. La teca tolera condiciones de suelo

muy extremas, siempre que exista un drenaje adecuado. Los factores limitantes más

importantes en cuanto a los suelos son la poca profundidad, las capas duras, los suelos

compactados o arcillas densas con un bajo contenido de Ca o Mg. (Weaver, 1993)

2.10.6. Utilización

La madera de teca se puede utilizar para los más diversos objetivos. Se considera, como

la mejor para la construcción de embarcaciones, es extraordinariamente adecuada para

construcciones terrestres y acuáticas, así como para acabados interiores de lujo y para

mueblería de lujo. La madera contiene un aceite que impide la oxidación de los clavos.

(Lamprecht, 1990; citado por Rivero, 2004)

2.10.7 Propiedades Físicas de la Teca

La albura es estrecha, crema-amarillosa y se distingue fácilmente del duramen, que recién

cortado varía de dorado a verde olivo, con vetas pálidas y oscuras, adquiriendo con el

tiempo un uniforme color pardo-dorado. La madera es aceitosa, moderadamente pesada,

con fibra recta y textura fina. Seca al aire rápido y con poca degradación. Tiene anillos de

crecimiento conspicuos y al cortarse despide un característico olor a cuero. (Ríos & Vélez,

s/f)

Su extraordinaria durabilidad natural y su resistencia al ataque de insectos y de hongos,

merece ser resaltada. Por naturaleza es resistente a las termitas, pero es relativamente



33

susceptible a las brocas marinas. Además de su gran utilidad, la madera es también muy

bella de color dorado-marrón y se torna oscura al aire libre (Lamprecht, 1990)

La madera de teca es fina y muy apreciada para diversos usos, es una madera que

contiene sílice; fácil de trabajar, secar y preservar, su durabilidad natural es buena y tiene

buena estabilidad dimensional, no es corrosiva, tiene resistencia a las termitas, los

hongos a la intemperie. Tiene un aceite antiséptico que la hace muy resistente y la

protege del ataque de diversos organismos. La madera de teca se ubica dentro del

grupo de maderas medianamente pesadas (Betancur; et al, 1997; citado por Rivero,

2004).

Se ha sostenido que la madera de teca obtenida de plantaciones es de inferior calidad

física respecto a la obtenida de bosques naturales. Se ha conservado más variabilidad en

la calidad de la madera de teca de bosques naturales que en la de teca de plantaciones,

lo que es un inconveniente para su uso. Entre los usuarios de teca se cree en general que

los árboles de crecimiento rápido dan sólo madera ligera, débil y esponjosa. Sin embargo,

los estudios realizados en el instituto de investigaciones forestales de Dehra Dun, India,

no corroboran esta opinión. Aunque los árboles de plantaciones crecen mas deprisa que

los de los bosques, se ha comprobado que la relación entre tasa de crecimiento y

fortaleza no es significativa (Sekar, 1972; citado por Unasylva, 2000).



34

Tabla 4. Propiedades físicas de la madera de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Autor Edad Procedencia PEB D12% (g/cm3)

DV (g/cm3)

C.H.(%)

Ríos ¿? Colombia 0,53 - 0.80 -

CIRAD- FORET, 2003

¿? Asia - 0.67 - --

Serrano, et al 2002

15 años Costa Rica 0,57 0.65 0.82 44.86

Serrano, et al 2002

20 años Costa Rica 0,53 0.61 0.82 56.25

Serrano, et al 2002

25 años Costa Rica 0,57 0.65 0.86 52.16

Serrano, et al 2002

18-20 años Panamá 0,63 0.72 0.94 48.85

Serrano, et al 2002

23-25 años Panamá 0,61 0.70 0.89 46.28

Serrano, et al 2002

27-32 años Panamá 0,63 0.71 0.87 38.78

Rivero, 2004 8 años Valle Sacta, Bolivia

0,5 0,58 1,03 106,68

Oporto, 2006 9 - 11 años Valle Sacta, Bolivia

0,52 0,57 0,70 35,46

Rodríguez, 2007 9 - 11 años Valle Sacta, Bolivia

0,53 0,59 0,66 29,48

PEB: Peso específico básico DV: Densidad de la madera en estado verde CH: Contenido de humedad Vol: Contracción volumétrica Tang: Contracción tangencial Rad. Contracción radial

Fuente: Ilustración propia

2.11. Ubicación y procedencia del Material Experimental

La madera utilizada para la obtención de las muestras de ensayo procede de las

plantaciones experimentales del Valle del Sacta de 9, 10 y 11 años, pertenecientes a la

Escuela de Ciencias Forestales de la Universidad Mayor de San Simón.

Las piezas de madera estaban almacenadas en la carpintería de la ESFOR, que fueron

aserradas previamente en aserradero portátil en el Valle de Sacta, durante el desarrollo

de la pasantía de Oporto, 2007.

El área del proyecto “Valle de Sacta” propiedad de la Universidad Mayor de San Simón,

políticamente se encuentra en el cantón Juna, provincia Carrasco del departamento de

Cochabamba a 223 km. de la ciudad. Geográficamente esta limitado por los paralelos 17º



35

31º 30º - 17º 07º 30º latitud sud y los meridianos 64º 47º 10º y 64º 31º 05º de longitud

oeste del meridiano de Greenwich, encajonado entre los ríos Sacta e Izarsama – Zabala

con elevaciones desde los 195 a los 250 m.s.n.m. (Macias, 1993).

Según Montesinos, 1999; la precipitación promedio en la estación meteorológica de

Ivirgarzama (distante a 11Km del predio) es de 3179 mm/año con una máxima anual de

4549 mm una mínima anual de 2183 mm. Las lluvias se concentran principalmente en

los meses de octubre a marzo. La temperatura promedio anual es de 23º C.

El diseño de las parcelas de plantación fue de 5 m de distanciamiento entre filas y 3 m

entre plantas. Se realizaron mediciones anuales de altura, diámetro a la altura del pecho

(DAP) y evaluación fitosanitaria. Se están realizando estudios periódicos de las

propiedades físico - mecánicas de la madera madera y de transformación industrial,

densidad de establecimiento, regímenes de manejo (podas y raleos), determinación de

calidad de sitio y tecnología de preparación del suelo. (Vargas, 2007)

Esta propiedad universitaria cuenta actualmente con 65l8 hectáreas, de las cuales 1 ha.

fueron destinadas para la plantación de la teca. (Rivero, 2004)

Fig. 21 Ubicación del Valle del Sacta en Bolivia

Fuente: Rivero, 2004



36

III. MATERIALES Y METODOLOGIA 3.1 Materiales y equipos

Flexo 5m.

Tacómetro

Cronómetro digital

Transportador

Calibrador 15 cm.

Lupa

Artículos de protección (gafas, tapaderas y barbijo)

Gubias

Formones

Lija Nº 100

Cuchillas HSS para molduras

Cuchillas HSS para cepillado

Broca para madera ½”

Broca para metal ½”

Cámara digital

Madera de Tectona grandis L.F. (teca) proveniente de las plantaciones del Valle

de Sacta

Cepilladora – garlopa 2 HP de marca Italo

Torno manual 2 HP de industria nacional

Lijadora de banda 1,5 HP. Longitud de lija: 6,6m.

Taladro – escoplo 2 HP de industria nacional

Tupí – molduradora 2 HP industria nacional

Máquina de Esmeril



37

3.2 Metodología

3.2.1 Evaluación de las propiedades Físicas de la madera

La madera con la cual se efectuaron los ensayos con edades de 9, 10 y 11 años, se

establecieron las siguientes propiedades Físicas:

- Contenido de Humedad

Una vez obtenidas las probetas de teca se procede a la determinación de CH, para lo cual

se debe aplicar el siguiente procedimiento:

- Llevar las probetas a estufa a 102 +- 3 ºC durante 1 día.

- Transcurrido el tiempo de pesar las probetas

- Nuevamente se lleva a la estufa y luego se pesa.

- Este proceso se debe realizar hasta llegar a peso constante o cuando dos

pesadas consecutivas sean iguales.

- Calcular el porcentaje de humedad por diferencia de pesadas

CH = Contenido de humedad

Ph = Peso húmedo

Ps = Peso seco

Ph - PS

CH = ---------------------- * 100

PS



38

- Densidad

La densidad (D) se expresa como la relación entre la masa y el volumen de la madera a

un determinado nivel de humedad, la densidad se expresa como se detalla a

continuación: (Vargas, 1987)

Peso de la muestra de madera D = ------------------------------------------ (gr. /cm3)

Volumen de la muestra

3.2.2 Ensayo de trabajabilidad

Los ensayos realizados para alcanzar los objetivos propuestos están fundamentados en

las metodologías reconocidas a nivel mundial, como son las normas de la Sociedad

Americana para Muestreo y Materiales “ASTM” en su designación para maderas “D 1666

- 04” (Métodos de Pruebas Estándares para Realizar Pruebas de Maquinado de

Materiales de Madera y Madera Base).

3.2.2.1 Obtención y Preparación del Material Experimental

La norma “ASTM - D 1666 – 04”, indicó las siguientes consideraciones para la

preparación y obtención del material experimental que se utilizará en los ensayos:

- Las muestras estuvieron libres de todo defecto, incluyendo nudos, manchas de

putrefacción incipiente, superficie irregular, rajaduras en los extremos, madera de

compresión y madera de tensión

- Se desechó muestras con anillos muy curvos o con inclusión de medula, con defectos de

secado (como grietas o rajaduras), ataque de hongos o insectos, y madera con tensiones

internas importantes.

- Para todos los ensayos las muestras estaban hasta el contenido de humedad de

equilibrio.



39

- Las muestras se protegieron cuidadosamente para evitar deterioros. Las piezas de

madera se marcaron una clave adecuada, que permita conocer la especie, el árbol de

proveniencia y el número de probetas.

- Todas las piezas fueron rectificadas antes de los ensayos, de tal manera que se

obtuvieron probetas con los planos y dimensiones adecuadas.

- La maquinaria fue ajustada, mantenida y operada en forma adecuada

- Se hizo una verificación de los filos de las herramientas cortantes, reafilando cada vez

que sea necesario.

- Para todos los ensayos, se detalló en forma completa las características de las

máquinas, herramienta cortante y condiciones de ensayo.

3.2.3 Ensayo de cepillado

3.2.3.1 Características de la maquinaria

La Norma ASTM-D-1666-04 recomendó utilizar una cepilladora molduradora, dada la

gama relativamente amplia de velocidades de alimentación y giro y la facilidad de cambios

de cabezales. A falta de esta máquina se puede usar una cepilladora (regrueseadora) o

máquina combinada cepilladora-garlopa (cepilladora-canteadora).

En este caso dada la disponibilidad de la carpintería, se utilizó una garlopa – cepilladora

de marca “Italo” con velocidad de giro del cabezal porta cuchilla de 5250 r.p.m. y un

diámetro de 9.5cm., con capacidad para alojar 2 cuchillas, ángulo de 45º para alojar la

cuchilla; velocidad de alimentación manual y un ancho de mesa de 30 cm. Tiene además

un motor principal de 2 Hp. La alimentación de la probeta (muestra) a la máquina es

perpendicular al eje de rotación del porta cuchillas.



40

Fig. 22: Garlopa – cepilladora de la carpintería ESFOR

3.2.3.2 Procedimiento

La Norma ASTM-D-1666-04, estableció que se elaboren 50 probetas pero ya que había

limitaciones para encontrar madera libre de defectos, se procedió a elaborar 30 probetas

con las siguientes dimensiones: 1 pulg. de espesor x 4 pulg. de ancho y 3 pies de largo.

Las muestras tenían corte tangencial (madera plana).

Las cuchillas de acero rápido HSS, fueron afiladas cada vez que perdían el filo en la

máquina de esmeril.

Las probetas fueron marcadas con su número correspondiente, la dirección que fueron

alimentadas y los planos que fueron cepillados en sus caras laterales de la probeta de

modo que esta identificación no se pierda con el respectivo cepillado.

Ángulo de corte y velocidades de alimentación

Como indicó la Norma ASTM-D-1666-04, en cada probeta se utilizó los ángulos de corte

modificando las cuchillas para que resulten 15, 20, 25 y 30º, pero opcionalmente se

realizó con el ángulo tal como se obtiene del distribuidor, de 0º (Ver fig. 23).

Además cuatro velocidades de alimentación: 21.9; 27.3; 36.5 y 54.7 pies/min.; y se

distribuyó de la siguiente manera:



41

- Cinco pasadas con ángulos de corte de la cuchilla de 0, 15, 20, 25, y 30º

ajustando la velocidad de alimentación de 21.9 pies/min. (con ayuda de

cronómetro).

- Tres pasadas con el ángulo de corte de 20º, pero esta vez ajustando la velocidad

de alimentación de 54.7; 36.5 y 27.3 pies/min. respectivamente.

Entonces se realizó un total de ocho pasadas de cepillado con 30 repeticiones cada una;

con la profundidad de corte de 1.6 milímetros. Para este efecto se hizo previos ensayos

subiendo o bajando la mesa de la garlopa con probetas de madera ajenas al ensayo

alcanzar dicha profundidad con ayuda de un calibrador.

Adicionalmente en cada una de las ocho pasadas de cepillado se tomó en cuenta también

la dirección del grano, de las 30 repeticiones: la mitad, es decir 15 muestras a favor del

grano y las otras 15 en contra.

Marcas de cuchilla

La cantidad de estas marcas está relacionada con el número de cuchillas, revoluciones

por minuto y velocidad de avance.

Según ASTM – 1666 (04); La cantidad de marcas de cuchilla por pulgada se puede

averiguar relacionando cada dato de la siguiente forma:

Fig. 23: Modificación de los ángulos de

corte de las cuchillas:

A = ángulo de corte

B = nuevo ángulo de corte (modificado)

C = ángulo de afilado

Fuente; Martinez 1996



42

A x B

N° de M.C./pulg. = ---------------- C x 12

Donde: M.C: Marcas de cuchilla

A: rev/min (rpm)

B: número de cuchillas (en cepilladoras y molduradoras convencionales B=1)

C: velocidad de avance (pies/min.)

Largo de la probeta (pies) Velocidad de avance (pies/min.)= ----------------------------------------------------- Tiempo que pasa por la cepilladora (min)

Al finalizar todo este procedimiento, con un ángulo de corte, se procedió a la extracción de

las cuchillas para afilar con otro ángulo y continuar realizando las pruebas con las mismas

probetas, repitiendo el mismo procedimiento.

A continuación se presenta el cuadro de resumen de variables para el ensayo de

cepillado:

Tabla 5: Variables en el ensayo de cepillado

Factores

Repeticiones Ángulo de corte

Velocidad de alimentación en pies/min.

Dirección del grano

0º 21,9

A favor En contra

15 15

15º 21,9

A favor En contra

15 15

20º

21,9 A favor En contra

15 15


15 15


15 15


15 15

25º 21,9

A favor En contra

15 15

30º 21,9

A favor En contra

15 15



43

3.2.3.3 Calificación de la superficie

- La calificación de los ensayos de cepillado, según la norma ASTM – 1666 (04) se

hicieron de la siguiente forma: cada probeta ensayada deberá ser examinada

visual y cuidadosamente acerca del defecto del cepillado en cada pasada.

- La calidad de grados de defectos se realizó tomando en cuenta los siguientes

defectos: grano arrancado, grano velloso, grano levantado, grano rugoso y marcas

de las cuchillas.

- Se calificaron los grados de defectos con rangos de calidad del 1 al 5 de acuerdo a

patrones obtenidos en la Norma ASTM – 1666 (04) (Ver tabla 10).

Todos estos datos se anotaron en un registro de resultados diseñada para este fin (ver

anexo 1).

3.2.4 Ensayo de taladrado


La Norma ASTM-D-1666-04 indicó que se utilice un taladro eléctrico equipado con poder

de alimentación automático con velocidad de giro de porta broca de 3600 r.p.m. En este

caso se utilizó un taladro – escoplo, de funcionamiento manual, de industria nacional; con

velocidad de giro de 2240 r.p.m. que posee un diámetro máximo de 20 mm. para sujetar

la broca y tiene además un motor principal de 2 Hp.



44

Fig. 24: Taladro – escoplo de la carpintería ESFOR


Se prepararon 30 probetas con las dimensiones estipuladas en la Norma ASTM-D-1666-

04 (1pulg. de espesor x 4 pulg. de ancho y 1 pie de largo) y a un contenido de humedad

de equilibrio con el ambiente.

Además la Norma ASTM-D-1666-04 indicó que se utilice broca de 3 puntas o para

madera, pero opcionalmente para determinar la mejor calidad se utilizó broca para metal

(ver fig. 25)

Fig. 25: Diseño de las brocas: (A) para metal y (B) para madera

Ambas aplicando una fuerza promedio de 30 kg. aproximadamente al eje de la broca para

realizar los agujeros sin respaldo y provocar la salida libre de la broca (ver fig. 24).



45

Se sugirió realizar 2 perforaciones con cada tipo de broca en cada muestra con la

distribución más adecuada como lo muestra la fig. 26.

Para todas las perforaciones se determinó el tiempo de penetración de la broca con ayuda

de un cronómetro.

Fig. 26: Distribución de los orificios para taladrar


taladrado:

Tabla 6: Variables en el ensayo de taladrado

Factores Repeticiones

(perforaciones) Tipo de broca

r.p.m. de la broca

Para metal 2240 60

Para madera 2240 60


La calidad de grados de defectos se realizó de acuerdo a la Norma ASTM-D-1666-04 (ver

tabla 10) tomando en cuenta los siguientes defectos:

- En la entrada y salida de la broca se tomó en cuenta los defectos: grano

levantado, grano velloso y grano arrancado en una escala de cinco como en el

ensayo anterior.



46

- También se calificó la calidad de superficie interna del orificio tomando en cuenta

si presenta una superficie lisa o rugosa. Estos datos se anotaron en la planilla

diseñada para este fin (ver Anexo 2).

3.2.5 Ensayo de moldurado


Como indicó la Norma ASTM-D-1666-04, se utilizó una tupí de funcionamiento manual, de

industria nacional, con velocidad de giro del cabezal de 4000 r.p.m. con capacidad de

alojar la sierra circular, fresa o portacuchillas; dimensión de la mesa de 75 cm. largo por

30 cm. de ancho. Tiene además un motor principal de 2 Hp.

Fig. 27: Tupí de la carpintería ESFOR


La Norma ASTM-D-1666-04 indicó la elaboración de 50 probetas para esta prueba; en

este caso se elaboraron 32 probetas, ya que no se encontró más madera libre de

defectos.



47

Las probetas tenían una dimensión de: 0.75 pulg. de espesor x 3 pulg. de ancho y 3.3

pies de largo.

Para la realización de esta prueba se utilizó cuchillas molduradoras para alojar en la fresa,

ésta requiere dos pares de cuchillas, uno para el corte y el otro para contraviento (no

interviene en el corte), La fresa tiene un diámetro de 9.3 cm. y un ángulo para alojar

cuchillas de 15º (ver fig. 28).

La forma del perfil de moldura que indica la Norma ASTM-D-1666-04 no se pudo

encontrar en ferreterías, por lo que se escogió una forma alternativa como se indica en la

fig. 29, esta forma de perfil de moldura sirve para moldear marcos de ventanas, puertas,

zócalos, entre otros; y es muy utilizado en la carpintería.

Fig. 28: Diseño de la fresa para alojar las cuchillas molduradoras

Fig. 29: Diseño de la cuchilla molduradora usada para el corte en el borde de la muestra



48

En la Norma ASTM-D-1666-04 no indicó las velocidades de alimentación de las probetas,

por lo que se sugirió dos velocidades de alimentación:

16 repeticiones a una velocidad de alimentación de 12,09 pies/min., la mitad a

favor del grano y la otra mitad en contra del grano.

16 repeticiones a una velocidad de alimentación más rápida, a 17,55 pies/min., la

mitad a favor y la otra mitad en contra del grano.


moldurado:

Tabla 7: Variables en el ensayo de moldurado

Factores

Repeticiones Vel. de alimentación en

pies/min.



8 8


8 8


La calidad de grados de defectos se realizó de acuerdo a la Norma ASTM-D-1666-04 (ver


Se calificó los defectos en la calidad de superficie moldurada como ser: grano velloso,

grano arrancado y grano rugoso, los cuales fueron anotados en la planilla para este

ensayo (ver anexo 3)



49

3.2.6 Ensayo de torneado


La Norma ASTM-D-1666-04 estableció que para los ensayos de torneado se utilicen un

torno manual y con varias velocidades de giro de las cuales la mayor no sea inferior a

3200 rpm.

Para este ensayo se utilizó un torno manual de banco de industria nacional, con tres

juegos de poleas para combinar velocidades de giro del cabezal de: 1000, 1500 y 2500

r.p.m., con un soporte para las gubias especialmente preparado en forma escalonada;

tiene un motor principal de 2 Hp.

Fig. 30: Torno manual de la carpintería ESFOR


Se elaboraron 50 probetas de 0.75 x 0.75 x 5.5 pulg. como establece la Norma ASTM-

D-1666-04.

Para la realización de esta prueba se utilizó una plantilla o un patrón de diseño para

tornear como muestra la norma ASTM-D 1666-04 y se presenta de la siguiente manera:



50

Corte paralelo a las fibras Corte oblicuo

Fig. 31: Diseño de la plantilla para el torneado de las probetas

Para efectuar el diseño deseado se utilizó las siguientes herramientas: Gubia media caña

convexa, gubia media caña acanalada, gubia punta de lanza, formón plano de 90º y

formón plano de 30º.

Fig. 32: Herramientas para el torneado: 1: gubia punta de lanza; 2: gubia media caña acanalada; 3: gubia media caña convexa; 4: formón plano de 90º y 5: formón plano de 30º.

En esta prueba se sugirió el torneado con 2 velocidades de giro: 25 probetas se efectuó

con una velocidad de 1500 r.p.m. que es la de velocidad media y otras 25 probetas con la

de velocidad más rápida de 2500 r.p.m. Se efectuaron determinaciones de corte para

observaciones paralela al grano y corte oblicuo.


torneado:



51

Tabla 8: Variables en el ensayo de torneado

Factores

Repeticiones Velocidad del

torno Ángulo de

corte

1500 r.p.m.

Oblicuo 25

Paralelo

2500 r.p.m.

Oblicuo 25

Paralelo


La calidad de grados de defectos se realizó de acuerdo a la Norma ASTM-D 1666-04 (ver


Calificación para la observación paralela al grano

El grano arrancado y la vellosidad en el fondo paralelo a las fibras se calificaron según

una escala de 5 grados.

Calificación para el corte oblicuo (45º)

También se calificó de acuerdo con 5 grados, y se evaluó el grano astillado, el grano

levantado y rugosidad en los planos inclinados y la vellosidad en las aristas exteriores de

los cortes. Estos datos fueron anotados en la planilla diseñada para este fin (ver anexo 4).

3.2.7 Ensayo de lijado


La Norma ASTM-D 1666-04 recomendó que la máquina sea preferentemente de dos

cabezales, de lija de banda. Si tal máquina no está disponible entonces la máquina se

describirá totalmente.

Se utilizó una lijadora de banda de industria nacional, su funcionamiento es de modo

manual, trabaja con un motor de 1.5 Hp y alcanza 1410 r.p.m, la dimensión de la lija es de

6.6 m de longitud por 15 cm. de ancho, con velocidad de la lija de 16m/seg., dimensión de

la mesa de 2.5 m. de largo por 1 m. de ancho. Para la presión de lijado posee una zapata

para ejercerla manualmente.



52

Fig. 33: Lijadora de banda de la carpintería ESFOR


Tal como indicó la Norma ASTM-D 1666-04, para esta prueba se utilizaron las probetas

que resultaron de la prueba de cepillado, por lo tanto éstas se redujeron hasta un espesor

de 0.5 pulg. producto del desgaste del cepillado y las otras dimensiones se mantuvieron,

es decir 4 pulg. de ancho y 3 pies de largo.

Se utilizó lija de oxido de aluminio de grano Nº 100 con un soporte textil (tela).

La Norma ASTM-D 1666-04 indicó que se realice el primer lijado con grano Nº 80 para

eliminar defectos muy graves, en el caso de este ensayo, las maderas no presentaron

grano arrancado severo ni otros defectos mayores en el cepillado, por lo que no se

realizó el ensayo con lija Nº 80; ensayando directamente con lija Nº 100 para evaluar la

calidad de las superficies.

Para la realización de esta prueba se utilizó la lija en estado satisfactorio, no nueva por no

ser representativa.

Se ensayó en la misma dirección utilizada en el cepillado, es decir a favor o en contra del

grano y también la misma cara de la probeta que fue cepillada.



53

Se sugirió que para cada acción de lijado se ejerza una presión constante aproximada de

100gr/cm2 en la zapata de lijado el ensayo. Las dimensiones de la zapata eran 7.5 por 15

cm. Entonces la presión se calculó con la siguiente manera:

15 cm. x 7.5 cm. = 112.5 cm2

112.5 cm2 X X = 11.3 Kg.

1cm2 100gr.

La fuerza que se ejerció en la zapata de lijado fue de aproximadamente 11.3 Kg.

manteniéndose dicha presión durante todos los ensayos.

También se propuso la calificación de temperatura y tiempo de la siguiente manera:

- Se tocó la superficie de la madera inmediatamente después de lijar calificando su

temperatura, de acuerdo a la siguiente nomenclatura: alta, media (temperatura

humana = 37ºc) o baja.

- Se tomó el tiempo de cada pasada en lijadora para obtener una superficie tersa y

libre de defectos de cepillado.

- Como este ensayo es de calidad se efectuaron tres pasadas a cada probeta para

evaluar la calidad superficial de éstas.

A continuación se presenta el cuadro de resumen de variables para el ensayo de lijado:

Tabla 9: Variables en el ensayo de lijado

Factores

Repeticiones Dirección del grano

Tipo de lija

A favor Nº 100 15

En contra Nº 100 15



54


Los defectos de rayado y vellosidad se calificaron de acuerdo como establece La Norma

ASTM-D 1666-04 (ver tabla 10) y se hizo también la evaluación de eliminación de marcas

de cuchilla u otros defectos propios del cepillado.

3.3 Evaluación y calificación general de todos los ensayos

La evaluación de todos los ensayos se realizó como lo establece en la Norma ASTM D

1666 – (04), basándose en la presencia y severidad de los defectos, examinando las

probetas visualmente y clasificándolas en cinco grados:

Tabla 10: Evaluación y clasificación de las probetas de ensayo

GRADO CONDICIÓN DESCRIPCIÓN

1 EXCELENTE Libre de defectos

2 BUENO Con defectos superficiales que pueden eliminarse con lija Nº 100

3 REGULAR Con defectos marcados que pueden ser eliminados utilizando una lija gruesa Nº 60 y después una lija fina Nº 100

4 POBRE Con defectos severos que para eliminarse se requiere trabajar de nuevo la pieza de madera

5 MUY POBRE Con defectos muy severos , los cuales para eliminarlos será necesario sanear la pieza de madera

Fuente: Flores, R. et al., 2007

Al concluir la calificación de todos los ensayos, se procedió a clasificar los resultados

obtenidos. El procedimiento consistió en obtener el porcentaje de piezas libres de

defectos en cada una de las muestras probadas; para sacar este valor sólo se tomaron en

cuenta los ensayos que fueron clasificados como Excelente (1). Después de asignar a

todas las muestras ensayadas su porcentaje de piezas libres de defectos, este valor se

ubicó dentro de la tabla de clasificación final, en la que se indican diferentes rangos de

acuerdo con el porcentaje de piezas sin defectos que cada pieza obtenía.



55

Tabla 11: Rangos de clasificación final

CALIFICACION % DE PIEZAS LIBRE DE

DEFECTOS

Excelente (1) 90 – 100

Bueno (2) 70 – 89.9

Regular (3) 50 – 69.9

Pobre (4) 30 – 49.9

Muy pobre (5) 0 – 29.9

Fuente: Flores et al., 2007



56

IV. Resultados y análisis

4.1 Determinación de las Propiedades Físicas

A continuación se muestran los resultados de contenido de humedad y densidad:

Determinación del Contenido de Humedad de la madera.

Como se ve en la tabla 12, el promedio de contenido de humedad es de 7,93%; este

promedio de la tabla es baja peor se debe a que la madera evaluada estaba seca y a eso

se debería el bajo Contenido de Humedad.

Tabla 12: Contenido de humedad de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Nº PROBETA

MASA INICIAL MASA FINAL

C.H. (%)

1 90,51 83,922 7,85

2 104,83 96,821 8,27

3 89,23 82,652 7,95

4 100,83 93,654 7,66

5 92,24 85,496 7,89

PROMEDIO C.H. 7,93

Densidad

Los resultados obtenidos de densidad en estado seco al contenido de humedad de 7,93%

se presentan de la siguiente manera:

Tabla 13: Densidad de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Nº PROBETA

Peso (gr) Volumen (cc)

Densidad (gr/cc)

1 101,19 175 0,58

2 109,39 190 0,58

3 116,58 185 0,63

4 100,29 180 0,56

5 112,10 190 0,59

PROMEDIO DENSIDAD 0,59



57

4.2 Ensayo de cepillado

Los resultados de la prueba de cepillado mostraron que el factor velocidad de

alimentación fue notorio para que se presentara muestras con defectos, asimismo, la

orientación del cepillado respecto al grano de la madera influyeron también en la

presencia de defectos, en tanto que el factor ángulo de corte no presentó alguna

diferencia en el porcentaje de probetas con defectos; de tal manera que los mejores

resultados se obtienen al cepillar la madera de teca (Tectona grandis Linn.F.) a favor del

grano y una velocidad de alimentación menor.

Tabla 14: Características de cepillado de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Factores

Número de repeticiones

(n)

Porcentaje de probetas

libres de defecto

Porcentaje de probetas con defectos (%)

Calificación Ángulo

de corte

Vel. De alimentación en pies/min.


Grano arrancado

Grano velloso

Grano rugoso

0º 21,9 A favor 15 100 0 0 0 Excelente

En contra 15 93,33 0 6,67 0 Excelente

15º 21,9

A favor 15 100 0 0 0 Excelente

En contra 15 100 0 0 0 Excelente

20º

21,9 A favor 15 100 0 0 0 Excelente



En contra 15 93,33 6,67 0 0 Excelente


En contra 15 86,67 13,33 0 0 Buena

54,7 A favor 15 93,33 6,67 0 0 Excelente

En contra 15 80 13,33 0 6,67 Excelente

25º 21,9



30º 21,9


En contra 15 93,33 6,67 0 0 Excelente

Promedio 96,25 2,92 0,42 0,42

En general el defecto de grano arrancado fue el más frecuente y representó en promedio

un 2.92% de las muestras en los ensayos de cepillado, esto probablemente se debió a la

perdida de filo de la cuchilla; el grano velloso y el grano rugoso a 0.42%, de todas

maneras estos valores de defectos son mínimos, con relación al porcentaje de probetas

libres de defecto que tiene un valor de 96.25%



58

Gráfico 1: Comparación de probetas libre de defecto según dirección del grano

4.2.1 Dirección del grano

En base al gráfico 1, los factores de cepillado a favor y en contra del grano no presentaron

diferencias amplias, por consiguiente cepillar la madera a favor del grano presenta

mejores resultados en todas las condiciones evaluadas, la calidad de madera cepillada a

favor del grano tiene clasificación excelente, ya que un 99,16% de las muestras no

presentó defectos, mientras tanto que trabajar en contra del grano no presentó mucha

diferencia, obteniendo un valor de 93,33% de muestras sin defectos con una clasificación

igual de excelente.

4.2.2 Velocidad de alimentación

Por otra parte la velocidad de alimentación en el cepillado influyó en los defectos de las

muestras, siendo un factor notorio que determina la presencia de defectos, como lo

demuestra el gráfico 1.

Esto nos refleja que la frecuencia de los defectos esta relacionado con la velocidad de

alimentación, puesto que a velocidades lentas (21,9 pies/min.); el porcentaje de muestras

libres de defectos es muy alto llegando hasta un 98,7%, mientras tanto que a velocidades

muy rápidas (54,7 pies/min.); el porcentaje de muestras libres de defectos baja a un

80,0%, aunque este valor sigue siendo un buen parámetro para determinar que el

cepillado es bueno en la madera de teca (Tectona grandis Linn.F.).



59

Por otra parte la desventaja de trabajar a velocidades lentas en el cepillado es la perdida

de filo de la cuchillas, en la siguiente figura nos muestra la perdida de filo a medida que se

hacen las pasadas del cepillado.

9

12

14

20

0

5

10

15

20

25

21,9 pies/min 27,3 pies/min 36,5 pies/min 54,7 pies/min

Velocidad de alimentación

#d

e p

asad

as d

e c

ep

illa

do

hasta

qu

e

pie

rde e

l fi

lo d

e c

uch

illa

Gráfico 2: Promedio de número de pasadas hasta que la cuchilla pierde el filo con relación a la velocidad de alimentación

En base a este grafico se determina que a mayores velocidades de alimentación, se

puede realizar mayor número de pasadas en cepillado sin que pierda el filo de la cuchilla,

en el caso de una velocidad de 54,7 pies/min. se puede realizar un promedio de 20

pasadas de cepillado sin que pierda el filo, mientras tanto en una velocidad lenta de 21,9

pies/min. la cantidad de pasadas sin que pierda el filo es sólo de un promedio de 9

cepilladas. Este es un factor eminentemente de la herramienta y no tiene que afectar en la

calidad final de la madera maquinada, ya que el filo de la cuchilla tiene que estar siempre

en buenas condiciones.

4.2.3 Marcas de cuchillas por pulgada en el cepillado

Una variable importante de considerar en el proceso de cepillado son las marcas de

cuchillas que están relacionadas con la velocidad de alimentación; puesto que a mayor

marcas de cuchilla, menor defectos de cepillado. Lo anterior se confirmó al observar los

mejores resultados en piezas de madera con un mayor número de marcas de cuchillas

por pulg., en este caso, las velocidades de alimentación de 21,9 pies/min. mostraron el

mayor número de marcas de cuchilla y por consiguiente una mejor superficie de cepillado.



60

Tabla 15: Marcas de cuchilla por pulg. para las velocidades en el cepillado.

Velocidad de alimentación

Marcas de cuchilla por

pulg.

21,9 pies/min. 20

27,3 pies/min. 16

36,5 pies/min. 12

54,7 pies/min. 8

Fig. 34: Muestras usadas en la Prueba de cepillado calificadas en rango de calidad

Grado 1: Excelente (libre de defecto) Grado 2: Bueno (grano arrancado)

1 2



61

4.3 Ensayo de taladrado

Los resultados de la prueba de taladrado mostraron que el factor tipo de broca fue

determinante, ya que al utilizar la broca para metal presenta un mayor número de

defectos en la muestra que al utilizar tipo de broca para madera (Tabla 15).

Tabla 16: Características de taladrado de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Factores Número de

repeticiones (perforaciones)

Porcentaje de calidad en la entrada y salida de la broca

Clasificación

Tipo de broca

r.p.m. de la broca

libre de defecto

Grano arrancado

Grano velloso

Grano levantado

Para metal

2240 60 28,33 50 15 6,67 Muy pobre

Para madera

2240 60 86,67 6,67 1,67 5 Buena

Esto nos demuestra que utilizar broca para madera, nos presenta muy buenos resultados

en comparación a los pobres resultados con broca para metal, por lo tanto enfocándonos

en lo que respecta la calidad de perforación para el orificio de entrada y salida de broca, el

tipo de broca para madera representa un 86.67% de perforaciones libre de defecto,

mientras que la broca para metal muestra un 28, 67% de perforaciones libre de defecto.

La presencia de defectos en la calidad de entrada y salida con broca para madera, lo

predomina el grano arrancado con un 6,67%.

Fueron muy amplios los porcentajes de orificios con defectos utilizando broca para metal,

presentándose un 50% de perforaciones con grano arrancado; esto se debe, según

bibliografía consultada, a que la broca para metal se utiliza para maderas muy duras, y la

teca (Tectona grandis Linn.F.) es moderadamente dura.

4.3.1 Calidad interna del orificio

En lo que se refiere a la calidad interna del orificio la broca para madera sigue

presentando un buen porcentaje de perforaciones lisas, en comparación con la broca para



62

metal que presenta alto porcentaje de superficie rugosa del orificio, como lo muestra la

siguiente tabla:

Tabla 17: Calidad interna de perforaciones

Factores Número de repeticiones

(perforaciones)

Porcentaje de calidad interna de perforaciones

Calificación Tipo de broca

r.p.m. de la broca

Libre de defecto (liso)

Grano rugoso

Para metal 2240 60 20 80 Muy pobre

Para madera 2240 60 90 10 Excelente

La calidad interna de perforación de la broca para madera mostró una superficie excelente

con un 90% de perforaciones lisas y solamente 10% de perforaciones que presentaron

superficie con grano rugoso; mientras que taladrando con broca para metal presentó una

superficie interna muy pobre con 20% de perforaciones con superficies lisas y un gran

porcentaje de orificios con grano rugoso con un valor de 80%.

4.3.2 Tiempo de perforación

En contraparte, al utilizar la broca para metal, el factor tiempo de penetración indicó una

mínima diferencia con la broca para madera como indica la siguiente tabla:

Tabla 18: Tiempos de penetración de los dos tipos de brocas

Factores Número de

repeticiones (perforaciones)

Promedio de tiempo de

perforación (seg.)

Desv. Estándar

Tipo de broca

r.p.m. de la broca

Para metal

2240 60 0,83 0,17

Para madera

2240 60 1,02 0,26

La mínima variación de tiempos de penetración entre las brocas, nos indica que el mejor

desempeño se observó al utilizar brocas para metal, taladrando en menor tiempo, con un

promedio de 0,83 seg., mientras que taladrando con broca para madera tiene un

promedio de 1,02 seg.



63

Fig. 35: Muestras usadas en la prueba da taladrado calificadas en rango de calidad Grado 1: Excelente (libre de defecto) Grado 3: Regular (arriba: grano arrancado; abajo: grano rugoso)

4.4 Ensayo de moldurado

Los resultados de la prueba de moldurado mostraron que el factor velocidad de

alimentación fue determinante para que se presentara muestras con defectos, también el

factor de orientación del grano influyó en la presencia de defectos, determinando que los

mejores resultados se obtiene realizando la moldura en la madera de teca (Tectona

grandis Linn.F.) a favor del grano y velocidad de alimentación lenta.

3

1

Broca para metal

Broca para madera

3 1

Broca para metal Broca para madera



64

Tabla 19: Características de moldurado de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Factores Número de

repeticiones (n)

Porcentaje de probetas

libres de defecto


Clasificación Vel. De alimentación en pies/min.


Grano arrancado

Grano velloso

Grano rugoso


En contra 8 87,5 0 0 12,5 Buena

17,55 A favor 8 87,5 12,5 0 0 Buena

En contra 8 87,5 0 0 12,5 Buena

Promedio 90,6 3,13 0 6,25

Se puede apreciar que en general los defectos de grano arrancado y grano rugoso se

presentaron en el mismo porcentaje con un promedio de 6,25 % de las muestras en los

ensayos de moldurado, mientras que las muestras libres de defecto tienen un valor de

87,5%; de tal manera se demuestra que los factores dirección del grano y velocidad de

alimentación son determinantes para obtener una buena calidad de superficie de la

madera.

4.4.1 Velocidad de alimentación

Como lo demuestra el gráfico 1; la velocidad de alimentación en el moldurado, al igual que

el factor dirección del grano influyó en la calidad de superficie de la madera, puesto que

esta condición fue determinante para la presencia de defectos.

Una velocidad lenta como en este caso de 12,10 pies/min. el porcentaje de muestras

libres de defectos tiene un valor de 93,75%, clasificándose como excelente; mientras que

a velocidades muy rápidas como en este caso de 17,55 pies/min. el porcentaje de

muestras libres de defectos baja a un 81,25%, aunque este valor lo sigue clasificando

como buena.



65

Fig. 36: Muestras usadas en la prueba de moldurado calificadas en rango de calidad

Grado 1: Excelente (libre de defecto) Grado 2: Bueno (grano rugoso)

4.5 Ensayo de torneado

Los resultados de la prueba de torneado mostraron diferencias no muy notorias entre las

velocidades de giro probadas, siendo la mejor de 1500 r.p.m., mientras que la velocidad

de giro más rápida presentó una leve afectación en la superficie de la madera, como lo

muestra la siguiente tabla:

Tabla 20: Características de torneado de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Factor Núm.

de repeti-ciones

(n)

Calificación en la orientación de corte

Paralelo al grano Oblicuo (45º)

% de probetas libres de defecto

Porcentaje de probetas con defectos

Calif.

% de probetas libres de defecto

Porcentaje de probetas con defectos

Calif. r.p.m. del

torno

Grano arran.

Grano velloso

Grano rugoso

Grano arran.

Grano velloso

Grano rugoso

1500 25 92 8 0 0 Exc. 88 4 0 8 Buena

2500 25 88 12 0 0 Exc. 84 8 0 8 Buena

Promedio 92,5 7,5 0,0 0,0 82,5 7,5 0,0 10,0

Para obtener resultados más precisos de las muestras se procedió a la observación de

cada muestra en dos orientaciones de corte: se calificó en los planos inclinados (corte

oblicuo) y en el fondo (corte paralelo al grano); entonces se observó los siguientes

resultados: en general la mayoría de la probetas en el plano oblicuo presentaron grano

rugoso y grano arrancado bastante leve, pero no genera una superficie lisa que se pueda

evaluar como excelente, además ninguna presentó grano velloso.

2 1



66

No obstante las probetas calificadas en el corte paralelo al grano presentaron superficies

con mejor calidad, ya que sólo se presentó grano arrancado obteniendo una calificación

de excelente en las dos velocidades de giro.

4.5.1 Velocidad de giro del torno

Por otra parte la velocidad de giro del torno fue el principal factor para determinar una

mejor calidad de superficie de las probetas sometidas a la operación de torneado como lo

muestra la siguiente tabla:

Tabla 21: Relación de muestras libres de defecto con la velocidad de giro

Velocidad de giro (r.p.m.)

Porcentaje de muestras libres de

defectos Clasificación

1500 90 Excelente

2500 86 Buena

Con lo expuesto anteriormente, se comprueba que la madera de teca tiene un mejor

comportamiento realizando el torneado a velocidad de giro de 1500 r.p.m., obteniendo

una calificación de excelente, con un 90% de las probetas libres de defecto; mientras

tanto que torneando a una velocidad de giro mas rápida como en este caso de 2500

r.p.m., se obtiene una leve disminución de probetas libre de defecto con un valor de 85%,

obteniendo una calificación buena.

Fig. 37: Muestras usadas en la prueba de torneado calificadas en rango de calidad

Grado 1: Excelente (libre de defecto) Grado 2: Bueno (grano arrancado)

2

1



67

4.6 Ensayo de lijado

Los resultados de la prueba de lijado mostraron que el factor dirección del grano fue

determinante para que se presente una buena calidad de la superficie de la madera que

fue lijada, como lo muestra la siguiente tabla:

Tabla 22: Características de lijado de Teca (Tectona grandis Linn.F.)

Factores Número de

repeticiones (n)

Porcentaje de

probetas libres de defecto


Clasificación Vel. de lija (m/seg.)

Dirección del grano Rayaduras Vellosidad

16 A favor 45 95,56 4,44 0 Excelente

En contra 45 91,11 8,89 0 Excelente

Promedio 93,33 6,67 0

Como este ensayo es para obtener superficie de calidad se efectuaron tres pasadas a

cada probeta resultante del ensayo de cepillado (30 probetas) para evaluar su calidad

superficial.

Entonces de acuerdo a la tabla, el lijado de la madera, va presentar una excelente

calidad, ya que lijando a favor del grano se obtiene un 95,56% de muestras que no

presentan ningún defecto, y solamente una vellosidad leve de 4,44%; de igual manera

aunque no notoriamente, el lijado en contra del grano representa un 91,11% de muestras

libres de defecto.

En lo que respecta a la eliminación de defectos de cepillado, como ser grano arrancado y

velloso, estos fueron eliminados en la segunda pasada y en algunos casos en la primera,

las marcas de cuchilla de igual manera, ya que de acuerdo a la bibliografía consultada,

este defecto es el más simple de eliminar.

4.6.1 Tiempo del lijado

En lo que se refiere al tiempo de lijado, resulta más factible lijar la madera a favor del

grano, ya que con este factor se disminuye el tiempo de lijado, de tal manera que el grano

de lija se mantiene en buenas condiciones por un mayor tiempo.



68

Tabla 23: Relación de tiempo con la dirección del grano

Factor Número de

repeticiones (n) Promedio

(seg.) Desv.

Estándar

Tiempo total

A favor del grano

45 4,39 0,5

En contra del grano

45 4,99 0,33

Es necesario señalar que lijar a favor del grano representa un menor tiempo comparando

con el lijado en contra del grano, aunque la diferencia es solamente de 0.5 seg. al realizar

un número excesivo de pasadas de lijado, se incrementaría el tiempo total de lijado

notoriamente.

Por otra parte la calificación de temperatura generada durante el proceso de remoción dio

como resultado en todas las muestras una temperatura media (aproximadamente 37º c).



69

V. Conclusiones

Se ha corregido la Norma ASTM - D 1666 – 04 adecuando a los equipos y la

disponibilidad de materiales en la carpintería de la ESFOR en los siguientes aspectos:

Para el ensayo de cepillado se ha modificado el requerimiento de maquinaria, el

cual especifica una cepilladora – molduradora automática, pero se realizó el

ensayo con la garlopa. También el número de probetas para el ensayo, que

especifica 50 probetas, pero como no había mayor cantidad de madera libre de

defectos sólo se elaboraron 30 probetas.

Para el ensayo de taladrado se ha modificado el requerimiento de revoluciones por

minuto (r.p.m.) de la máquina de taladro, el cual especifica que sea de 3600 r.p.m.,

pero se realizó el ensayo con un taladro de 2240 r.p.m. También se sugirió en el

ensayo la utilización de broca para metal, que según la revisión de bibliografía,

esta broca se utiliza para maderas duras a semiduras.

Para el ensayo de moldurado se ha modificado el diseño de cuchilla de moldura,

ya que no se encontró este diseño en las ferreterías. También el número de

probetas para el ensayo que especifica 50 probetas, pero como no había mayor

cantidad de madera libre de defectos sólo se elaboraron 30 probetas.

Para el ensayo de torneado se ha sugerido solamente la calificación de la probeta

para que esta sea más detallada, en lo que se refiere al corte oblicuo y paralelo a

las fibras.

Para el ensayo de lijado se ha excluido la indicación de utilizar la lija Nº 80, ya que

era innecesario, entonces sólo se utilizó la lija Nº 100, además se sugirió la

ampliación de variables para determinar las características de lijado como ser: el

tiempo de lijado y la temperatura.

Se han generado metodologías adecuadas a la disponibilidad de equipos y materiales de

la carpintería de la ESFOR y se cuenta con estudios de trabajabilidad de la madera de

Teca (Tectona grandis Linn.F.) para procesos futuros de esta especie de madera.



70

En el contenido de humedad de la madera sometida a los ensayos de trabajabilidad es

de 7.93% y una densidad de 0,59 gr/cm3.

En lo que se refiere a las propiedades de trabajabilidad se tiene las siguientes

conclusiones:

Los defectos de cepillado que más superficie afectada mostraron, fueron el grano

arrancado (3%), seguido en igual porcentaje el grano velloso y grano rugoso (0,4%) los

cuales pueden ser reducidos sustancialmente cepillando la madera a favor del grano de la

madera. El factor velocidad de alimentación también fue determinante para que se

presentaran tales defectos, ya que cepillando a velocidades de alimentación lentas se

obtiene una excelente calidad de la madera. La severidad de los defectos de cepillado,

fueron en general muy bajos ya que pueden ser eliminados con facilidad con el proceso

de lijado. Demostrando con esto que la teca tiene una excelente calidad en el cepillado

con un 96,3% de probetas libre de defectos.

Los defectos de moldurado de la madera que más superficie afectada mostraron fueron el

grano rugoso (6%) y arrancado (3%), siendo el factor velocidad de alimentación el

responsable de generar el grano arrancado ya que a velocidades rápidas mayor superficie

afectada, otro factor fue la dirección de grano, obteniendo excelentes resultados

realizando el corte de moldura a favor del grano. La severidad de los defectos de

moldurado fueron en general bajos ya que pueden ser eliminados con facilidad con el

lijado. Entonces la madera de teca ofrece una excelente calidad de moldurado con un

91% de probetas libre de defecto

En el taladrado, el mejor comportamiento en lo que se refiere la calidad de entrada y

salida de la broca, y en la calidad interna del orificio fue al utilizar la broca de tres puntas o

para madera obteniendo buenos resultados, no así en el caso de la broca para metal

obteniendo resultados muy pobres. Entonces la madera de teca demuestra una buena

calidad de taladrado con broca para madera con 87% de orificios libre de defecto

Los defectos del torneado que más superficie afectada mostraron fueron el grano rugoso

en el corte oblicuo (10%) y grano arrancado en la orientación paralela al grano (8%), estos

defectos son mínimos al realizar el torneado a una velocidad de giro de 1500 r.p.m. ya



71

que se obtuvieron excelentes resultados obteniendo un porcentaje de 90% demostrando

una excelente calidad de torneado en la madera de teca.

En la prueba de lijado, los defectos de vellosidad (0%) y rayaduras (7%), fueron mínimos,

ya que se presentó mejores resultados en la madera lijando a favor del grano y además

en menor tiempo comparando con el lijado en contra del grano. Entonces el lijado en la

madera de teca demuestra una excelente calidad con un 93% de probetas libres de

defectos.

En general, la madera es de fácil trabajabilidad, no ofrece ninguna dificultad en su

proceso ya que en todas las pruebas se presentaron excelentes resultados, presentando

un buen acabado en su calidad final.



72

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VII. Anexos

I. INTRODUCCIÓN - Escuela de Ciencias Forestales PASANTIAS/5 pasan… · de trabajabilidad son muy...

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