Propiedades Técnicas de la Madera y los Metales en la Construcción

Clasificación y Propiedades Físicas de la Madera

Tipos de Madera y Humedad

Las angiospermas se clasifican en dicotiledóneas (como el roble) y monocotiledóneas (caracterizadas por un centro esponjoso, no aptas para la fabricación de tablones).

En cuanto al contenido de agua, la madera presenta:

• Agua libre.
• Agua higroscópica (con rangos del 21-32% y 12-18%).
• Agua de constitución.

Es fundamental notar que la madera, cuyo Contenido de Humedad (CH) está por debajo del Punto de Saturación de las Fibras (PSF), tiende a hincharse al entrar en contacto con la humedad.

Niveles de Contracción y Aplicaciones

• Contracción baja: Ideal para muebles y ebanistería.
• Contracción media: Utilizada en estructuras y carpintería general.
• Contracción alta: Empleada en tonelería.

La densidad de la madera suele oscilar entre 0.40 y 0.70 g/cm³ para construcciones livianas. En términos generales, las maderas más pesadas son también las más duras.

Propiedades Térmicas, Acústicas y de Resistencia

• Conductividad térmica: La madera húmeda transmite mejor el calor que la madera seca; por su parte, la madera ligera funciona como un mejor aislante que la pesada.
• Acústica: Debido a su menor densidad, tiene la capacidad de absorber vibraciones producidas por las ondas sonoras.
• Resistencia al fuego: La reducción de la resistencia de una pieza de madera tras un incendio se debe principalmente a la disminución de su sección útil.
• Defectos: Un medio no constante provoca variaciones en la capa superficial, generando hendiduras, fisuras y grietas.
• Efecto de la luz: En piezas grandes, la luz no afecta la resistencia; sin embargo, en espesores menores, el ataque es más fuerte. La luz rica en rayos ultravioleta altera el color de la madera, otorgándole un tono tostado o grisáceo.

Resistencia Química y Factores Externos

La hinchazón en ambientes ácidos (pH menor a 2) es menor que con el agua. Las maderas coníferas resisten mejor los ambientes alcalinos que las latifoliadas. No obstante, en medios alcalinos, sufren una hinchazón mayor que con el agua pura. La madera es compatible con el agua de mar, pero se ve afectada por el carbonato de sodio (ambientes salinos).

Los nudos afectan especialmente en las zonas de tensión. En el caso de la madera tropical, su resistencia varía entre 100-300 kg/cm², presentando su deformación máxima de forma perpendicular a la fibra.

Formatos y Usos en Obra

• Tronco rollizo: Aquel desprovisto de ramas y hojas (ej. dimensiones de 12” x 12” x 1”).
• Encofrado: Se utiliza pino o abedul con revestimiento fenólico.
• Puntales: Se emplea madera de tornillo para sostén temporal bajo compresión axial.

Metales Ferrosos y Procesos de Obtención

El Arrabio y el Alto Horno

Los metales ferrosos provienen del arrabio (hierro de primera fundición), el cual contiene impurezas y se obtiene de minerales como la hematita roja, parda y la magnetita (70% de pureza).

El proceso del arrabio consiste en:

1. Explotación y reducción de tamaño del mineral.
2. Eliminación de impurezas.
3. Procesamiento en horno con capas intercaladas de materia y carbono.
4. Fundición a temperaturas entre 200 y 1650 °C.

En el alto horno se obtiene la escoria (de menor peso, actúa como fundente) y el arrabio (hierro con carbono).

Tipos de Hierro y Acero

• Hierro fundido (gris o colado): Muy duro y quebradizo; no se usa en estructuras, sino para recubrimientos.
• Hierro dulce: Forjable, bajo en carbono y dúctil (permite crear hilos). Es maleable, de aspecto fibroso, se oxida fácilmente pero resiste bien la tracción. Es muy soldable y se usa en clavos, pernos, planchas y alambre de varilla para encofrado.
• Acero: Posee mayor resistencia y no es quebradizo. Se utiliza en remaches, instrumental quirúrgico, resortes y estructuras. A menor contenido de carbono, es más suave. Se obtiene mediante procesos como el crisol, cementación, Martin-Siemens, eléctrico, dúplex y tríplex.

Tratamientos y Aplicaciones del Acero

El acero puede someterse a temple (genera tensiones internas), revenido (reduce la fragilidad) y cementación (aporta dureza superficial manteniendo elasticidad interior). Los métodos de conformado incluyen el laminado en frío, estirado (para estructuras), forjado y soldadura (eléctrica por arco o autógena con soplete).

Productos comunes:

• Fierro corrugado grado 60: Para concreto armado.
• Malla de tarrajeo: Para paredes deterioradas, cielo raso y muros de fibrablock.
• Alambre negro recocido: Para amarre de fierro corrugado.
• Ángulos estructurales: Usados en plantas, almacenes, torres de transmisión y sector naval.

Metales No Ferrosos y Aleaciones

Metales Puros

• Cobre: Excelente conductor de electricidad, de color rojizo, resistente a la corrosión, maleable y tenaz. Se usa en instalaciones eléctricas, tubos y serpentines.
• Plomo: Obtenido del sulfuro, es blando, poco elástico y brillante (aunque se empaña rápido). Usado en gasfitería; si supera su resistencia, fluye. El plomo endurecido (aleación con antimonio) resiste mejor la compresión y tensión.
• Zinc: Duro, quebradizo y de apariencia cristalina; su uso principal es el galvanizado.
• Estaño: Proveniente de la casiterita, es maleable pero poco tenaz; se usa para el estañado.
• Aluminio: Extraído de la bauxita y criolita. Resistente a la corrosión y muy dúctil. Se usa en espejos, estructuras de aviones, edificios, embalaje y carpintería metálica.

Aleaciones Principales

• Latón: Mezcla de cobre y zinc. Es más duro que el cobre puro. Existe el latón forjable para chapas, tornillos y uso naval.
• Bronce: Aleación de cobre y estaño. Es dura y densa. Si se añade plomo o zinc, se vuelve más frágil. Variedades: bronce ordinario, fosforoso (para ruedas dentadas), de campana (20-25% estaño) y de aluminio (similar al oro y muy resistente).

Catálogo de Maderas y Derivados

Maderas Naturales

• Caoba: Rojiza, durable y trabajable. No se deforma y resiste la flexión. Uso en muebles de lujo y acabados.
• Haya: Destaca por su altísima trabajabilidad en carpintería.
• Cedro: Resistencia media, secado rápido. Ideal para marcos de puertas.
• Pino: Común en vigas y carpintería general.
• Shihuahuaco: Muy denso y duro, resistente al impacto. Difícil de cortar, ideal para pisos industriales.
• Tornillo: Para estructuras ligeras y encofrados. Resiste hongos, pero se deforma si no está seco.
• Capirona: Usada en parquet y muebles; fácil de lijar y pintar.
• Lupuna: Principalmente para la fabricación de terciados.
• Roble y Nogal: Pisos y muebles de lujo (el nogal destaca por su trabajabilidad).
• Cumaru y Pumaquiro: Resistentes a la pudrición y muy estables; usados en terrazas y techos.
• Huayruro: Fácil de cortar, para estructuras medianas y marcos.
• Bambú / Guadua: Ligera y resistente a sismos; usada en viviendas rurales y de baja humedad.
• Eucalipto: Usado en postes y construcción rural, aunque presenta dificultades en el secado.
• Moena: Resistente a la humedad, color crema, para ebanistería.

Maderas Procesadas y Tableros

• Madera terciada (Triplay): Láminas finas con adhesivo bajo presión. La fenólica se usa en encofrados de calidad.
• MDF: Fibras finas prensadas con acabado fino para muebles; resistente al agua.
• MDP: Similar al MDF pero con viruta más gruesa; liviana y económica para ambientes secos.
• OSB: Astillas grandes cruzadas con resina; ideal para techos y muros.
• OLB: Trozos grandes, económica y tosca; para encofrados y revestimientos interiores.
• Plywood: Capas con vetas cruzadas, muy estable y fuerte.
• Papel Film: Enchapado fenólico oscuro y brillante, resistente al agua, para lograr acabados de concreto liso.

Resistencia Sísmica de la Madera

La madera es un material excelente para zonas sísmicas debido a su elasticidad, que permite absorber energía deformándose sin romperse. Su estructura fibrosa y anisotrópica le otorga ductilidad (capacidad de desplazarse antes de colapsar). Además, posee una gran capacidad de amortiguación y su ligereza reduce las cargas sísmicas al tener menor masa inercial.