Clasificación estructural de la especie forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmíntica Mart.)

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TESIS

CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE LA ESPECIE

FORESTAL OJÉ BLANCO

(Ficus Anthelmíntica Mart.)

PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

ELABORADO POR

PEDRO IVÁN NAVARRETE GÓMEZ

ASESORA

Mg. ISABEL MOROMI NAKATA

(2)

DEDICATORIA

(3)

AGRADECIMIENTO

En la vida hay cosas y situaciones invalorables, que nos hacen a cada quien personas y seres más preciadas. Por tanto con gratitud y humildad quiero reconocer a todas y cada una de las personas que participaron en el desarrollo de esta investigación, por sus valiosos conocimientos y generoso tiempo para colaborar en el término de mi proyecto de tesis; de manera especial a:

La lng. Isabel Moromi Nakata, asesora principal de Tesis y docente de la Facultad de Ingeniería civil, perteneciente al Departamento de Construcción, por su ímpetu y generosa ayuda en el planeamiento, dirección; durante los ensayos, el análisis y redacción del presente trabajo. Eternamente agradecido.

Al Técnico forestal de la Universidad Nacional Agraria La Malina; Sr. David Huamán, por su apoyo durante el recorrido de la zona donde se recolectaron e identificaron los árboles Ojé Blanco.

Al gerente de la Industria Maderera ALSERSA SRL. Con sucursal en Satipo, quien me otorgó las facilidades para la ubicación, extracción y transporte de la especie maderable Ojé Blanco.

Al lng. forestal Manuel Chavesta Custodio, Jefe del Laboratorio de la Anatomía de la Madera de la Universidad Nacional Agraria la Malina, por su apoyo en la identificación Anatómica de la madera en estudio.

(4)

UNNERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACUL TAO DE INGENIERIA CNIL

INDICE

PÁGINAS

RESUMEN ... 6

ABSTRACT ... 8

PRÓLOG0 ... 10

LISTA DE CUADROS ... 11

LISTA DE FI _ GURAS ... 13

LISTA DE TABLAS ... 15

LISTA DE GRÁFICOS ... 16

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN ... 18

CAPITULO 11: FUNDAMENTO TEÓRICO ... 21

2.1 ESTRUCTURAS Y CARACTERfSTICAS ANATÓMICAS DE LA MADERA ... 21

2.1.1 Estructura de la madera ... 21

2.1.1.1 El tronco ... 23

2. 1. 1. 2 Diferencia entre albura y duramen. ... 27

2. 1. 2 Estructura anatómica de la madera .

...

28

2.1.2.1 Planos de estudio de los detalles estructurales de la madera ... 29

2.1.3 Características anatómicas de la madera ... 31

2.1.3.1 Clasificación de especies arbóreas según su estructura celular ... 31

2. 1. 3. 2 Comparación entre madera de especie conífera y latifoliadas ... 34

2.1.3.3Características generales y organolépticas de la madera ... 35

2.2 IDENTIFICACIÓN Y NOMENCLATURA DE LAS MADERAS ... 38

2.2.1 Identificación de especies ... 38

2. 2. 1. 1 Identificación anatómica

...

39

2. 2. 1. 2 Identificación dendrológica

...

39

2. 2. 1. 3 Nomenclatura botánica del árbol ... 39

2.3 AGENTES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LA MADERA ... 40

2. 3. 1 Agentes abióticos

...

40

2. 3. 2 Agentes bióticos

...

43

2.3.3 Mohos y hongos cromógenos ... 43

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelrrifntica Mart.)

(5)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL INDICE

2. 3. 4 Hongos xilófagos ... 44

2. 3.4. 1 Los hongos de pudrición

...

44

2.3.5 Insectos de ciclo larvario (Coleópteros) ... 47

2.4 ASERRADO, SECADO Y PROTECCIÓN DE LA MADERA ... 51

2.4. 1 Aserrado ... 51

2.4.2 Secado ... 52

2.4.2.1 Defectos originados por el secado ... 54

2.4.3 Protección y preservación de la madera ... 55

2.5 USOS DE LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN ... 56

2. 5. 1 El matérial de construcción ... 56

2. 5. 2 Madera de construcción NO estructural ... 56

2.5.2.1 Clasificación general ... 57

2.5.2.2 Usos según densidades ... 57

2. 5. 2. 3 Dimensiones y tolerancias ... 58

2. 5. 2. 4 Contenido de humedad ... 58

2. 5. 2. 5 Durabilidad natural y preservación

...

58

2. 5. 3 Requisitos de calidad ... 59

2. 5. 3. 1 Requisitos generales ... 59

2.6 MADERA DE CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURAL ... 59

2. 6. 1 Requisitos generales ... 61

2.6.2 Contenido de humedad ... : ... 61

2.6.3 Durabilidad natural y preservación ... 62

2. 6. 4 Clasificación visual por defectos para madera estructural ... 62

2.6.5 Norma Técnica Peruana Madera Aserrada. Defectos, definiciones . ... 63

2. 6. 6 Madera aserrada: Defectos. Métodos de medición .

...

66

CAPÍTULO 111: CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LA ESPECIE FORESTAL OJÉ BLANCO ... 68

3.1 PROCEDENCIA ... 68

3.2 DESCRIPCIÓN ORGANOLÉPTICA DE LA MADERA OJÉ BLANCO ... 69

3.3 CARACTERÍSTICAS MACROSCÓPICAS DE LA MADERA OJÉ BLANCO ... 70

3.4 CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS DE LA MADERA OJÉ BLANCO ... 71

3.5 VOLÚMENES DE LA MADERA OJÉ BLANCO EN INVENTARIOS FORESTALES ... 71

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelrnfntica Mart.)

(6)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL INDICE

3.5.1 Volúmenes de la madera por departamento . ... 71

3. 5. 2 Volúmenes de la madera aseffada por especie en el departamento de Junín .

...

72

3.6 COSTOS DE LA MADERA OJÉ BLANCO Y SU COMPARACIÓN CON OTRAS ESPECIES ... : .. 75

CAPÍTULO IV: NORMAS Y METODOLOGÍAS DE ENSAYOS FÍSICO-MECÁNICOS EN PROBETAS PEQUEÑAS ... 77

4.1 COLECCIÓN DE MUESTRAS ... 77

4. 1. 1 Procedencia de las muestras ... 77

,• 4.1.2 Preparación de muestras ... 77

4. 1. 3 Número de muestras para el ensayo de flexión en vigas a escala natural .

...

78

4.2 ENSAYOS DE PROPIEDADES FÍSICAS EN PROBETAS PEQUEÑAS .. 79

4.2.1 Contenido de humedad (NTP 251.010)

...

79

4.2.1.1 Procedimiento para calcular el contenido de humedad en el ensayo de flexión en vigas a escala natural .

...

81

4.2. 1.2 Procedimiento para calcular el contenido de humedad en el ensayo de compresión axial o paralela al grano .

...

83

4.2.2 Densidad básica (NTP 251.011) ... 85

4.2.2.1 Procedimiento para calcular la densidad básica.···.··· 86

4.3 ENSAYO DE PROPIEDADES MECÁNICAS EN PROBETAS PEQUEÑAS ... 88

4.3.1 Ensayo de compresión axial o paralela al grano (NTP 251.014) ... 88

4.3.1.1 Procedimiento del ensayo ... 89

4.3.1.2Resistencia máxima ... 90

4.3.1.3Esfuerzo al límite proporcional ... 90

4.3.1.4 Módulo de elasticidad ... 91

4.3.1.5Resultados obtenidos en el ensayo de compresión axial o paralela a la fibra ... , ... 91

CAPÍTULO V: ENSAYO DE FLEXIÓN EN VIGAS A ESCALA NATURAL (NTP 251.107) ... 95

5.1 COLECCIÓN DE MUESTRAS ... 95

5.2 CONDICIONES DE HUMEDAD EN LAS VIGAS A ENSAYARSE ... 95

5.3 REGISTRO DE DEFECTOS Y CLASIFICACIÓN VISUAL. ... 95

Claslflcación Estructural de la Especie Forestal OJé Blanco (Ficus Anthelr,:ilntlca Mart.)

(7)

FACUL TAO DE INGENIERIA CNIL INDICE

5.4 MÉTODO DE ENSAYO SEGÚN NORMA NTP 251.107 ... 97

5.4. 1 Muestras utilizadas para el ensayo de flexión ... 97

5.4.2 Equipos utilizados para el ensayo de flexión ... 97

5.4.3 Procedimiento del ensayo de flexión ... 97

5.5 ENSAYOS DE PROPIEDADES Ff SICAS EN VIGAS A ESCALA NATURAL ... 99

5.6 ENSAYOS DE PROPIEDADES MECÁNICAS EN VIGAS A ESCALA NATURAL ... 99

5. 6. 1 Esfuerzo de la fibra al límite proporcional (ELP)

...

99

5. 6. 2 Módulo de Rotura ... 100

5. 6. 3 Módulo de Elasticidad ... 100

5. 6.4 Módulo de elasticidad considerando deformación por corte ... 101

5.7 RESULTADOS DE ENSAYOS DE FLEXIÓN EN VIGAS A ESCALA NATURAL ... 102

CAPÍTULO VI: PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO ... 107

6.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LOS ENSAYOS FfSICOS ... 107

6. 1. 1 Análisis estadísticos de los ensayos físicos .

...

108

6.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS MECÁNICOS .. 11 O 6. 2. 1 Análisis estadísticos de los ensayos mecánicos en compresión .

...

111

6.2.2 Análisis estadísticos de los ensayos mecánicos en flexión ... 115

6.3 TABLA DE RESUMEN FINAL DE RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORA TORIO ... 118

6. 3. 1 Comparación de los resultados obtenidos en la presente tesis (vigas a escala natural) con otros estudios de la misma especie (probetas libres de defectos)

...

119

6.4 CÁLCULO DEL ESFUERZO ADMISIBLE DE LA MADERA OJÉ BLANCO ... 120

6.4.1 Esfuerzo básico ... 120

6.4.2 Esfuerzo admisible ... 120

6.5 PROCESO DE AGRUPAMIENTO PARA USO ESTRUCTURAL DE LA MADERA OJÉ

BLANCO(FICUS ANTHELMINTICA MART.)

SEGÚN NORMA E.01 O ... 122

6. 5. 1 Agrupamiento ... � ... 122

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmfntica Mart.)

(8)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL INDICE

6. 5. 2 Proceso de agrupamiento de la madera Ojé Blanco ... 122

CONCLUSIONES ... 128

RECOMENDACIONES ... 132

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 134

ANEXOS ... 142

Clasíficación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelm,fntica Mart.)

(9)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL

RESUMEN

En la Amazonía peruana, existen una gran variedad de especies forestales que por no contar estudios técnicos que den a conocer sus propiedades físicas y mecánicas de dicho recurso, no pueden ser explotadas con un programa ambiental sostenible, ni comercializadas en el mercado local, ni mucho menos en el Internacional. Conocedores de esta carencia y de que este recurso forestal, inyectará un gran aporte al desarrollo sostenible de nuestro país e incluirá un material disponible y renovable, es de interés desarrollar los estudios primarios de la especie f�restal Ojé Blanco de acuerdo a las normativas peruanas vigentes.

La especie maderable Ojé Blanco estudiada en el presente trabajo de investigación procede del Distrito de San Martín de Pangoa, uno de los distritos de la provincia de Satipo, ubicado en el departamento de Junín. Los ensayos físicos y mecánicos se realizaron en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Nacional de Ingeniería (LEM-FIC, UNI).

De acuerdo al estudio anatómico, realizado en el Laboratorio de Anatomía de la Madera - Universidad Agraria La Melina, el nombre científico de esta especie Ojé Blanco es

Ficus Antihelrnintica Mart.

De 5 árboles de la misma especie maderable Ojé Blanco, se extrajeron 7 muestras de cada árbol, haciendo en total 35 vigas a escala natural, con dimensiones promedio 4.0cm x14.0cm x 320cm, en estado húmedo, previamente fueron seleccionados de acuerdo a las normas de clasificación visual por defectos para madera estructural, como indica las NTP E-01 O, (agrupamiento de maderas para uso estructural), de las cuales fueron descartadas 5 vigas, quedando sólo 30 vigas libres de defectos; obteniéndose de esta manera en el laboratorio las propiedades mecánicas (módulo de rotura y módulo de elasticidad). Para la determinación de las propiedades físicas de la especie en estudio, se tomaron 30 probetas provenientes de las vigas ensayadas a escala natural, tomadas del tercio sin falla, en dimensiones tales como: 4.0cm x4.0cm x 2.5cm para el ensayo de contenido de humedad y 30 probetas más de 3.0cm x3.0cm x 10cm para el ensayo de Densidad Básica. Los resultados finales obtenidos de las propiedades físico mecánicas de las vigas sometidas a ensayos de flexión, nos permitirán la clasificación estructural e incorporación de la madera Ojé Blanco a un grupo

estructural para su adecuado uso.

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmlntica Mart.)

(10)

La norma peruana -01 O en el Capítulo 1, Anexo 11.2 -Agrupamiento; respecto del artículo 5.2.1, sobr el agrupamiento d m d r s b ad n v lor d 1 Densidad Básica y de la resistencia mecánica, menciona:

"En algunos casos las especies agrupadas podrían no corresponder estrictamente a estos límites q lndl a la Norma d gr p m nt m d r . n n f tur podrá definirse un grupo de especies con densidades básicas por debajo de 0.40 g/cm3_."

Los resultados obtenidos en el presente estudio son: 0.364 gr/cm de Densidad Básica y el Módulo de Elasticidad es de 57,680 kg/ m2_, _{1 s mismo que s} encuentran 'por debajo de loe valores establecidos por la Norma N P para el grupo C; por lo que de acuerdo a lo mencionado en las normas (E-01 O) en el artículo 5.2.1. Y luego de revisar que existen en la Amazonía, muchas especies de densidades menores a 0.4 g/cmª_{, se recomienda abrir un nuevo Grupo D, en 1} que se podría incorporar nuevas especies maderables para uso estructural, como es el caso el Ojé Blanco.

Clallflcaáón Eattuctur d la Eapec:le orestal Jé Blanco ( lcu• Anthetmlnllca M !t.)

(11)

ABSTRACT

RESUMEN

In the Peruvian Amazon region, there are a variety of forest species by not having technical studies to disclose their physic mechanical properties of that resource, cannot be exploited under sustainable environmental program, or marketed in the local market, much less in the lnternational. Aware of this gap and that this forest resource, inject a great contribution to the sustainable development of our country and will include a material available and renewable, it is our interest to develop primary studies of forest species Ojé Blanco according to Peruvian regulations.

The timber Ojé Blanco studied in this thesis comes from San Martin de Pangoa, one of the districts in the province of Satipo, located in the Department of Junín. The physical and mechanical tests were performed at the Materials Testing Laboratory of the National University of Engineering (LEM-FIC, UNI).

According to the anatomical study, conducted at the Laboratory of Wood Anatomy - Universidad Agraria La Molina, the scientific name of this species (Ojé Blanco) is

Ficus Antzhelmz"ntz"c Hart.

Of 5 trees of the same timber species Ojé Blanco, 7 samples were tested each tree, making a total of 35 full scale beams with average dimensions 4.0cmx 14.0cm.x320 cm, wet state; previously were selected according to the Peruvian standard of visual classification by defects for structural NTP E-010 (wood groups for structural use), Of which 5 beams were discarded, leaving only 30 beams free of defects; thereby obtaining laboratory mechanical properties (modulus of rupture and modulus of elasticity); and for determining the physical properties of the species under study, were taken, 30 samples from beams tested at full scale, taken from the third of the party without no failure, in dimensions such as 4.0cm x 2.5cm x 4.0cm for moisture content test and over 30 specimens 3.0cm x 10cm x3.0cm far assaying basic density.

The results of the physical mechanical properties from the bending tests of beams allow the classification and incorporation of the Ojé Blanco wood to a structural group for its proper use.

The Peruvian standard E-010 in Chapter 1, Annex 11.2 - Grouping; with respect to Article 5.2.1, on the timber grouping basad on values of basic density and mechanical strength. Specifics: "In sorne cases the species could not strictly

(12)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL RESUMEN

correspond grouped these limits indicating the standard timber grouping. In the future, you can define a group of species with basic densities below 0.40 g / cm3_."

The results obtained in this study are: 0.364 g / cm3 _{Basic density and elastic} modulus is 57592.19 kg / cm2_, _{the same that are below the values set by the} Standard NTP Group C; In conclusion as mentioned in the standard (E-101), in Article 5.2.1. And after reviewing existing in the Amazon region, much species of lower density 0.4 g / cm3_,_{is recommended to open a new D Group, which could} incorporate new timber species for structural use, as in our case the Ojé Blanco.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

PRÓLOGO

PROLOGO

Existen grandes proyectos que inducen a innovar o introducir materiales nuevos dentro de la construcción y que contribuyen a desarrollar la industria de la construcción, tal es el caso del concreto; que por su versatilidad y gran resistencia ofrece a los arquitectos e ingenieros grandes posibilidades de estudios y alternativas de solución a problemas cada vez mayores. No obstante, en la actualidad se tiene gran preocupación por conservar la calidad bio-ambiental en el mundo y la Amazonia peruana ofrece una gran variedad de especies forestales que pueden ser introducidas de una manera sostenible y planificada en la industria

,'

de la construcción, un material tal como la madera, que siendo un material abundante, trabajable, y de menor costo en comparación a otros materiales constituye una alternativa para la construcción.

La madera a lo largo de la historia ha sido utilizada por el hombre para edificaciones temporales y permanentes. En aquellos lugares donde los refugios o abrigos naturales no le proporcionaban la seguridad suficiente, el hombre comenzó a fabricar chozas, probablemente uno de los primeros materiales utilizados haya sido las ramas de madera seca recolectadas en el tiempo hubo la necesidad de establecer viviendas más resistentes y que las protegieran contra el trio y otros peligros, por lo que se hicieron cabañas con troncos en la utilización de nuevos materiales como el concreto, el ladrillo y acero, pero sin dejar de utilizar la madera en la construcción de edificaciones como lo demuestran las estadísticas. Actualmente entre el 60% y el 80% de todas las viviendas que se construyen en países como Finlandia, Australia, Estados Unidos y Australia, son de madera.

En nuestro país hay mucho que hacer, investigación de más especies y aplicaciones, de manera que sea un recurso que aporte a la economía mediante una explotación racional y sostenible.

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmfntica Mart.) Bach. lng. Pedro lván Na�rrete Gómez

Mg. Isabel Moromi Nakata

CIP: 11002

(14)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL LISTA DE CUADROS

LISTA DE CUADROS

PÁGINA

Cuadro 2.1 Comparación entre maderas coníferas y latifoliadas según

estructuras microscópica ... 35

Cuadro 2.2 Diferencias entre maderas coníferas y latifoliadas ... 35 Cuadro 2.3 Porcentaje final de Contenido de humedad para mejor

aplicación de la madera ... 54 Cuadro 4.1 Clasificación de la Madera según su Densidad Básica

(Norma E.010) ... 85

Cuadro 4.2 Resultados Obtenidos en el ensayo de Compresión Axial

o paralela a la fibra . ... 91 Cuadro 5.1 Tolerancia de defectos en la clasificación visual NTP 251.104 ... 96 Cuadro 6.1 Contenido de humedad promedio en el ensayo de

compresión axial o paralela a la fibra de la madera Ojé Blanco ... 107 Cuadro 6.2 Contenido de humedad promedio en el ensayo de flexión

en vigas a escala natural de la madera Ojé Blanco . ... 107 Cuadro 6.3 Densidad Básica promedio en el ensayo de flexión en

vigas a escala natural para la madera Ojé Blanco ... 108

Cuadro 6.4 Se muestra los resultados promedios obtenidos de los

ensayos de Compresión Axial Paralela al Grano . ... 11 O Cuadro 6.5 Se muestra los resultados promedios obtenidos de los

ensayos de flexión de vigas a escala natural. ... 111 Cuadro 6.6 Resultado del Ensayo de Compresión Axial o Paralela al grano ... 118 Cuadro 6. 7 Resultados del ensayo de Flexión en Vigas a Escala Natural. ... 118 Cuadro 6.8 Comparación de resultados obtenidos del Ojé Blanco, con

otros estudios de especies similares de maderas ensayadas

en probetas libres de defectos ... 119 Cuadro 6.9 Comparación de propiedades mecánicas en Vigas a

Escala Natural (MOE) - Otros estudios ... 119 Cuadro 6.1 O Comparación del Ojé Blanco con otras especies ... 119 Cuadro 6.11 Coeficientes considerados para la determinación de los

esfuerzos admisibles según E.010 . ... 121 Cuadro 6.12 Valores de Densidad Básica correspondiente a cada

Grupo Estructural según norma E.01 O ... 123

Claalflcaclón Eatructural de la Eapecle Forestal OJé Blanco (Ficus Anthelmlntlca Mart.)

(15)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL LISTA DE CUADROS

Cuadro 6.13 Valores de los esfuerzos admisibles según Norma E.01 O ... 124 Cuadro 6.14 Valores de Módulo de Elasticidad correspondientes a cada

Grupo Estructural según norma E.010 ... 125

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmíntica Mart.)

(16)

UNNERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACUL TAO DE INGENIERIA CNIL LISTA DE FIGURAS

LISTA DE FIGURAS

PÁGINAS

Figura 2.1 Secciones de un árbol... ... 22

Figura 2.2 Partes de la sección transversal del tronco ... 26

Figura 2.3 Modelos Estructurales de la madera . ... 26

Figura 2.4 Anillos de crecimiento; rodela de Secuoya ... 27

Figura 2.5 Diferencia entre la albura y el duramen ... 28

Figura 2.6 Estructura celular de la madera . ... 29

Figura· 2. 7 SÚperficies de corte de la madera ... 30

Figura 2.8 Árboles coníferos . ... 32

Figura 2.9 Estructura microscópica de las maderas coníferas . ... 33

Figura 2.1 O Árbol de Ojé Blanco, madera latifoliada ... 33

Figura 2.11 Estructura microscópica de las maderas latifoliadas . ... 34

Figura 2.16 Comparación de estructura microscópica de las maderas coníferas y latifoliadas . ... 34

Figura 2.13 Estructura y ordenamiento al cual se somete una especie maderable . ... 40

Figura 2.14 Mohos en la madera . ... 43

Figura 2.15 Pudrición parda o cubica de la madera . ... 44

Figura 2.16 Pudrición Blanca o Fibrosa de la madera ... 45

Figura 2.17 Pudrición Blanda de la madera . ... 45

Figura 2.18 Lenzites Erubescens ... 46

Figura 2.19 Pycnoporus Sanguineus . ... 46

Figura 2.20 Larva Anabólica (Carcoma) ... .47

Figura 2.21 Larva Cerambícido ... 48

Figura 2.22 Larva Líctido . ... 48

Figura 2.23 Larva Curculiónidos . ... 49

Figura 2.24 Larva Bostrichido . ... 49

Figura 2.25 Termitas Obreras . ... 50

Figura 2.26 Aserrado de la madera Ojé Blanco (Aserradero ALSERSA SRL) Satipo ... 51

Figura 2.27 Adecuado almacenamiento, previene defectos del secado de la madera ... 53

Figura 2.28 Deformaciones producidas por el secado de la madera ... 55

(17)

FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL LISTA DE FIGURAS

Figura 2.29 Usos de la madera no estructural en acabados de viviendas ... 56

Figura 2.30 Usos de la madera estructural en viviendas ... 60

Figura 2.31 Usos de la madera estructural: Puente peatonal, Miraflores-Lima ... 60

Figura 3.1 Fuente de extracción de la especie Ojé Blanco San Martin de Pangoa Provincia de Satipo departamento de Junín . ... 68

Figura 3.2 El árbol de Ojé Blanco . ... 69

Figura 4.1 Contenido de Agua en la madera ... 79

Figura 4.2 Gráfica Esfuerzo V/S Deformación Unitaria ... 89

Figura 5.1 Esquema de la forma de aplicación de la fuerza en el ensayo de flexión de viga a escala natural.. ... 98

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmíntica Mart.) Bach. lng. Pedro lván Navarrete Gómez _'

(18)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LISTA DE GRÁFICOS

LISTA DE TABLAS

PÁGINAS

Tabla 3.1 Volumen de Producción de madera Aserrada

por departamento (m3) ... 72 Tabla 3.2 Volumen de madera aserrada por especie forestal del

departamento de Junín . ... 73 Tabla 3.3 Volumen de madera aserrada por especie forestal del

departamento de Junín . ... 74 Tabla 3.4 Precios de Madera Aserrada del departamento de

Junín año 2013, mercado de Satipo por Pie tablón ... 75 Tabla 4.1 Clasificación de la madera según su contenido de

humedad (JUNAC) ... 80 Tabla 4.2 Resultados obtenidos del contenido de humedad del

ensayo de flexión en vigas a escala natural. ... 82

Tabla 4.3 Resultados del contenido de humedad del ensayo de

compresión axial o paralelo al grano ... 84 Tabla 4.4 Resultados obtenidos de Densidad Básica del ensayo de

flexión en vigas a escala natural. ... 87

Tabla 4.5 Resultados Obtenidos de Propiedades Geométricas

(dimensiones de las probetas) del ensayo de compresión axial

o paralela a la fibra . ... 92 Tabla 4.6 Resultados de las Propiedades Mecánicas del ensayo

de compresión axial o paralela a la fibra . ... 93

Tabla 5.1 Resultados Dimensiones, Área e Inercia de las vigas a

escala natural ... 102 Tabla 5.2 Resultados de Esfuerzo Limite Proporcional (ELP) y

Modulo de Rotura (MOR) del ensayo de flexión en vigas a

escala natural. ... 103 Tabla 5.3 Resultados del Módulo de Elasticidad (MOE) sin considerar

deformación por corte del ensayo de flexión en vigas a

escala natural. ... 1 04 Tabla 5.4 Resultados del Módulo de Elasticidad (MOE) considerando

deformación por corte del ensayo de flexión en vigas a

escala natural. ." ... 105

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmlntica Mari.)

(19)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LISTA DE GRÁFICOS

LISTA DE GRÁFICOS

PÁGINA

Gráfico 6. 1 Diagrama de Contenido de Humedad v/s Frecuencia Relativa porcentual en el Ensayo de Compresión Axial o

Paralela al Grano ... 109 Gráfico 6.2 Diagrama de Contenido de Humedad v/s Frecuencia

R�lativa porcentual en el Ensayo de flexión en vigas a

�sea la natural. ... 109 Gráfico 6.3 Diagrama de Densidad Básica v/s Frecuencia Relativa

porcentual en el ensayo Vigas a Escala Natural. ... 11 O Gráfico 6.4 Diagrama de Intervalo de Esfuerzo en el Limite

Proporcional v/s Frecuencia Relativa porcentual en

el ensayo de Compresión Axial o Paralela al Grano . ... 112

Gráfico 6.5 Diagrama que define el Límite de Exclusión del

Esfuerzo Limite Proporcional. ... 112 Gráfico 6.6 Diagrama de intervalos de Resistencia Máxima vis

Frecuencia Relativa porcentual en el ensayo de Compresión

Axial o Paralela al Grano . ... 113 Gráfico 6. 7 Diagrama que define el Límite de exclusión de la

Resistencia Máxima ... 113 Gráfico 6.8 Diagrama de intervalos del Módulo de Elasticidad v/s

Frecuencia Relativa porcentual en ensayo de Compresión

Axial o paralela al Grano ... 114

Gráfico 6.9 Diagrama que define el Límite de exclusión del Módulo

de Elasticidad . ... 114 Gráfico 6.1 O Diagrama de intervalos del Módulo de Rotura v/s

Frecuencia relativa porcentual en el ensayo de Flexión en

Vigas a Escala Natural. ... 115 Gráfico 6.11 Diagrama que define el Límite de exclusión del

Módulo de Rotura . ... 115 · Gráfico 6.12 Diagrama de intervalos del Módulo de Elasticidad sin

considerar el corte v/s Frecuencia Relativa porcentual en

el ensayo de Flexión en Vigas a Escala Natural. ... 116

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmfntica Mart.}

(20)

Gráfico 6.13 Diagrama que define el Límite de exclusión del

LISTA DE GRÁFICOS

Módulo de Elasticidad sin considerar deformación por corte . ... 116 Gráfico 6.14 Diagrama de intervalos del Módulo de Elasticidad

considerando deformación por corte v/s Frecuencia Relativa porcentual en el ensayo de Flexión en Vigas

a Escala Natural. ... 117 Gráfico 6.15 Diagrama que define el límite de Exclusión del

Módulo de Elasticidad considerando el corte ... 117

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UNNERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

1 CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN

El Perú es notable por su diversidad biológica y la variedad de su flora queda cada vez más en evidencia, conforme su prospección y estudio se van profundizando. Cada año, nuevas especies maderables, antes desconocidas, son descritas para el territorio del país, lo cual abre grandes posibilidades de desarrollo nacional. Seguido de Brasil, el Perú es el segundo en superficies de bosques a nivel continental. Aunque el desarrollo de la tecnología e industria es muy lento, es apreciable que en los últimos años hay un mayor interés en inversiones para la explotación de árboles maderables para la construcción y fabricación de muebles.

Es de interés primordial de esta tesis, mediante ensayos de laboratorio en vigas a escala natural, determinar los valores de las propiedades físico-mecánicas de la madera Ojé Blanco, para su clasificación e incorporación al grupo de maderas para uso estructura. Para tal efecto y a fin de asegurar que los resultados sean confiables, se seguirán las indicaciones y recomendaciones de la NTP E-01 O.

El presente estudio contribuirá a incentivar la investigación de más especies maderables existentes en la Amazonia y a favorecer su explotación y comercio, teniendo en cuenta la política de programa de desarrollo forestal sostenible vigente, para fortalecer el cuidado y oxigenación del medio ambiente.

El desarrollo de los temas del presente trabajo se fundamenta en los conocimientos y estudios previos realizados sobre maderas tropicales por diversas instituciones incluyendo las normas técnicas peruanas de madera.

Seguidamente se ha dividido la tesis en seis capítulos los cuales son resumidos a continuación:

En el Capítulo 1, se hace una introducción a la presente tesis, explicando los capítulos y temas que serán abordados en su desarrollo.

En el Capítulo 11, se presenta una descripción general de las características y estructura anatómica de la madera, del proceso de secado y sobre los agentes que afectan su comportamiento. Así también presenta los requerimientos y aplicaciones de la madera como material de construcción para uso estructural, considerando previamente la clasificación visual siguiendo los parámetros que se indica en la NTP 251.104. ·

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmfntica Mart.}

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FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL _{INTROpucc¡óN}CAPITULO 1:

En el Capítulo 111, se presenta las características y propiedades de la madera Ojé Blanco, su procedencia y el nombre científico que se le dio basado en un estudio anatómico. También se menciona sobre las características anatómicas, microscópicas y macroscópicas, volúmenes de explotación, usos y aplicaciones, finalmente sus costos y comparación con otras especies maderables. Se desarrolla el proceso seguido para la colección de las muestras de la madera Ojé Blanco directamente extraído de la provincia de Satipo.

En el Capítulo IV, se explica sobre las normas y metodologías de los ensayos físico-mecánicos en probetas, como es el caso de los ensayos de Contenido de Humedad y Densidad Básica, así como las normas y metodología y resultados del ensayo de compresión axial o paralela a la fibra.

En el Capítulo V, se muestra la norma y metodologías de ensayos físico mecánicos en vigas a escala natural como es el caso de la madera Ojé Blanco, para los ensayos de flexión.

En el Capítulo VI, se muestra el procesamiento y análisis de los resultados provenientes de los ensayos físicos y mecánicos realizados en vigas a escala natural. Asimismo, se muestran los cuadros de resumen con sus respectivos análisis estadísticos y se realiza el proceso de agrupamiento para uso estructural según Norma Técnica peruana, realizándose las conclusiones y recomendaciones pertinentes respecto de la madera Ojé Blanco.

La Norma Técnica Peruana E-010 de Agrupamiento de Maderas para uso estructural, fija los requerimientos y procedimientos que se deberá seguir para la incorporación de las especies maderables en los grupos establecidos A, B, C; a la vez menciona que en un futuro podrá definirse un grupo de especies con densidades básicas menores a 0.4 g/cm3_• _{Por tanto esta futura extensión,} permitirá la incorporación de especies maderables desconocidas de los bosques peruanos al mercado de madera aserrada para uso estructural, ofreciendo al usuario un mayor número de especies utilizables.

Estos resultados ayudarán a definir los diferentes usos de la especie Ojé Blanco, contribuirá en aumentar el valor económico de los bosques peruanos, lograr una producción sostenida, desarrollar una tecnología para productos con valor

agregado y oportunidades· competitivas en el mercado nacional e internacional.

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmíntica Mart.)

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL FUNDAMENTO TEÓRICO CAPITULOII

11.- FUNDAMENTO TEÓRICO

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmln_tlca Mart.)

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2 CAPÍTULO 11: FUNDAMENTO TEÓRICO

CAPITULO 11 FUNDAMENTO TEÓRICO

La madera es uno de los recursos naturales más antiguos empleados por el hombre. Tiene características que permite muchas aplicaciones y se ha empleado desde los inicios de la civilización, proporcionando al hombre: combustible, herramientas y protección.

"La madera es un polímero natural de origen orgánico; se considera como el material de los troncos, ramas de árboles y arbustos desprovistos de corteza. El árbol es un ser vivo del reino de las plantas que produce su propia sustancia mediante fotosíntesis, utilizando el agua, ciertos nutrientes del suelo y el gas carbónico de'la atmósfera. La fotosíntesis es llevada a cabo en las hojas por una sustancia catalítica denominada clorofila y produce glucosa, la que migra hacia abajo por la corteza interior para servir como materia prima para la síntesis de los componentes químicos, o sea, celulosa, hemicelulosa y lignina. Esta síntesis se realiza a través de procesos bioquímicos complejos, en la parte viva de las células denominadas citoplasma" (Ret. 3).

Conocer la anatomía de la madera y la estructura de los tejidos leñosos y así poder relacionarla adecuadamente con sus propiedades, el comportamiento en proceso y en servicio, permite usar con ventajas las potencialidades de la madera y obtener los mejores beneficios del adecuado empleo de la madera como materia prima (Ref. 3).

La buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable constituyen las principales cualidades de la madera para su empleo estructural.

2.1 ESTRUCTURAS Y CARACTERÍSTICAS ANATÓMICAS DE LA MADERA

2.1.1 Estructura de la madera.

Se llama madera al conjunto de tejidos que forman el tronco, las raíces y las ramas, de los vegetales leñosos, excluida la corteza. La madera es un material orgánico y natural, compuesto fundamentalmente por celulosa (40-60%), hemicelulosa (5-25%) y lignina (20-40%).

La madera es un material heterogéneo, y está formado por un conjunto de células especializadas que llevan a cabo las tres funciones fundamentales de los

vegetales:

ClaalflcaclOn Estructural de la Especie Forestal OJé Blanco (Ficus Anthelmfntlca Mart.)

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FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL _{FUNDAMENTO TEÓRICO}CAPITULOII

► La conducción de la savia.

► La transformación y almacenamiento de los productos vitales. ► Sostén de la planta.

Para llevar a cabo estas funciones, la madera posee tres tipos de tejidos:

• Tejido vascular (de conducción)

• Tejido parenquimático (de almacenamiento)

• Tejido fibroso (de resistencia).

Se llaman elementos prosenquimáticos a todas aquellas células alargadas y de paredes engrosadas, principalmente relacionadas con la conducción y resistencia mecánica; en cambio, se llaman elementos parenquimáticos a aquellas células cortas y de paredes relativamente delgadas que tienen la función del almacenamiento y distribución de las sustancias de reserva.

Los árboles naturalmente están conformados por su naturaleza de raíces, tronco y la copa (Fig.2.1 ). La madera es un material sólido, poroso, heterogéneo y de estructura celular conformado por unidades estructurales básicas denominadas células vegetales, provenientes de la corteza del tronco del árbol. Tales células tienen un aspecto tubiforme (forma de tubo) y presentan una pared celular que deja una cavidad denominada lumen celular. La formación de cada una de estas células es el resultado de divisiones que se producen en una zona del árbol encargada de la reproducción de los diferentes tejidos denominada cambium (Ref.4).

lmágen 1. Arbol y sus componentes

'

Figura 2.1 Secciones de un árbol (Ref. 56).

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos75/manual-identificacion-maderas forestales/manual-identificacion-maderas-forestales.shtml

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2.1.1.1 El tronco:

En un árbol maduro, la sección transversal del tronco presenta las siguientes partes:

• Corteza exterior: Es la capa exterior del árbol, reseca, lisa o rugosa, que protege al árbol de los agentes atmosféricos en especial de la insolación; está formado por el tejido llamado floema, que cuando muere forma esta capa. Consta de dos capas, la epidermis, que es la capa más externa y fina, y el corcho; capa más gruesa e interior que la epidermis. El corcho varía su espesor según el tipo de árbol, en el plátano por ejemplo es delgado y en el alcornoque en cambio es gigantesco.

• Corteza interior: Es la capa que tiene por finalidad conducir el alimento elaborado en las hojas hacia las ramas, tronco y raíces, está constituido por el tejido flemático vivo, llamado también líber.

La madera; propiamente dicha; existe en los haces fibro-vasculares, que son elementos que forman el sistema circulatorio de las plantas, encontrándose las siguientes capas:

► El xilema o vasos leñosos; que conducen la savia bruta (agua y sales

minerales) desde las raíces hasta las hojas.

► La Floema o Líber; se trata de madera embrionaria, existe debajo del corcho,

por ella circula el alimento preparado por las hojas (savia elaborada) en estado de disolución para que alimente al resto de la planta.

► Cambium: Es una capa de células, difícil de observar a simple vista, donde

continuamente se forman y multiplican las células de leño. Aparece sobre el segundo año de crecimiento, entre el xilema y el floema, y a través de él circula la savia cruda. Periódicamente dichas capas conforman los llamados anillos de crecimiento.

El cambium se ubica rodeando al tronco y ramas, separa a la madera de la corteza (Fig.2.2). El cambium está formado por las células cambiales iniciales

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Y sus derivadas con capacidad de reproducción o células madres conformando una zona cambial.

Las células cambiales iniciales son:

Las células fusiformes iniciales, que dan origen a todas las células longitudinales.

Las células radiales iniciales, de las cuales se producen todas las células transversales.

Para alcanzar la maduración, las células producidas por el cambium luego de la división, debe'n obtener sus dimensiones finales en largo y diámetro, engrosar su pared celular, lignificar y transformar su citoplasma. Este proceso de maduración involucra la formación de células de xilema o madera y de floema o corteza (Ref.1).

En lugares donde las estaciones climáticas son marcadas, durante cada período de crecimiento se forman típicas células del inicio del crecimiento, como en el período de primavera, que son denominadas células de madera temprana o células de madera de primavera y posteriormente típicas células del término del período de crecimiento anual, que son denominadas células de madera tardía o células de madera de verano. Así anualmente los árboles que crecen en las zonas templadas, es decir, con estaciones bien marcadas, forman por lo general una zona de madera constituida por madera temprana y otra de madera de verano. No obstante, el clima de la selva Amazónica peruana es típicamente tropical, también llamado clima ecuatorial, ubicándose a unos 12 grados hacia el Norte y al sur de la línea del Ecuador. Como todo clima tropical, se caracteriza por ser caluroso y

húmedo durante todo el año. La temperatura promedio anual oscila en los 27°_C

(80. 7°_{F), no existe diferencia entre verano e invierno, o al menos no es}

pronunciada, el rango de temperatura anual es de 2º_{C aproximadamente. En}

efecto, la diferencia entre las temperaturas diurnas y nocturnas - 2 a Sº_{C es}

superior a la diferencia entre las estaciones, por lo que estos periodos de cre�imiento no son necesariamente marcados por las estaciones del año.

Estos dos tejidos de madera formadas por un mismo año forman un anillo de crecimiento anual. Los anillos anuales se pueden apreciar como bandas concéntricas en la sección transversal de un tronco o rama. De esta manera como

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cada anillo de crecimiento anual corresponde a un año de crecimiento, el número de anillos de crecimiento puede determinar la edad de un árbol.

► Albura: Es la parte externa que rodea la parte leñosa del tronco cuya función

principal es de conducir agua y sales minerales desde la raíz hacia las hojas (Fig.2.2). Esta madera recoge los vasos leñosos y el floema. Es la zona de coloración más clara conformada por células jóvenes, presenta menor resistencia a los ataques biológicos. La albura es más abundante mientras más joven es el árbol. El proceso de transformación de la albura en duramen se inicia en el árbol a distintas edades dependiendo de la especie. Algunos árboles , forman duramen en sus primeros años y otros lo hacen más tardíamente. El proceso de duraminización implica cambios en la composición química de la madera,₁que le sirven de tóxicos naturales y la hacen más resistente a la biodegradación. Además durante el proceso de transformación de albura en duramen se producen depósitos en los lúmenes celulares e infiltraciones en la pared celular, los que originan generalmente cambios en la tonalidad de la madera. (Ref. 1).

► Duramen: También llamado corazón, es la zona que rodea a la médula

(Fig.2.2) (Ref.49). Es de color oscuro y está constituido por células muertas lignificadas que le dan mayor resistencia al ataque de hongos e insectos. Su proporción depende de la especie y de la edad del árbol. Tiene como función proporcionar resistencia para el soporte del árbol. La transformación de albura a duramen es acompañada generalmente por un oscurecimiento de la madera mediante la deposición de varias clases de productos de infiltración, tales como aceites, gomas, resinas, taninos, sustancias aromáticas y colorantes. Se debe tener presente que para propósitos de identificación el color de la madera se refiere al del duramen.

► Médula: Es la parte que ocupa el centro del fuste, se trata de madera blanda

y esponjosa, de diferente color que el corazón o duramen (Fig.2.2 y Fig.2.3)

(Ref.33). La médula actúa como espina dorsal del árbol, desde aquí parten filamentos hacia restantes partes del tronco. Está constituida principalmente por tejidos o células parenquimatosas blandas, débiles o muertas, a veces de

consistencia corchosa. ·Su diámetro varía desde menos de un milímetro, hasta

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más de un centímetro según la especie. A veces es gigante, como en caso del saúco, y otras veces es casi imperceptible, como en el caso del roble.

XILEMA O LEÑO

Figura 2.2 Partes de la sección transversal del tronco (Ref.49).

Fuente: www.monografias.com/trabajos75/manual-identificacion-maderas-forestales.

Superficie radial Superficie tangencial

Superficie Transversal

Leño temprano ----,,--

-Modelos Estructurales de la Madera

Figura 2.3 Modelos Estructurales de la madera (Ref. 25).

Fuente: Tesis, Alejandro J. Espinoza Stead y Andrés F. Salazar Murillo; Sangolqul Ecuador, 2011

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco {Ficus Anthelmlntica Mart.)

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FACUL TAO DE INGENIERIA CNIL _{FUNDAMENTO TEÓRICO}CAPITULO 11

Figura 2.4 Anillos de crecimiento; rodela de Secuoya de dos mil años.

Se encuentra en Forintek, Vancouver, British Columbia, Canadá (Ref.28).

Fuente: http://carpintero-azul.blogspot.pe/

2.1.1.2 Diferencia entre albura y duramen

► Albura

- Formado mayormente por células vivas y activas.

- Mayormente sirven sus células vivas para almacenar alimento de

reserva.

- La albura mientras está viva aumenta el duramen del árbol. - Sirve como soporte mecánico del árbol.

- El color es mucho más claro.

- Cuando la albura es de un color y el duramen de otro color diferente

en este caso se dice que la albura y el duramen son diferenciados. Generalmente es de menor peso.

- En cuanto se refiere a resistencia mecánica generalmente no hay diferencia entre albura y duramen.

- Es de menor durabilidad porque está en relación estrecha en cuanto al tipo o forma de células.

- La albura está formada por células de mayor tamaño, pared menos gruesa y de lumen más grande; mientras que el duramen está formado por células de menor tamaño, pared más gruesa y de lumen más reducido (Figura 2.6).

- Tiene mayor permeabilidad también se debe a las características de cada célula de la albura y duramen.

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmfntica Mari.)

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- En cuanto al contenido de humedad, la albura contiene mayor cantidad de humedad; debido a la estructura de las células.

► Duramen

- Formado por células inactivas y muy pocas células vivas.

- También cumple la misma función pero en menor grado.

- También sirve como soporte mecánico del árbol. - El color es más oscuro.

- Generalmente es más pesado. - Es de mayor durabilidad. - Tiene menor permeabilidad.

- No participa en las actividades vitales del árbol.

- Es menos atacado por los agentes destructores de la madera (hongos

e insectos). Debido a las infiltraciones de gomas, colorantes y resinas.

Albura y duramen

Claramente diferenciado Albura y duramen poco diferenciado Albura y duramen no diferenciado

Figura 2.5 Diferencia entre la albura y el duramen. (La notoriedad depende de la especie maderable) (Ref. 31).

Fuente: www.monografias.com/trabajos75/manual-identificacion-maderas-forestales/image012.jpg

2.1.2 Estructura anatómica de la madera.

La madera que se produce en las ramas de los árboles presenta algunas diferencias con la madera formada de un tronco, no obstante, ambas se constituyen por células de tejidos con funciones específicas como son: tejidos parenquimatosos que tiene la función de almacenamiento, tejido vasculares elementos traqueales con función de conducción de alimento y tejido fibroso, soporte de la planta en términos de resistencia.

Por otra parte, la heterogeneidad de la madera implica un comportamiento anisotrópico, por lo que deben tenerse en cuenta siempre en consideración las

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tres direcciones principales de la madera, esto es la longitudinal, la radial y la tangencial. Las repuestas físico-mecánicas de la madera son diferentes en cada

una de las direcciones señaladas (Ref. 1s).

Dentro de cada anillo de crecimiento se distingue, más o menos fácilmente, la madera formada en primavera (llamada madera de primavera, en los anillos anuales, y de primer crecimiento, en el caso de anillos estacionales), de la formada en verano (madera de verano, en los anillos anuales, y tardía, en los estacionales); como se mencionó anteriormente esto difiere del clima en cada región amazónica como es el caso de la Amazonia peruana (Figura 2.6).

Madera de Primavera

Figura 2.6 Estructura celular de la madera (Ref. 33).

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos48/maderas/maderas2.shtml

Al observar los tres planos principales de corte de la madera que son: transversal, radial y tangencial se constata visiblemente esta estructura heterogénea.

2.1.2.1 Planos de estudio de los detalles estructurales de la madera

Se conoce como planos o sección de corte en la madera a las superficies que resultan al cortar una pieza de madera en diferentes planos. Se reconocen tres planos principales en los cuales la madera es examinada ordinariamente. Estos planos o superficies son: transversal, radial y tangencial.

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Axlal

Figura 2.7 Superficies de corte de la madera. (Ref.57).

Fuente: https://quimicasthai.wordpress.com/2010/03/

• Sección transversal

Es el corte perpendicular al eje longitudinal del tronco o rama del árbol. Es la superficie observable en el extremo de una troza, ver Figura 2. 7.

En este plano se observan los anillos de crecimiento y sus características: ancho de anillos, porcentaje de madera temprana y madera tardía (Figura 2.6) y tipo de transición entre las mismas. Si los radios son lo suficientemente grandes se observan como líneas que cruzan los anillos de crecimiento en ángulo recto. Otros elementos macroscópicos que se observan en esta sección, son el tipo de porosidad, disposición contenido y tamaño de los poros, tamaño de los radios, tipo de parénquima, textura y el tipo de transición que existe entre albura y duramen.

En las especies maderables latifoliadas, se observa los vasos o poros y en las especies coníferas, las traqueidas, están cortadas transversalmente y se observan como pequeños orificios.

En el plano trasversal se puede distinguir microscópicamente todas las células que se producen en cada uno de los periodos vegetativos y las diferencias existentes entre células del inicio del término de cada crecimiento, ejemplo en el que la mayoría de las especies que crecen en climas templados, permiten determinar con exactitud la cantidad de madera que se agrega en cada periodo de crecimiento anual.

• Sección radial

Es el corte paralelo al eje longitudinal del tronco o tallo, y al mismo tiempo es paralelo a los radios y perpendicular a los anillos de crecimiento

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(Figura 2. 7), en este plano se observa el tamaño de los radios, tipo de grano y el lustre o brillo de la madera.

• Sección tangencial

El eje tangencial, como su nombre lo indica, es tangente a los anillos de crecimiento y perpendicular al eje longitudinal de la pieza. (Figura 2.7).

En este plano se observa la mayor concentración de las líneas vasculares. Los radios son visibles a nivel macroscópico solo si son de tamaño mediano a grande y se presentan como pequeñas líneas oscuras que se extienden en la dirección longitudinal. La longitud de esa línea representa la altura del radio (Ref. 2).

En la sección tangencial pueden observarse los radios leñosos cuando son gruesos o de color diferente, así como las estrías que producen los vasos cuando son de gran diámetro. El parénquima leñoso es también una estructura que aparece fácilmente visible en algunas especies en sus secciones tangenciales, como por ejemplo en el olmo, y en muchas especies tropicales.

Igualmente, en la sección tangencial y en el caso en que los elementos estén distribuidos en pisos, se observa una figura especial llamada carda.

2.1.3 Características anatómicas de la madera

La madera tiene tres caracterlsticas anatómicas muy importantes tales como: La conducción de agua, almacenamiento de sustancias de reserva y resistencia mecánica. Estas características permiten explicar las causas de los cambios dimensionales y el comportamiento de los esfuerzos mecánicos de la madera, además, menciona que la contracción radial y tangencial es un índice de la estabilidad de la madera y cuando la relación entre ambos se acerca a la unidad la madera es más estable y tiene buen comportamiento al secado (Ref. 17).

2.1.3.1 Clasificación de especies arbóreas según su estructura celular.

Los árboles a nivel de su estructura celular se pueden clasificar en dos grandes grupos de árboles:

a) Coníferas b) Latifoliadas

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmínlica Mart.)

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► Coníferas

La madera de coníferas tienen una estructura homogénea y está constituida por elementos leñosos llamados traqueidas; estas forman del 90 al 95 por ciento del volumen total de la madera y realizan la doble función de resistencia (sostén del árbol) y conducción de la savia.

Figura 2.8 Arboles coníferos (Ref.29).

Fuente: https://pixabay.com/es/araucaria-heterophylla-%C3%A 1 rbol-343920/

Las traqueidas (Figura 2.9) tienen forma alargada con una longitud de 2 a 5mm y un diámetro de 1 O a 15 µm. Con los extremos cerrados en forma afilada o plana. Estas fibras crecen en sucesivas capas anulares, y tienen su eje longitudinal paralelo al eje del tronco del árbol. El almacenamiento y transporte de las sustancias se realiza a través de las células de parénquima, que en las coníferas están dispuestas principalmente de forma radial (radios leñosos). Los canales resiníferos son cavidades longitudinales dentro del tejido, presentes en la mayoría de las coníferas.

Asimismo, presenta células de parénquima en menor proporción. Las especies pertenecientes a este grupo presentan habitualmente un tronco recto, cónico hasta su ápice (extremo superior) y revestido de ramas (Ref.25).

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conol \'ealnífero parénquima lonqltudlnol

parénquima radial

troqueidoa

---Figura 2.9 Estructura microscópica de las maderas coníferas (Ref.34).

Fuente: https://es.scribd.com/document/54524427 /ANATOM !A-DE-LA-MADERA

► Latifoliadas

La madera de especies latifoliadas tienen una estructura anatómica heterogénea, constituida por diferentes células leñosas angiospermas, tales como: los vasos o poros; por los cuales realizan la función conductora de la savia y por fibras; que son el sostén del árbol. Las especies latifoliadas presentan en general una copa bien ramificada y un tronco que varía de dimensiones.

Fi_gura 2.10 Árbol de Ojé Blanco, madera latifoliada

Fuente: Panel fotográfico propio.

Clasificación Estructural de la Especie Forestal Ojé Blanco (Ficus Anthelmlntlca Mart.}

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL _{FUNDAMENTO TEÓRICO}CAPITULO 11

Están formados por elementos únicos y sus extremos están abiertos o perforados. La disposición de estos conductos puede ser de forma concentrada (marcando anillos), semi difusa o difusa.

Las fibras de las latifoliadas (Figura 2.11) tienen paredes de mayor espesor y menor luz interior que las traqueidas de las coníferas. La longitud de las fibras es del orden de 1 mm. Las células de parénquima son mucho más numerosas en las latifoliadas y los radios leñosos de mayor tamaño comparados con los de las coníferas.

parénquima longltudlnol

radlol

Corte tronsver•ol de una madero 1a11foflada.

Figura 2.11 Estructura microscópica de las maderas latifoliadas (Ref. 35).

Fuente: https://es.scribd.com/documenU54524427/ANATOMIA-DE-LA-MADERA

2.1.3.2 Comparación entre madera de especie conífera y latifoliadas

En el cuadro 2.1 Se muestra la comparación de las especies según su estructura microscópica y en el cuadro 2.2 se muestra el comparativo del leño de Gimnospermas (Coníferas) y Angiospermas (Latifoliadas), (Ref. 2).

c.onalG'S res,nfferos

canales restnfferos Maderes blandes

Coníferas

sln poros o con poros

Poros

Maderas duras LatJfolfadas

Figura 2.12 Comparación de estructura microscópica de las maderas coníferas y latifoliadas.

Fuente: lng. Rodrigo Salazar García, "Especies coníferas y latifoliadas"; Instituto Tecnológico de Chetumal, México 2013 (Ref. 26).

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FACUL TAO DE INGENIERIA CIVIL FUNDAMENTO TEÓRICO CAPITULO 11

Cuadro 2.1 Comparación entre maderas conlferas y latifoliadas según estructuras microscópica

ESTRUCTURA MICROSCÓPICA DE LA MADERA

SISTEMA ELEMENTOS LA TI FOLIADAS CONÍFERAS

Prosenquimáticos Vasos

Fibras Traqueidas

Longitudinal

Parénquima Parénquima

Parenquimáticos

Longitudinal Longitudinal

Prosenquimáticos No Tiene Traqueidas

Transversal ,

Parenquimáticos Parénquima Parénquima

Radial Radial

Cuadro 2.2 Diferencias entre maderas coníferas y latifoliadas

CONÍFERAS LATIFOLIADAS

Sin poros Con poros

Estructura homogénea Estructura heterogénea

Anillos de crecimiento bien Anillos de crecimiento

definidos poco definidos

Radios poco definidos Radios definidos

Albura y duramen Albura y duramen bien

generalmente poco marcados marcados

2.1.3.3 Características generales y organolépticas de la madera

En el campo macroscópico, son aquellas características externas de la madera, que pueden ser percibidas con la vista, el olfato, el tacto y el gusto. Por ello, se les denomina características organolépticas (Ref. 4). Este término agrupa las siguientes definiciones:

1

► Grano:

Es una característica organoléptica referida a la dirección que tienen los elementos anatómicos (vasos, fibras, traqueidas, parénquima, etc.) con respecto al eje longitudinal, del tronc9. Se observa en la sección radial o tangencial de la pieza de madera. Tiene importancia en la trabajabilidad de la madera así como en