CAPITULO 1 CAPITULO 1
CUESTIONES GENERALES
CUESTIONES GENERALES
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La madera, es el material por excelencia más noble que jamás la especie humana ha La madera, es el material por excelencia más noble que jamás la especie humana ha utilizado tanto en la industria como en la construcción. Prácticamente todas las culturas de utilizado tanto en la industria como en la construcción. Prácticamente todas las culturas de la humanidad han empleado la madera en la agricultura, pesca, ingeniería, vivienda, etc. la humanidad han empleado la madera en la agricultura, pesca, ingeniería, vivienda, etc. La madera es probablemente el único recurso renovable que se utiliza a gran escala y que La madera es probablemente el único recurso renovable que se utiliza a gran escala y que su aprovechamiento no daña al medio ambiente. La madera no puede circunscribirse a un su aprovechamiento no daña al medio ambiente. La madera no puede circunscribirse a un período más o menos largo de la humanidad, ya que es un material que de forma período más o menos largo de la humanidad, ya que es un material que de forma permanente se ha utilizado en la construcción, estando presente a lo largo de toda la historia permanente se ha utilizado en la construcción, estando presente a lo largo de toda la historia de la civilización. Así, en las zonas de abundantes bosques la madera constituía la totalidad de la civilización. Así, en las zonas de abundantes bosques la madera constituía la totalidad de la edificación, desde su estructura, hasta los cerramientos y cubierta. En zonas con de la edificación, desde su estructura, hasta los cerramientos y cubierta. En zonas con menor cantidad de madera, ésta se usaba en la cubierta y en su estructura horizontal.
menor cantidad de madera, ésta se usaba en la cubierta y en su estructura horizontal.
Actualmente hay cierto rechazo a utilizar la madera como material estructural, siendo más Actualmente hay cierto rechazo a utilizar la madera como material estructural, siendo más habitual el uso del acero y del hormigón. Ello es debido, en gran medida, a dos habitual el uso del acero y del hormigón. Ello es debido, en gran medida, a dos condicionantes, que son la durabilidad de las estructuras de madera y su comportamiento condicionantes, que son la durabilidad de las estructuras de madera y su comportamiento frente al fuego.
frente al fuego.
Sin embargo, se tiene en muchas ciudades numerosos ejemplos de edificios construidos de Sin embargo, se tiene en muchas ciudades numerosos ejemplos de edificios construidos de madera que han llegado a nuestros días en un excelente estado de conservación. Con la madera que han llegado a nuestros días en un excelente estado de conservación. Con la evolución de su tecnología se han mejorado las propiedades de sus productos derivados, evolución de su tecnología se han mejorado las propiedades de sus productos derivados, han
han susurgrgidido o nunuevevos os prproduoductctos os quque e han han amamplpliaiado do su su camcampo po de de apaplilicaccacióión n y y se se hanhan complementado con otras materias primas para mejorar sus prestaciones.
complementado con otras materias primas para mejorar sus prestaciones.
En el caso de otros materiales de construcción, como son el acero y el hormigón, son En el caso de otros materiales de construcción, como son el acero y el hormigón, son habituales las medidas de protección frente a agresiones externas por lo que no nos debe habituales las medidas de protección frente a agresiones externas por lo que no nos debe extrañar la protección de la madera cuando las condiciones lo requieran.
extrañar la protección de la madera cuando las condiciones lo requieran.
Los distintos métodos de tratamiento y la calidad de estos protectores aseguran una gran Los distintos métodos de tratamiento y la calidad de estos protectores aseguran una gran dur
durabiabililidaddad, , prprototegiegienendo do del del atataquaque e de de hohongongos s e e ininsesectctosos, , asasí í comcomo o de de lolos s ageagentnteses atmosféricos, viento, agua, temperatura, sol o variaciones de humedad.
atmosféricos, viento, agua, temperatura, sol o variaciones de humedad.
Con respecto al comportamiento frente al fuego, las estructuras de madera tratada presentan Con respecto al comportamiento frente al fuego, las estructuras de madera tratada presentan
térmica, que hace que la temperatura exterior no llegue rápidamente al interior. Además, la térmica, que hace que la temperatura exterior no llegue rápidamente al interior. Además, la carbonización superficial retrasa el efecto de la combustión y, por otra parte, la dilatación carbonización superficial retrasa el efecto de la combustión y, por otra parte, la dilatación térmica de la madera es prácticamente despreciable.
térmica de la madera es prácticamente despreciable.
Aunque la madera, en principio, es un elemento de construcción más caro que el hormigón Aunque la madera, en principio, es un elemento de construcción más caro que el hormigón y el acero ofrece un tipo de diseño, una estética y una calidez que no ofrecen esos otros y el acero ofrece un tipo de diseño, una estética y una calidez que no ofrecen esos otros materiales.
materiales.
La estructura de la madera esta compuesta principalmente por células largas y esbeltas La estructura de la madera esta compuesta principalmente por células largas y esbeltas llamadas fibras. Estas células tienen una forma tubular hueca, cuya longitud sigue la llamadas fibras. Estas células tienen una forma tubular hueca, cuya longitud sigue la dirección longitudinal del tronco (para el transporte de agua y nutrientes durante su dirección longitudinal del tronco (para el transporte de agua y nutrientes durante su crecimiento). Esto proporciona a las piezas cortadas de madera una característica que se crecimiento). Esto proporciona a las piezas cortadas de madera una característica que se conoce con el nombre de veta; esta se dirige a lo largo de las piezas cortadas de madera. conoce con el nombre de veta; esta se dirige a lo largo de las piezas cortadas de madera. Esto a su vez suministra una referencia para observar diferentes acciones estructurales Esto a su vez suministra una referencia para observar diferentes acciones estructurales relacionadas con la veta; es decir si son paralelas a la veta, perpendiculares a la veta u relacionadas con la veta; es decir si son paralelas a la veta, perpendiculares a la veta u oblicuas a la misma.
oblicuas a la misma.
Los componentes principales de la madera
Los componentes principales de la madera son los siguientes:son los siguientes: - La celulosa, arrollada helicoidalmente en
- La celulosa, arrollada helicoidalmente en la pared tubular, con una resistencia a la tracciónla pared tubular, con una resistencia a la tracción de 10.000 k/cm2 (superior a la del acero).
de 10.000 k/cm2 (superior a la del acero).
- La lignina, que constituye la masa de la pared tubular, actuando como aglomerante de la - La lignina, que constituye la masa de la pared tubular, actuando como aglomerante de la celulosa, con una resistencia a la compresión de 2.400 k/cm2 (superior a la del hormigón). celulosa, con una resistencia a la compresión de 2.400 k/cm2 (superior a la del hormigón). El origen orgánico de la madera la hace susceptible de ser degradada por organismos El origen orgánico de la madera la hace susceptible de ser degradada por organismos xilóf
xilófagos. Este agos. Este hecho permite hecho permite consiconsiderarlderarla a como como un un matermaterial naturalmential naturalmente e biodegrbiodegradableadable.. Sin embargo, para la
Sin embargo, para la actuacactuación de ión de la mayoría de la mayoría de estos organestos organismos xilófismos xilófagos, se agos, se requierequierenren contenidos de humedad o situaciones que no son frecuentes en una construcción bien contenidos de humedad o situaciones que no son frecuentes en una construcción bien concebida y mantenida.
concebida y mantenida.
Las técnicas de tratamiento y los productos protectores de la madera permiten en la Las técnicas de tratamiento y los productos protectores de la madera permiten en la actualidad evitar los riesgos de ataque en las situaciones comprometidas. La protección de actualidad evitar los riesgos de ataque en las situaciones comprometidas. La protección de los materiales de construcción frente a la agresión del medio (tratamiento contra la los materiales de construcción frente a la agresión del medio (tratamiento contra la corrosión del acero, anodizado del aluminio, recubrimientos mínimos en el hormigón corrosión del acero, anodizado del aluminio, recubrimientos mínimos en el hormigón arm
armado, ado, etcetc.), .), son son proprocedicedimiemientontos s asuasumidmidos os por por la la prápráctictica. ca. SerSería ía por por tantanto to injinjustustoo pretender utilizar la madera sin ninguna protección, si las condiciones de utilización lo pretender utilizar la madera sin ninguna protección, si las condiciones de utilización lo
requieren. requieren.
La madera es un material combustible a temperaturas relativamente bajas. Este fenómeno, La madera es un material combustible a temperaturas relativamente bajas. Este fenómeno, evidente para cualquier persona, crea una desconfianza, generalmente poco meditada, hacia evidente para cualquier persona, crea una desconfianza, generalmente poco meditada, hacia su utilización en la construcción.
su utilización en la construcción.
Las causas de los incendios no se encuentran generalmente en los materiales estructurales Las causas de los incendios no se encuentran generalmente en los materiales estructurales (in
(inclucluida ida la la madmaderaera), ), sisino no en en los los eleelemenmentos tos de de carcaráctácter er decdecoratorativoivo, , revrevestestimiimiententos,os, mobiliario, instalaciones hacia las cuales no siempre se mantiene la misma desconfianza. mobiliario, instalaciones hacia las cuales no siempre se mantiene la misma desconfianza. En el caso de la madera existen razones que permiten un buen comportamiento ante el En el caso de la madera existen razones que permiten un buen comportamiento ante el fuego, en una situación de incendio:
fuego, en una situación de incendio: •
• La La bajbaja a conconduductctivivididad ad tétérmrmicica a hahace ce quque e la la tetempmpererataturura a exexteteririor or no no llllegegueue rápidamente al
rápidamente al interiorinterior.. •
• La carbonización superficial, con una conductividad térmica inferior, aumenta elLa carbonización superficial, con una conductividad térmica inferior, aumenta el efecto
efecto anterioranterior.. •
• La dilatación térmica es despreciable.La dilatación térmica es despreciable. •
• Los gases de la combustión no son tóxicosLos gases de la combustión no son tóxicos
De esta forma es fácil conseguir tiempos elevados de estabilidad al fuego para los De esta forma es fácil conseguir tiempos elevados de estabilidad al fuego para los elementos estructurales, con el fin de permitir la evacuación del edificio o la extinción del elementos estructurales, con el fin de permitir la evacuación del edificio o la extinción del incendio.
incendio. La
La tetecncnolologogía ía de de la la mamadedera ra lalamiminanadada, , la la mamadedera ra mimicrcrololamamininadada a y y lolos s prprododucuctotoss prefabricados de composición mixta, se orientan hacia una especialización y optimización prefabricados de composición mixta, se orientan hacia una especialización y optimización
cada vez mayores. cada vez mayores.
FIG. 1.1 Aprovech
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FIG. 1.2. Estructura del tronco FIG. 1.2. Estructura del tronco
La mayor parte de los árboles usados con fines estructurales son exógenos, es decir que La mayor parte de los árboles usados con fines estructurales son exógenos, es decir que aumentan de tamaño creando madera en la superficie exterior debajo de la corteza.
aumentan de tamaño creando madera en la superficie exterior debajo de la corteza.
En una sección de un tronco podemos apreciar las distintas partes que lo forman, la parte En una sección de un tronco podemos apreciar las distintas partes que lo forman, la parte más externa, la piel del árbol, es la parte que lo protege, se llama corteza y salvo en algunos más externa, la piel del árbol, es la parte que lo protege, se llama corteza y salvo en algunos casos, como el corcho, tiene escasas aplicaciones.
casos, como el corcho, tiene escasas aplicaciones.
La siguiente capa llamada "líber" es una corona que envuelve el tronco formada por fibras La siguiente capa llamada "líber" es una corona que envuelve el tronco formada por fibras elásticas por donde circulan los nutrientes del árbol, llamada también corteza interior.
elásticas por donde circulan los nutrientes del árbol, llamada también corteza interior.
Por debajo del "líber" encontramos el "cambium" se trata de un tejido elástico formado de Por debajo del "líber" encontramos el "cambium" se trata de un tejido elástico formado de células provistas de una delgada membrana de celulosa. A lo largo del periodo anual del células provistas de una delgada membrana de celulosa. A lo largo del periodo anual del crecimiento del árbol, el "cambium" forma un anillo; estos son llamados anillos anuales, crecimiento del árbol, el "cambium" forma un anillo; estos son llamados anillos anuales, que con frecuencia están compuestos por material alternado de color claro y de color que con frecuencia están compuestos por material alternado de color claro y de color oscuro, así que contando
oscuro, así que contando los anillos del corte podemos saber la edad los anillos del corte podemos saber la edad del mismo.del mismo. A continua
A continuación encontramoción encontramos s otra corona circular llamada "albura" que otra corona circular llamada "albura" que ya es ya es madera peromadera pero todavía sin madurar, en formación; ésta no se puede trabajar por ser poco estable y todavía sin madurar, en formación; ésta no se puede trabajar por ser poco estable y resistente.
Debajo de la "albura" está el "duramen" que es la madera propiamente dicha, la que Debajo de la "albura" está el "duramen" que es la madera propiamente dicha, la que utilizaremos para los distintos usos, la más interna recibe el nombre de "madera vieja" utilizaremos para los distintos usos, la más interna recibe el nombre de "madera vieja" distinguiéndose dentro del "duramen" por su color mas oscuro.
distinguiéndose dentro del "duramen" por su color mas oscuro.
En el centro del corte que observamos en la Fig. 1.2., como el eje del árbol, está la médula, En el centro del corte que observamos en la Fig. 1.2., como el eje del árbol, está la médula, que según el tipo de árbol puede ser más o menos gruesa, y con el paso del tiempo puede que según el tipo de árbol puede ser más o menos gruesa, y con el paso del tiempo puede secarse y desaparece
secarse y desaparecerr.. Obser
Observando un vando un corte tambiécorte también n podrempodremos distinguos distinguir el ir el tipo de tipo de madera al que madera al que pertenpertenece. Lasece. Las madera
maderas blandas tienen una fibra de s blandas tienen una fibra de trama ancha mientrtrama ancha mientras que as que en las duras la en las duras la fibrfibra es a es másmás compacta. Al comprar una tabla se debe saber distinguir de que tipo de árbol se ha obtenido compacta. Al comprar una tabla se debe saber distinguir de que tipo de árbol se ha obtenido y si es apta para el trabajo que se irá a realizar, hay que saber si se va alabear y en que y si es apta para el trabajo que se irá a realizar, hay que saber si se va alabear y en que dirección la va a hacer, observar para ello en el canto de la tabla la dirección de las fibras, dirección la va a hacer, observar para ello en el canto de la tabla la dirección de las fibras, no es tarea fácil ya que la calidad de la madera varía aunque proceda de árboles del mismo no es tarea fácil ya que la calidad de la madera varía aunque proceda de árboles del mismo tipo, pero la experiencia puede ayudarnos.
tipo, pero la experiencia puede ayudarnos.
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Especies Coníferas y Latifoliadas Especies Coníferas y LatifoliadasEl tipo particular de árbol del cual proviene la madera se denomina especie, existen dos El tipo particular de árbol del cual proviene la madera se denomina especie, existen dos grandes grupos botánicos que incluyen la mayor parte de las especies vegetales susceptibles grandes grupos botánicos que incluyen la mayor parte de las especies vegetales susceptibles de suministrar maderas comercializables: las Gimnospermas y Angiospermas a las que de suministrar maderas comercializables: las Gimnospermas y Angiospermas a las que comúnmente se hace referencia de forma simplificada como coníferas, también llamadas comúnmente se hace referencia de forma simplificada como coníferas, también llamadas como árboles de madera blanda y latifoliadas también llamadas como árboles de madera como árboles de madera blanda y latifoliadas también llamadas como árboles de madera dur
dura a o o de hojas de hojas frofrondondosassas. . Los térmLos términoinos madera blans madera blanda y da y madmadera dura no era dura no exprexpresaesan n elel verdadero grado de dureza de las distintas especies de árboles. Algunos árboles de madera verdadero grado de dureza de las distintas especies de árboles. Algunos árboles de madera blanda so
blanda son n tan duros como los ártan duros como los árboles de maderboles de madera dura de densidad media dura de densidad media, en tanto quea, en tanto que algunas especies de árboles de madera dura tienen madera más suave que algunos árboles algunas especies de árboles de madera dura tienen madera más suave que algunos árboles de madera blanda.
de madera blanda.
En el grupo de las frondosas están las especies de hoja caduca presentes en todos los En el grupo de las frondosas están las especies de hoja caduca presentes en todos los continentes. Normalmente se distingue entre frondosas de zonas templadas y frondosas continentes. Normalmente se distingue entre frondosas de zonas templadas y frondosas tropicales. Se estima que existen en el mundo alrededor de 17.000 especies maderables de tropicales. Se estima que existen en el mundo alrededor de 17.000 especies maderables de las cuales solo tienen carácter comercial unas 400 y sólo unas cuantas docenas son las las cuales solo tienen carácter comercial unas 400 y sólo unas cuantas docenas son las seleccionadas con fines estructurales.
En Bolivia tenemos los siguientes árboles maderables: En Bolivia tenemos los siguientes árboles maderables:
LATIFOLIADAS (Hoja caduca):LATIFOLIADAS (Hoja caduca):
CONÍFERAS (Hoja perenne):CONÍFERAS (Hoja perenne):
MADERAS PRECIOSAS :MADERAS PRECIOSAS :
Las maderas preciosas no deben utilizarse en la construcción, deben utilizarse en la Las maderas preciosas no deben utilizarse en la construcción, deben utilizarse en la mueblería.
mueblería.
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Las propiedades de la madera dependen, del crecimiento, edad, contenido de humedad, Las propiedades de la madera dependen, del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y de las distintas partes del tronco.
clases de terreno y de las distintas partes del tronco.
1.4.1Humedad 1.4.1Humedad Almendrillo Almendrillo Verdolago Verdolago Palo María Palo María Gabón Gabón Ochoó Ochoó MADERAS DE MONTE MADERAS DE MONTE BOSQUE BOLIVIANO ES BOSQUE BOLIVIANO ES RICO EN
RICO EN ESTESTAS.AS.
Pinos... Pinos... Araucarias Araucarias Abetos Abetos BOSQUE BOSQUE BOLIVIANO ES BOLIVIANO ES POBRE EN
POBRE EN ESTESTAS.AS. Insigne Insigne Ciprés Ciprés Radiatas Radiatas Mara Mara Cedro Cedro Roble Roble Guayacán Guayacán
La
La mamadedera ra concontitiene ene aguagua a de de coconsnstititutucición, ón, ininererte te a a su su nanatuturaraleleza za ororgágáninicaca, , aguagua a dede saturación, que impregna las paredes de los elementos leñosos, y agua libre, absorbida por saturación, que impregna las paredes de los elementos leñosos, y agua libre, absorbida por capilaridad por los vasos y traqueidas.
capilaridad por los vasos y traqueidas.
Como la madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. Como la madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre
El agua libre desapardesaparece totalmece totalmente al cabo de un cierto tiemente al cabo de un cierto tiempo, quedandpo, quedando, además delo, además del agua de constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera agua de constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera que rodee a la madera, hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la madera esta secada que rodee a la madera, hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la madera esta secada al aire.
al aire.
La humedad de la madera varía entre límites muy amplios. En la madera recién cortada La humedad de la madera varía entre límites muy amplios. En la madera recién cortada oscila entre el 50 y 60 por ciento, y por imbibición puede llegar hasta el 250 y 300 por oscila entre el 50 y 60 por ciento, y por imbibición puede llegar hasta el 250 y 300 por ciento. La madera secada al aire contiene del 10 al 15 por ciento de su peso de agua, y ciento. La madera secada al aire contiene del 10 al 15 por ciento de su peso de agua, y como las distintas mediciones físicas están afectadas por el tanto por ciento de humedad, se como las distintas mediciones físicas están afectadas por el tanto por ciento de humedad, se ha convenido en referir los diversos ensayos a una humedad media internacional de 15 por ha convenido en referir los diversos ensayos a una humedad media internacional de 15 por ciento.
ciento.
La humedad de las maderas se aprecia, además del procedimiento de pesadas, de probetas, La humedad de las maderas se aprecia, además del procedimiento de pesadas, de probetas, húm
húmedas edas y y desdesecaecadasdas, , y y el el calcaloriorimétmétricrico, o, por por la la condconductuctiviividad dad eléeléctrctricaica, , empemplealeandondo girómetros eléctricos. Estas variaciones de humedad hacen que la madera se hinche o girómetros eléctricos. Estas variaciones de humedad hacen que la madera se hinche o contraiga, variando su volumen y, por consiguiente, su densidad.
contraiga, variando su volumen y, por consiguiente, su densidad. El porcentaje de humedad (H): El porcentaje de humedad (H): 100 100 * * P P P P P P H H O O O O H H −− = = Donde:
Donde: PPHH ::PesoPeso enen elel estadoestado húmedohúmedo seco seco estado estado el el en en Peso Peso :: PPOO
En la construcción las maderas deben
En la construcción las maderas deben utilizarse siempreutilizarse siempredescortezadas y secasdescortezadas y secas..
Antes de la construcción, la madera deberá secarse a un contenido de humedad apropiado y Antes de la construcción, la madera deberá secarse a un contenido de humedad apropiado y tan parecido como sea práctico al contenido de humedad en equilibrio promedio de la tan parecido como sea práctico al contenido de humedad en equilibrio promedio de la región en la cual estará
región en la cual estará la estructura.la estructura.
Si el contenido de humedad de la madera excede el límite indicado para la madera seca (15 Si el contenido de humedad de la madera excede el límite indicado para la madera seca (15 por ciento), el material solamente podrá usarse si el riesgo de pudrición en el tiempo que por ciento), el material solamente podrá usarse si el riesgo de pudrición en el tiempo que
dure el secado es eliminado. dure el secado es eliminado.
La madera deberá ser almacenada y protegida apropiadamente, contra cambios en su La madera deberá ser almacenada y protegida apropiadamente, contra cambios en su con
conteteninido do de de humhumededad ad y y dañdaño o memecácáninicoco, , de de tatal l mamanenera ra que que sisiememprpre e sasatitisfsfagaga a loloss requerimientos de la clase estructural especificada.
requerimientos de la clase estructural especificada. 1.4.2
1.4.2Densidad y Peso específicoDensidad y Peso específico
La relació
La relación que existe entrn que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo se llame la masa y el volumen de un cuerpo se llama densidada densidad. . Por Por costum
costumbre cuando se usa el sistema métrbre cuando se usa el sistema métrico se toma la masa como el peso del cuerpo. ico se toma la masa como el peso del cuerpo. ElEl peso de la madera es la suma del peso de parte sólida más el peso del agua. El volumen de peso de la madera es la suma del peso de parte sólida más el peso del agua. El volumen de la madera es constante cuando están en el estado verde, el volumen disminuye cuando el la madera es constante cuando están en el estado verde, el volumen disminuye cuando el contenido de humedad es menor que el punto de saturación de las fibras y vuelve a ser contenido de humedad es menor que el punto de saturación de las fibras y vuelve a ser constante cuando
constante cuando se ha se ha alcanzado el alcanzado el estado anhidro estado anhidro o seco o seco al horno. al horno. Se pueden Se pueden distinguir distinguir en consecuencia cuatro densidades para una misma muestra de madera: Densidad verde, en consecuencia cuatro densidades para una misma muestra de madera: Densidad verde, seca al aire, anhidra y básica.
seca al aire, anhidra y básica.
El peso específico es la relación entre el peso de la madera, a un determinado contenido de El peso específico es la relación entre el peso de la madera, a un determinado contenido de humedad, y el peso del volumen de agua desplazado por el volumen de la madera. humedad, y el peso del volumen de agua desplazado por el volumen de la madera. Consi
Considerando que el derando que el agua tiene densidad igual a 1 agua tiene densidad igual a 1 puede decidirspuede decidirse que e que la relación entre lala relación entre la densidad de la madera dividida
densidad de la madera dividida entre la densidad del entre la densidad del agua igualan a su peso específiagua igualan a su peso específico. co. EnEn el sistema métrico la densidad y el peso espec
el sistema métrico la densidad y el peso específico tienen el mismo valor.ífico tienen el mismo valor. Según el
Según elManual de Diseño en Maderas del Grupo Andino,Manual de Diseño en Maderas del Grupo Andino, las maderas se clasifican en loslas maderas se clasifican en los
siguientes grupos: siguientes grupos: GRUPO AGRUPO A→→ γ γ ≅≅ (750 – 850) k/m(750 – 850) k/m33.. GRUPO BGRUPO B→→ γ γ ≅≅ (700 – 750) k/m(700 – 750) k/m33.. GRUPO CGRUPO C→→ γ γ ≅≅(600 – 750) k/m(600 – 750) k/m33.. 1.4.3Contracción e Hinchamiento 1.4.3Contracción e Hinchamiento
La madera cambia de volumen según la humedad que contiene. Cuando pierde agua, se La madera cambia de volumen según la humedad que contiene. Cuando pierde agua, se contrae o merma, siendo mínima en la dirección axial o de las fibras, no pasa del 0.8 por contrae o merma, siendo mínima en la dirección axial o de las fibras, no pasa del 0.8 por ciento; de 1 a 7.8 por ciento, en dirección radial, y de 5 a 11.5 por ciento, en la tangencial. ciento; de 1 a 7.8 por ciento, en dirección radial, y de 5 a 11.5 por ciento, en la tangencial. La contracción es mayor en la albura que en el corazón, originando tensiones por La contracción es mayor en la albura que en el corazón, originando tensiones por desecación que agrietan y alabean la madera.
desecación que agrietan y alabean la madera.
El hinchamiento se produce cuando absorbe humedad. La madera sumergida aumenta poco El hinchamiento se produce cuando absorbe humedad. La madera sumergida aumenta poco de volumen en sentido axial o de las fibras, y de un 2.5 al 6 por ciento en sentido de volumen en sentido axial o de las fibras, y de un 2.5 al 6 por ciento en sentido
perpendicular; pero en peso, el aumento oscila del 50 al 150 por ciento. La madera aumenta perpendicular; pero en peso, el aumento oscila del 50 al 150 por ciento. La madera aumenta de volumen hasta el punto de saturación (20 a 25 por ciento de agua), y a partir de él no de volumen hasta el punto de saturación (20 a 25 por ciento de agua), y a partir de él no aumenta más de volumen, aunque siga absorbiendo agua. Hay que tener muy presente estas aumenta más de volumen, aunque siga absorbiendo agua. Hay que tener muy presente estas variaciones de volumen en las piezas que hayan de estar sometidas a oscilaciones de variaciones de volumen en las piezas que hayan de estar sometidas a oscilaciones de sequeda
sequedad d y humedad, dejando espacios necesariy humedad, dejando espacios necesarios para os para que los que los empujes que se empujes que se produzproduzcancan no comprometan la estabilidad de la obra.
no comprometan la estabilidad de la obra.
1.4.4Dureza 1.4.4Dureza
La dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado, etc. La dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado, etc. Depende de su densidad, edad, estructura y si se trabaja en sentido de sus fibras o en el Depende de su densidad, edad, estructura y si se trabaja en sentido de sus fibras o en el perpendicular. Cuanto más vieja y dura es, mayor la resistencia que opone. La madera de perpendicular. Cuanto más vieja y dura es, mayor la resistencia que opone. La madera de corazón tiene mayor resistencia que la de albura: la crecida lentamente obtiene una mayor corazón tiene mayor resistencia que la de albura: la crecida lentamente obtiene una mayor resistencia que la madera que crece de prisa.
resistencia que la madera que crece de prisa. En nuestro medio la comercialización de l
En nuestro medio la comercialización de la a madera estructural se realiza madera estructural se realiza según su dureza,según su dureza, y se clasifican en:
y se clasifican en: -
- Duras: Duras: almendrillo, almendrillo, quebracho, quebracho, verdolago.verdolago. -
- Semiduras; Semiduras; palo palo maría, maría, yesquero, yesquero, jororí, jororí, palo palo román.román. -
- Blandas: Blandas: ochoó.ochoó.
1.4.5Hendibilidad 1.4.5Hendibilidad
Se llama también facilidad a la raja y es la aptitud de las maderas a dividirse en el sentido Se llama también facilidad a la raja y es la aptitud de las maderas a dividirse en el sentido longitudinal bajo la acción de una cuña. El rajado es más fácil, en sentido de los radios. longitudinal bajo la acción de una cuña. El rajado es más fácil, en sentido de los radios. Como madera muy hendible se acostumbra citar el castaño, como madera hendible, el Como madera muy hendible se acostumbra citar el castaño, como madera hendible, el roble, y como madera poco hendible, el carpe.
roble, y como madera poco hendible, el carpe.
1.4.6Conductividad 1.4.6Conductividad
La madera seca es mala conductora del calor y electricidad, no así cuando esta húmeda. La madera seca es mala conductora del calor y electricidad, no así cuando esta húmeda. La conductividad es mayor en el sentido longitudinal que en radial o transversal, y más en La conductividad es mayor en el sentido longitudinal que en radial o transversal, y más en las maderas pesadas que en las ligeras o porosas, por lo cual se emplean como aisladores las maderas pesadas que en las ligeras o porosas, por lo cual se emplean como aisladores térmicos en las paredes.
térmicos en las paredes.
1.4.7Dilatación térmica 1.4.7Dilatación térmica
El coeficiente de dilatación lineal de la madera es muy pequeño, pudiendo ser despreciado. El coeficiente de dilatación lineal de la madera es muy pequeño, pudiendo ser despreciado.
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En el mercado las maderas se presentan de la siguiente manera: En el mercado las maderas se presentan de la siguiente manera:
Rollizo Rollizo, (sección circular) con diámetro, (sección circular) con diámetro ≅≅(15 – 40) cm.(15 – 40) cm.
Aserradas Aserradas, esta forma se obtiene aserrando el rollizo en sus cuatro caras, obteniendo, esta forma se obtiene aserrando el rollizo en sus cuatro caras, obteniendo
una sección rectangular: una sección rectangular:
b b h h b*h = ESCUADRIA b*h = ESCUADRIA • • Listones : Listones : • • Viguetas :Viguetas : • • Vigas :Vigas : •
• Basas(grandes vigas) : Basas(grandes vigas) :
)" )" 2 2 1 1 2 2 --(2 (2 b b )" )" 2 2 1 1 2 2 --(2 (2 h h )" )" 4 4 --(3 (3 b b )" )" 4 4 --(3 (3 h h cm cm )) 20 20 --(15 (15 b b cm cm )) 25 25 --(15 (15 h h cm cm 30) 30) --(25 (25 b b cm cm )) 45 45 --(35 (35 h h
Es muy difícil encontrar en los aserraderos piezas de longitud mayor a 8 metros, y diámetro Es muy difícil encontrar en los aserraderos piezas de longitud mayor a 8 metros, y diámetro superior a 50 centímetros.
superior a 50 centímetros.
Planchas Planchas, estas se construyen de la siguiente manera, estas se construyen de la siguiente manera::
•
• Se cortan tablas y se unen con pegamentoSe cortan tablas y se unen con pegamento •
• La parte superior e inferior con tablas y el La parte superior e inferior con tablas y el centro con virutas y desperdicioscentro con virutas y desperdicios
Tablas Tablas Virutas Virutas (1 -1 (1 -111 2 2)")"
La utilización de las planchas permite un uso óptimo de las maderas; lamentablemente en La utilización de las planchas permite un uso óptimo de las maderas; lamentablemente en este ramo la industria boliviana es pobre.
este ramo la industria boliviana es pobre.
1.
1.6
6
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Las maderas se protegen fundamentalmente contra el ataque de los hongos e insectos y Las maderas se protegen fundamentalmente contra el ataque de los hongos e insectos y además contra la humedad.
además contra la humedad.
Protecci Protección contra hongos e ón contra hongos e insecinsectos :tos :
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Los s fufungingicicidadas s e e ininsesectcticicididas as a a ususararse se dedebeben n seser r coconsnsulultatadodos s con con un un bibiólólogogo o yy adquiridos en las tiendas especializadas.
adquiridos en las tiendas especializadas.
Aplicación.-Aplicación.- ParPara a aplaplicaicar r funfungicgicidaidas s e e insinsectecticiicidas das (ve(venenneno) o) debdebe e aseasegurgurarsarse e lala
protección del personal, generalmente mediante la utilización de mascarillas. protección del personal, generalmente mediante la utilización de mascarillas.
Para la aplicación existen tres procedimientos: Para la aplicación existen tres procedimientos:
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• Brochado Brochado Se prepara las mezclas de veneno y agua en la dosificaciónSe prepara las mezclas de veneno y agua en la dosificación especificada, y con unas brochas se pinta las piezas de madera, cabe señalar que especificada, y con unas brochas se pinta las piezas de madera, cabe señalar que el brochado es
el brochado es POCO EFECTIVO. POCO EFECTIVO.
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• HONGOSHONGOS↔↔ FUNGICIDAS FUNGICIDAS (Derivados del cobre)
(Derivados del cobre) •
• INSECTOSINSECTOS↔↔INSECTICIDASINSECTICIDAS (Depende del atacante)
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• Atomizado Atomizado Preparadas las mezclas se fumigan las piezas de maderaPreparadas las mezclas se fumigan las piezas de madera utilizando fumigadores manuales o mecánicos (con motor), este procedimiento utilizando fumigadores manuales o mecánicos (con motor), este procedimiento tiene una
tiene una EFECTIVIDAD MEDIA. EFECTIVIDAD MEDIA.
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• Inmersión Inmersión La inmersión se utiliza especialmente en las factoríasLa inmersión se utiliza especialmente en las factorías (fábricas), se construyen grandes piscinas y se llenan con las mezclas, se (fábricas), se construyen grandes piscinas y se llenan con las mezclas, se sumergen en ellas las piezas por un tiempo mínimo de 48 horas. Este tipo de sumergen en ellas las piezas por un tiempo mínimo de 48 horas. Este tipo de procedimiento es
procedimiento esMUY EFECTIVO.MUY EFECTIVO.
Dependiendo de la importancia y tiempo de servicio de las estructuras de madera el Dependiendo de la importancia y tiempo de servicio de las estructuras de madera el ingeniero decidirá el procedimiento de aplicación.
ingeniero decidirá el procedimiento de aplicación.
Protección contra la humedad Protección contra la humedad .- La humedad origina en las maderas pudrición, este.- La humedad origina en las maderas pudrición, este
efecto es extremadamente peligroso, mucho más que el ataque de hongos e insectos efecto es extremadamente peligroso, mucho más que el ataque de hongos e insectos (salvo las termitas), se protege contra la humedad mediante la utilización de (salvo las termitas), se protege contra la humedad mediante la utilización de barnices y aceites (creosotas).
barnices y aceites (creosotas).
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Debido a la naturaleza misma de la madera muchos defectos son muy comunes en su Debido a la naturaleza misma de la madera muchos defectos son muy comunes en su estructura. Se considera como defecto a cualquier irregularidad en la madera que afecte a su estructura. Se considera como defecto a cualquier irregularidad en la madera que afecte a su durabilidad o resistencia.
durabilidad o resistencia.
Entre los defectos que más se encuentran en la madera se tienen: Entre los defectos que más se encuentran en la madera se tienen:
UnaUna fenda fenda oo rajadurarajadura, que es una separación a lo largo de la veta, generalmente, que es una separación a lo largo de la veta, generalmente
entre los anillos
entre los anillos anuales. Este defecto infanuales. Este defecto influyen luyen a los miembros a los miembros que estaban sujetosque estaban sujetos a flexión, debido a que disminuye su resistencia al esfuerzo cortante. Este defecto a flexión, debido a que disminuye su resistencia al esfuerzo cortante. Este defecto no afecta tanto a elementos sometidos a
no afecta tanto a elementos sometidos a compresión longitudinal, como columnas.compresión longitudinal, como columnas.
UnUn nudonudo, que es la parte de una rama que ha sido rodeada por el crecimiento del, que es la parte de una rama que ha sido rodeada por el crecimiento del
árbol. La influencia de este defecto en la resistencia depende en su número, sus árbol. La influencia de este defecto en la resistencia depende en su número, sus dimensiones y en la ubicación que tienen en el miembro estructural a analizar; esto dimensiones y en la ubicación que tienen en el miembro estructural a analizar; esto influirá en los valores ad
influirá en los valores admisibles de diseño a misibles de diseño a emplearemplear..
UnaUna grieta grieta, que es una separación a lo largo de la veta, cuya mayor parte atraviesa, que es una separación a lo largo de la veta, cuya mayor parte atraviesa
los anillos anuales de crecimiento; y se producen generalmente a partir del proceso los anillos anuales de crecimiento; y se producen generalmente a partir del proceso de curado. Este defecto influye al igual que una
de curado. Este defecto influye al igual que una fenda o rajadura fenda o rajaduraen la disminuciónen la disminución
de resistencia al esfuerzo cortante. de resistencia al esfuerzo cortante.
UnaUna hendidurahendidura, que es una separación longitudinal de la madera que atraviesa la, que es una separación longitudinal de la madera que atraviesa la
pieza de una superficie a otra. pieza de una superficie a otra.
UnaUnabolsa de resinabolsa de resina, que es una abertura paralela a los anillos anuales que contiene, que es una abertura paralela a los anillos anuales que contiene
resina, que puede estar en
resina, que puede estar en estado líquido o sólido.estado líquido o sólido.
LaLaveta oblicuaveta oblicua, debida a la forma cónica de los troncos, cuando se asierre una pieza, debida a la forma cónica de los troncos, cuando se asierre una pieza
lar
larga de ga de madera de un tronco de madera de un tronco de árbol cortoárbol corto, o , o cuando al cortar un madero no se cuando al cortar un madero no se lolo mantuvo recto durante el corte. Este defecto afecta directamente sobre ciertos usos mantuvo recto durante el corte. Este defecto afecta directamente sobre ciertos usos estructurales de la piezas de madera, co
estructurales de la piezas de madera, como por ejemplo su reducción de mo por ejemplo su reducción de resistencia aresistencia a la compresión (en columnas), debido a que su valor máximo se da cuando ésta es la compresión (en columnas), debido a que su valor máximo se da cuando ésta es paral
paralela a ela a la veta, y la veta, y al estar de al estar de manera oblicumanera oblicua a esta debe resistenesta debe resistencia debe cia debe reducireducirserse con la fórmula de Hankinson (esto se verá a detalle en el siguiente Capítulo).
con la fórmula de Hankinson (esto se verá a detalle en el siguiente Capítulo).
LaLa pudrición, pudrición, que es un proceso natural de un organismo que estuvo vivo, pero queque es un proceso natural de un organismo que estuvo vivo, pero que
se presenta en cierto grado de descomposición dentro del árbol incluso durante su se presenta en cierto grado de descomposición dentro del árbol incluso durante su periodo de crecimiento, formando bolsas de pudrición. Si existe pudrición en una periodo de crecimiento, formando bolsas de pudrición. Si existe pudrición en una pieza de madera para uso estructural debe rechazarse; y para prevenir la pudrición pieza de madera para uso estructural debe rechazarse; y para prevenir la pudrición
nueva existen varios tratamientos, como la impregnación
nueva existen varios tratamientos, como la impregnación de sustancias químicas a lade sustancias químicas a la masa de madera. Este factor es de suma importancia en piezas que estarán expuestas masa de madera. Este factor es de suma importancia en piezas que estarán expuestas a la intemperie.
a la intemperie. Nota
Nota.- .- Para las Para las toletolerancrancias y ias y la la clasclasificificación visuaación visual l por defectpor defectos os de la de la mademadera estructura estructural seral se recomienda dar lectura a la Pág. 3-12 de la “
recomienda dar lectura a la Pág. 3-12 de la “ Manual de Diseño para Maderas Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino” del Grupo Andino”
1.8
1.8 Curado
Curado de
de la
la madera
madera
Se conoce como curado al proceso de remoción de humedad de la madera verde (piezas Se conoce como curado al proceso de remoción de humedad de la madera verde (piezas recién cortadas); que se
recién cortadas); que se efectúa de dos maneras: secada al efectúa de dos maneras: secada al aire aire exponiendo la madera a aireexponiendo la madera a aire más seco durante un largo periodo de tiempo, o secada al horno calentándola para expulsar más seco durante un largo periodo de tiempo, o secada al horno calentándola para expulsar su humedad.
su humedad.
La madera curada es en general más rígida, más fuerte y menos propensa a cambiar de La madera curada es en general más rígida, más fuerte y menos propensa a cambiar de forma.
forma.
El contenido de humedad de la madera se define como la relación del peso del agua en una El contenido de humedad de la madera se define como la relación del peso del agua en una pieza de madera y el peso de una muestra secada al horno (humedad cero), expresada como pieza de madera y el peso de una muestra secada al horno (humedad cero), expresada como porcentaje.
1.9
1.9 La
La madera
madera en
en la
la construcción
construcción
VENTAJAS:VENTAJAS:
La madera es aislante tanto del calor como del frío, es el material más usado en lasLa madera es aislante tanto del calor como del frío, es el material más usado en las
obras de reciclaje. obras de reciclaje.
Por otra parte la liviandad del material no es gravosa sobre la estructura existente y Por otra parte la liviandad del material no es gravosa sobre la estructura existente y la obra de madera se la puede considerar una estructura fácilmente desmontable y la obra de madera se la puede considerar una estructura fácilmente desmontable y por lo tanto puede ser una construcción no-fija.
por lo tanto puede ser una construcción no-fija.
El uso de la madera en la construcción está indicado para zonas con riesgo sísmico,El uso de la madera en la construcción está indicado para zonas con riesgo sísmico,
ya que gracias a la liviandad del material es de reducida masa y por lo tanto tiene un ya que gracias a la liviandad del material es de reducida masa y por lo tanto tiene un elevado coeficiente antisísmico.
elevado coeficiente antisísmico.
En caso de terremotos es mucho más segura la solución de un techo de madera, En caso de terremotos es mucho más segura la solución de un techo de madera, sobre cualquier tipo de construcción, ya que la madera compensa y reduce las sobre cualquier tipo de construcción, ya que la madera compensa y reduce las vibraciones provocadas por el terremoto.
vibraciones provocadas por el terremoto.
En la construcción con madera se busca siempre, en lo posible, fabricar los En la construcción con madera se busca siempre, en lo posible, fabricar los ele
elemenmentos tos en en blobloques ques úniúnicoscos, , parpara a tratranspnsportortarlarlos os al al luglugar ar medimediante ante camicamión ón yy colocarlo en obra con el auxilio de grúas móviles. La ventaja mayor que deriva de colocarlo en obra con el auxilio de grúas móviles. La ventaja mayor que deriva de tal procedimiento está en la posibilidad de construir la estructura en un local tal procedimiento está en la posibilidad de construir la estructura en un local controlado dentro del establecimiento del fabricante y poder efectuar el montaje de controlado dentro del establecimiento del fabricante y poder efectuar el montaje de los elementos en forma rápida y en seco.
los elementos en forma rápida y en seco.
Los techos con estructura de madera permiten la elección de cualquier tipo de Los techos con estructura de madera permiten la elección de cualquier tipo de cubierta.
cubierta.
En el caso de techos muy planos (angulación hasta 10º) se aconseja una cubierta de En el caso de techos muy planos (angulación hasta 10º) se aconseja una cubierta de chapas; para angulaciones superiores (mayor de 20º) es posible cubrirla con tejas chapas; para angulaciones superiores (mayor de 20º) es posible cubrirla con tejas cerámicas.
cerámicas.
Si la madera simple sólida, escuadrada en aserradero, no alcanza a ser idónea para Si la madera simple sólida, escuadrada en aserradero, no alcanza a ser idónea para una determinada construcción, se utiliza algo técnicamente superior como lo es la una determinada construcción, se utiliza algo técnicamente superior como lo es la madera laminada, respetando siempre las dimensiones indicadas por el constructor. madera laminada, respetando siempre las dimensiones indicadas por el constructor. Las uniones entre los elementos, se efectúan con los métodos de la carpintería Las uniones entre los elementos, se efectúan con los métodos de la carpintería artesanal o sea, mediante grampas, planchas, clavos metálicos o similares. Las artesanal o sea, mediante grampas, planchas, clavos metálicos o similares. Las
fuerzas de transmisión admisibles son ensayadas en el laboratorio. El medio de fuerzas de transmisión admisibles son ensayadas en el laboratorio. El medio de unión clásico en la construcción de madera es el clavo.
unión clásico en la construcción de madera es el clavo.
Respecto a su bajo peso específico, la madera tiene óptimas características deRespecto a su bajo peso específico, la madera tiene óptimas características de
resistencia mecánica y tiene además óptimas características como aislante térmico. resistencia mecánica y tiene además óptimas características como aislante térmico. La madera es muy resistente a los ataques de sustancias químicas y puede ser La madera es muy resistente a los ataques de sustancias químicas y puede ser ut
utililizizada ada en en ambambieientntes es esespepecicialales es (c(comomo o popor r ejejempemplolo, , pipiscscininasas, , cocobebertrtizizosos industriales, etc.); tiene la capacidad de absorber la humedad del aire, acumularla y industriales, etc.); tiene la capacidad de absorber la humedad del aire, acumularla y restituirla a esta última.
restituirla a esta última. La
Las s esestrtructuctururas as rerelalaciciononadadas as con con lalas s conconststrurucciccionones es de de mamadedera ra puepuededen n seser r fácilmente prefabricadas, lo que significa un ahorro, tanto en términos de tiempo fácilmente prefabricadas, lo que significa un ahorro, tanto en términos de tiempo como en costo de montaje. Los edificios construidos con madera son fácilmente como en costo de montaje. Los edificios construidos con madera son fácilmente desmontables y las estructuras de madera pueden ser recicladas o re-utilizadas. desmontables y las estructuras de madera pueden ser recicladas o re-utilizadas. T
Tecnologías modernas, como ecnologías modernas, como el encolado, permiten el encolado, permiten producir elementos estructuralesproducir elementos estructurales cuya longitud supera en mucho
cuya longitud supera en mucho los límites establecidos por el crecimiento del árbol.los límites establecidos por el crecimiento del árbol.
No sufre oxidación No sufre oxidación
DESVENTAJAS: DESVENTAJAS:
Fácilmente combustible (En caso de que no Fácilmente combustible (En caso de que no existe tratamiento previo)existe tratamiento previo)
Ataque de agentes orgánicos (Hongos, insectos)Ataque de agentes orgánicos (Hongos, insectos)
Es Higroscópico (Aumento de volumen y disminución de volumen al tomar oEs Higroscópico (Aumento de volumen y disminución de volumen al tomar o
perder agua) perder agua)
Fácilmente deformable.Fácilmente deformable.
1.10
1.10
Normas de diseño
Normas de diseño
La
Las s nonormrmas as de de didiseseño ño soson n docdocumeumentntos os tétécncnicicos os que que titienenen en fufuererza za de de leyley; ; en en esesosos documentos encuentra el ingeniero fórmulas, valores y recomendaciones que le permiten documentos encuentra el ingeniero fórmulas, valores y recomendaciones que le permiten diseñar estructuras de manera segura y económica, aún en contraposición a la resistencia de diseñar estructuras de manera segura y económica, aún en contraposición a la resistencia de materiales. Generalmente las normas se construyen de manera experimental (observando la materiales. Generalmente las normas se construyen de manera experimental (observando la realidad objetiva). Se pueden mencionar
realidad objetiva). Se pueden mencionar las siguientes normas:las siguientes normas:
MANUAL DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINOMANUAL DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINO
CHILENA NCh5006 (Coníferas)CHILENA NCh5006 (Coníferas)
TIMBER DESIGN MANUAL (con su suplemento “NDS”)TIMBER DESIGN MANUAL (con su suplemento “NDS”)
LRFD MANUAL FOR ENGINEERED WOOD CONSTRUCTIONLRFD MANUAL FOR ENGINEERED WOOD CONSTRUCTION
EJERCICIO
EJERCICIO
PROPUESTO.-
Control de lectura, máximo de 2 hojas manuscritas en papel tamaño carta.Control de lectura, máximo de 2 hojas manuscritas en papel tamaño carta.
Dar especial importancia a los siguientes conceptos:Dar especial importancia a los siguientes conceptos:
Especies ConíferasEspecies Coníferas
Especies LatifoliadasEspecies Latifoliadas
Humedad en la maderaHumedad en la madera
Peso específico de la maderaPeso específico de la madera
EscuadríaEscuadría
Defectos de la maderaDefectos de la madera
Curado de la maderaCurado de la madera
Normas de DiseñoNormas de Diseño
VVisitar los aserraderos de nuestra ciudad, para averiguar los isitar los aserraderos de nuestra ciudad, para averiguar los tipos de madera,tipos de madera,
escuadrías, longitudes, etc., que se comercializan en el mercado. escuadrías, longitudes, etc., que se comercializan en el mercado.
