UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
Acondicionamiento de un prototipo de vivienda social usando un material compuesto alternativo de madera copaiba y resina epóxica
TESIS
PARA OPTAR POR EL TÍTULO PROFESIONAL DE ARQUITECTO
AUTOR: Bach. Reyes Rojas, Fredy Wanner ASESOR: Mg. Ing. Vásquez Alfaro, Iván Eugenio COASESOR: Mg. Arq. Álvarez Abanto, Eduardo Daniel
Trujillo – Perú
2021
ii DEDICATORIA
A mi señor JESÚS, porque él ha preparado todo esto desde un principio.
A mi madre:
Rojas Carhuachin, Edelmira Fausta, por su apoyo incondicional, y que hoy por hoy su esfuerzo se ve reflejado en mí.
A mi padre:
Reyes García, Víctor Valentín, porque a pesar de no estar a mi lado, aún llevo las enseñanzas que fueron la base de todo esto, y que al sol de hoy soy la luz de sus ojos.
A mi hermano:
Reyes Rojas, William Neyser, a pesar que casi nunca hablamos, su apoyo moral estaba en los momentos más críticos.
A una persona muy especial:
Pérez León, María Jesús de los Ángeles, por formar parte de todo esto desde un principio hasta el final, mil gracias por todo el apoyo.
A toda mi familia, amigos, compañeros de trabajo, a todos ustedes mil gracias.
“Los sueños solo serán sueños hasta que tú decidas realizarlos”
iii AGRADECIMIENTOS
A mi director de tesis: Mg. Ing. Vázquez Alfaro, Iván Eugenio, profesor investigador del Laboratorio de Tecnología del Cemento, que además de asesorarme y compartir sus conocimientos, dispuso su confianza en el desarrollo de la presente investigación.
A mi co – director de tesis: Mg. Arq. Álvarez Abanto, Eduardo Daniel, Master en Diseño Arquitectónico, que además de asesorarme y compartir sus conocimientos, dispuso su confianza en el desarrollo de la presente investigación.
Al docente de mi Alma Mater: Mg. Arq. Chiroque Céspedes Carlos Alberto, por su apoyo incondicional justo en los momento más importante del desarrollo de mi Tesis, y por las risas compartidas y conocimientos compartidos a lo largo de mi formación.
A todas las personas que de alguna manera u otra estuvieron involucrados en el desarrollo de este trabajo, gracias por ser esa mano amiga en el desarrollo y culminación del presente trabajo de investigación.
Al Grupo de Investigación Acimat, porque más que un grupo, es una familia unida, gracias por los conocimientos impartidos hacia mi persona y por las amistades que se formaron y que serán personas exitosas profesionalmente, mil gracias a todos uds.
Por último y no por ello menos importante, un gran reconocimiento a esta casa de estudios y a toda su plana docente, por los conocimientos y orientación impartidos durante mi formación profesional.
iv RESUMEN
En el Perú el problema de la vivienda social perjudica a muchas familias, afecta ndo así su educación, trabajo y salud. El 85.4% de las viviendas de la ciudad de Trujillo son de material convencional como el cemento, y su uso va en aumento, contribuyendo así al calentamiento global, esto debido al desconocimiento de las personas sobre los beneficios de construir con otro material alternativo como la madera. La presente tesis de investigación se desarrolló con el objetivo de evaluar el acondicionamiento de un prototipo de vivienda social usando un material compuesto alternativo de madera copaiba y resina epóxica; aplicando la metodología como el ensayo a la flexión y su la densidad para determinar si la resina influye sobre el material orgánico. Es por ello que, en este trabajo de investigación, se empleó la madera copiaba y un polímero termoestable que es la resina epóxica. Se realizó mediante el diseño experimental de tipo unifactorial, donde las variables de estudio fueron el número de capas de la resina sobre el material orgánico y las propiedades de flexión y densidad; por los cuales se prepararon probetas rectangulares de 2.5 cm x 2.5 cm x 41 cm para evaluar la resistencia a la flexión estática según la N.T.P 251.017, y para la densidad su final de las probetas se empleó la N.T.P 251.011.
Adicionalmente se prepararon probetas rectangulares de 2.5 cm x 2.5 cm x 15 cm para evaluar la resistencia a la compresión perpendicular, y para compresión paralela probetas de 2.5 cm x 2.5 cm x 20 cm. Luego, la muestra se recubrió con resina epóxica para luego secar por un periodo de 24 horas, para finalmente someterlos a los ensayos flexión y densidad. Obteniendo como resultados en el ensayo de flexión, que con dos capas de resina epóxica de 2.8 mm de espesor, logra una resistencia de 1232.83 kg/cm2, incrementándose en un 20% de su resistencia inicial (1098.26 kg/cm2), y su densidad se incrementa proporcional conforme aumenta las capas del polímero. Además, en los ensayos adicionales, la compresión perpendicular logró una resistencia mayor de 154.73 kg/cm2 frente a su resistencia inicial de 139.50 kg/cm2, y el resultado final de la compresión paralela fue de 524.62 kg/cm2 frente a la inicial que fue de 434.77 kg/cm2. Concluyéndose así, que al incrementar el número de capas de la resina epóxica sobre la madera copaiba, esta incrementa su resistencia, logrando así acondicionar un material alternativo para la propuesta de una vivienda social, con mayor resistencia estructural y de mayor altura que puedan albergar a más familias.
Palabras claves: Vivienda Social, Madera Copaiba, Resina Epóxica, Flexión, Densidad.
v ABSTRACT
In Peru, the problem of social housing harms many families, thus affecting their education, work and health. 85.4% of the houses in the city of Trujillo are made of conventional material such as cement, and its use is increasing, thus contributing to global warming, this due to the lack of knowledge of people about the benefits of building with another alternative material such as wood. This research thesis was developed with the objective of evaluating the conditioning of a social housing prototype using an alternative composite material of copaiba wood and epoxy resin;
applying the methodology such as the bending test and its density to determine if the resin influences the organic material. That is why, in this research work, copied wood and a thermosetting polymer that is epoxy resin were used. It was carried out by means of a unifactorial experimental design, where the study variables were the number of layers of the resin on the organic material and the bending and density properties; For which rectangular specimens of 2.5 cm x 2.5 cm x 41 cm were prepared to evaluate the resistance to static bending according to N.T.P 251.017, and for the final density of the specimens, N.T.P 251.011 was used. Additionally, 2.5 cm x 2.5 cm x 15 cm rectangular specimens were prepared to evaluate the resistance to perpendicular compression, and 2.5 cm x 2.5 cm x 20 cm specimens for parallel compression. Then, the sample was coated with epoxy resin and then dried for a period of 24 hours, to finally submit them to the flexural and density tests.
Obtaining as results in the bending test, that with two layers of 2.8 mm thick epoxy resin, it achieves a resistance of 1232.83 kg / cm2, increasing by 20% of its initial resistance (1098.26 kg / cm2), and its density it increases proportionally as the layers of the polymer increase. Furthermore, in the additional tests, the perpendicular compression achieved a greater resistance of 154.73 kg / cm2 compared to its initial resistance of 139.50 kg / cm2, and the final result of the parallel compression was 524.62 kg / cm2 compared to the initial one that was of 434.77 kg / cm2. Thus, concluding that by increasing the number of layers of epoxy resin on copaiba wood, it increases its resistance, thus managing to condition an alternative material for the proposal of a social housing, with greater structural resistance and greater height that can house more families.
Keywords: Social Housing, Copaiba Wood, Epoxy Resin, Flexion, Density.
vi ÍNDICE
DEDICATORIA ii
AGRADECIMIENTOS iii
RESUMEN iv
ABSTRACT v
LISTADO DE TABLAS xii
LISTADO DE FIGURAS xiii
LISTADO DE PLANOS xvi
CAPÍTULO I 1
INTRODUCCIÓN 1
1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA 1
1.2. ANTECEDENTES 5
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 8
1.4. HIPÓTESIS 8
1.5. JUSTIFICACIÓN 8
1.6. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 10
1.6.1. Objetivo general 10
1.6.2. Objetivos específicos 10
CAPÍTULO II 11
MARCO TEÓRICO 11
2.1. Definición de la madera 11
2.1.1. Nomenclatura 11
2.2. Distribución geográfica 12
2.3. Usos de la madera copaiba 12
2.4. Composición de la madera 13
2.5. Estructura de la madera 13
2.5.1. Corteza exterior (a) 13
2.5.2. Corteza interior (b) 13
2.5.3. Cambium (c) 14
2.5.4. La madera o xilema (d) 14
2.5.5. La albura (e) 14
2.5.6. El duramen (f) 14
vii
2.5.7. Medula (g) 14
2.6. Clasificación de la madera 15
2.6.1. Maderas latifoideas 15
2.6.2. Maderas coníferas 16
2.7. Propiedades de la madera 16
2.7.1. Propiedades físicas 16
A. Densidad básica 16
B. Contracción tangencial 17
C. Contracción radial 17
D. Contracción volumétrica 17
2.7.2. Propiedades mecánicas 18
A. Módulo de elasticidad en flexión 18
B. Módulo de ruptura en flexión 18
C. Compresión paralela 19
D. Compresión perpendicular 19
E. Corte paralelo a las fibras 19
2.7.3. Propiedades organolépticas 20
A. Color 20
B. Olor 21
C. Grano 21
D. Textura 21
E. Brillo 22
F. Veteado 22
2.7.4. Propiedades térmicas 22
2.7.5. Propiedades eléctricas 22
2.7.6. Propiedades acústicas 22
2.8. Durabilidad de la madera 23
2.9. Usos de la madera 23
2.10. Beneficios de la madera 23
2.11. Comportamiento sísmico 24
2.12. Otros insumos que se emplean para mejorar una madera 25
2.13. Aportes de la madera en la arquitectura 25
2.13.1. Aporte de la madera a la sostenibilidad 26
2.13.2. Aporte de la madera hacia la identidad del lugar 26
2.14. Viviendas de madera en el Perú 27
2.15. Tipologías de vivienda de madera en el Perú 28
viii
2.15.1. Costa 28
A. Vivienda de madera – Salaverry 29
B. Vivienda de madera – Huanchaco 34
C. Vivienda de madera – Puerto Malabrigo 37
D. Vivienda de madera – Lima 41
2.15.2. Sierra 42
A. Caso – A 43
B. Caso – B 44
2.15.3. Selva 45
A. Vivienda asentada 45
B. Vivienda palafito 46
C. Vivienda flotante 47
2.15.2. Vivienda social de madera 48
A. Costes de construcción 48
B. Versatilidad y diseño 48
2.15.3. Casos de vivienda social de madera 48
A. Vivienda social de madera / Iquitos – Perú 48
B. Vivienda social de madera / Córdoba – Argentina 53
C. Vivienda social de madera / Apan – México 57
2.16. Costo promedio de la construcción con madera en el Perú 59 2.17. Propiedades de la madera para el uso estructural 59
2.18. Materiales alternativos 60
2.18.1. Tipos 60
A. Materiales naturales 60
B. Materiales artificiales 61
2.18.2. Ventajas 61
2.18.3. Últimas tendencias 61
A. Fibra de vidrio 61
B. Politereftalato de etileno 62
C. Residuos sólidos de construcción civil 62
2.19. Resina epóxica 63
2.19.1. Endurecedor o agente de curado 64
2.19.2. Tiempo de curado 64
A. Tiempo abierto 64
B. Fase inicial de curado 64
C. Fase final de curado 64
2.19.3. Características 64
2.19.4. Ventajas 65
ix
2.19.5. Densidad 65
2.19.6. Propiedades 65
2.19.7. Usos de aplicación 65
2.20. Técnicas de pintado 66
2.20.1. Brocha 66
2.20.2. Rodillo 66
2.20.3. Aspersión con aire 66
2.20.4. Aspersión sin aire 67
CAPÍTULO III 68
MATERIALES Y MÉTODOS 68
3.1. Material 68
3.1.1. Universo muestral 68
3.1.2. Población 68
3.1.3. Muestra 68
3.2. Métodos 70
3.2.1. Diseño de contrastación 70
3.2.2. Procedimiento experimental 71
3.3. Material alternativo 72
3.4. Preparación de probetas y técnica de pintado por inmersión 72 3.4.1. Preparación de las probetas prismáticas de madera para los ensayos de
compresión, flexión y densidad final 72
3.5. Aleatorización de las probetas para sus respectivos ensayos 73
3.6. Ensayos mecánicos 73
3.6.1. Ensayo de compresión perpendicular 73
A. Se ensayó las probetas prismáticas de madera de acuerdo a la Norma
Técnica Peruana 251.016 73
3.6.2. Ensayo de compresión paralela 74
B. Se ensayó las probetas prismáticas de madera de acuerdo a la Norma
Técnica Peruana 251.014 74
3.6.3. Ensayo de flexión estática 75
C. Se ensayó las probetas prismáticas de madera de acuerdo a la Norma
Técnica Peruana 251.017 75
3.3. Resultados y análisis 76
x
CAPÍTULO IV 77
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 77
4.1. Ensayo de flexión estática 797
4.2. Ensayo de densidad final de la flexión estatática 78
4.3. Ensayo de compresión perpendicular 779
4.4. Ensayo de compresión paralela 80
CAPÍTULO V 82
PROGRAMA Y DISEÑO ARQUITECTÓNICO 82
5.1. Parámetros urbanísticos y edificatorios 82
5.1.1. Área de tratamiento normativo 82
5.2. Programa de necesidades 82
5.3. Condiciones ambientales de Trujillo 83
5.1.2. Temperatura 83
5.1.3. Vientos 83
5.1.4. Humedad 84
5.1.5. Precipitaciones 84
5.4. Concepto de la propuesta 84
5.5. Zonificación 84
5.6. Distribución 86
5.7. Estructura 91
5.8. Sostenibilidad 962
5.9. Emplazamiento 936
CAPÍTULO VI 99
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 99
6.1. Conclusiones 99
6.2. Recomendaciones 100
CAPÍTULO VII 101
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 101
APÉNDICE 108
APÉNDICE A: Tablas de resultados de flexión y densidad 109 APÉNDICE B: Análisis estadísticos de flexión y densidad 117
ANEXOS 131
xi
ANEXO A: Cuadro resumen de la madera copaiba 132
ANEXO B: Precios de los tipos de madera 133
ANEXO C: Fotos de los materiales e insumos 133
ANEXO D: Fotos de caracterización de los materiales e insumos 134 ANEXO E: Fotos del procedimiento experimental de los ensayos 135
xii LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Densidad básica del agrupamiento de maderas A, B y C 59 Tabla 2. Módulo de elasticidad del agrupamiento de maderas A, B y C 60 Tabla 3. Esfuerzos admisibles del agrupamiento de maderas A, B y C 60 Tabla 4. Propiedades físicas y mecánicas del acero con fibra de vidrio 61
Tabla 5. Niveles de estudio de las variables 70
Tabla 6. Matriz de diseño experimental de las variables 70 Tabla 7. Ensayo de flexión estática de la madera copaiba 77 Tabla 8. Ensayo de la densidad final de la madera copaiba 78 Tabla 9. Ensayo de compresión perpendicular de la madera copaiba 79 Tabla 10. Ensayo de compresión paralela de la madera copaiba 80 Tabla 11. Resumen de la zonificación residencial 82 Tabla 12. Áreas mínimas de la propuesta de la vivienda social 83
xiii LISTADO DE FIGURAS
Figura 1. Dimensiones de la madera copaiba 11
Figura 2. Distribución geográfica de la madera copaiba 12
Figura 3. Partes de la estructura de la madera 13
Figura 4. Estructura de un árbol maduro 14
Figura 5. Especies de maderas latifoideas y coníferas 15
Figura 6. Estructura atómica de la madera latifoidea 15
Figura 7. Estructura atómica de la madera conífera 16
Figura 8. Contracción tangencial de la madera 17
Figura 9. Contracción radial de la madera 17
Figura 10. Compresión paralela de la madera 19
Figura 11. Compresión perpendicular de la madera 19
Figura 12. Corte paralelo a las fibras de la madera 20
Figura 13. Color del tronco del árbol copaiba 20
Figura 14. Fachada principal de la vivienda de madera 30
Figura 15. Sistema constructivo de poste – viga 31 Figura 16. Plano arquitectónico antes de la subdivisión 32 Figura 17. Plano arquitectónico después de la subdivisión 33 Figura 18. Fachada principal de la vivienda de madera 34 Figura 19. Plano arquitectónico de la vivienda de madera 36 Figura 20. Fachada principal de la vivienda de madera 37 Figura 21. Plano arquitectónico antes de la subdivisión 39 Figura 22. Plano arquitectónico después de la subdivisión 40 Figura 23. Plano arquitectónico de la vivienda prefabricada 41 Figura 24. Sistema constructivo de madera balloon frame 42 Figura 25. Sistema constructivo de piedra, adobe y madera 43 Figura 26. Sistema constructivo de adobe y madera 44
Figura 27. Esquema de la vivienda asentada 45
Figura 28. Plano de distribución de la vivienda palafito 46 Figura 29. Corte arquitectónico de las vivienda palfito 47
Figura 30. Esquema de la vivienda flotante 47
Figura 31. Emplazamiento de las viviendas de madera 50 Figura 32. Corte isométrico de la vivienda de madera 51
Figura 33. Módulo básico unifamiliar de 01 piso 51
xiv Figura 34. Módulo progresivo unifamiliar 1er piso 52 Figura 35. Módulo progresivo unifamiliar 2do piso 52 Figura 36. Agrupamiento de las viviendas de madera 55 Figura 37. Planta arquitectónica 01 progresiva de madera 55 Figura 38. Planta arquitectónica 02 progresiva de madera 56 Figura 39. Corte arquitectónico del módulo progresivo 56 Figura 40. Interior de la vivienda de madera experimental 58 Figura 41. Sistema constructivo de madera balloon frame 58 Figura 42. Adoquines ecológicos para viviendas sostenibles 63 Figura 43. Dimensiones de la probeta del enseyo de compresión perpendicular 68 Figura 44. Dimensiones de la probeta del enseyo de compresión paralela 69 Figura 45. Dimensiones de la probeta del enseyo de flexión estática 69 Figura 46. Diagrama de flujo del procedimiento experimental 71 Figura 47. Ensayo de la compresión perpendicular 74
Figura 48. Ensayo de la compresión paralela 75
Figura 49. Ensayo de la flexión estática 76
Figura 50. Curva de la flexión estática de la madera copaiba 78 Figura 51. Curva de la densidad final de la flexión de la madera copaiba 79 Figura 52. Curva de la compresión perpendicular de la madera copaiba 80 Figura 53. Curva de la compresión paralela de la madera copaiba 81 Figura 54. Zonificación del 1er piso del prototipo de vivienda social 85 Figura 55. Zonificación del 2do piso del prototipo de vivienda social 85 Figura 56. Zonificación 3D del prototipo de vivienda social 86 Figura 57. Estructura del módulo progresivo unifamiliar de 02 pisos – 1era etapa 91 Figura 58. Estructura del módulo progresivo unifamiliar de 02 pisos – 2da etapa 92 Figura 59. Estructura del módulo progresivo unifamiliar de 02 pisos – 3ra etapa 92 Figura 60. Estructura del módulo progresivo unifamiliar de 02 pisos – 4ta etapa 92 Figura 61. Corte longitudinal isométrico – trayectoria solar 93 Figura 62. Análisis de los factores de sostenibilidad de la vivienda 94 Figura 63. Demanda energética – análisis del asoleamiento en la vivienda 94 Figura 64. Sistemas híbridos – captadores de energía solar 95 Figura 65. Envolventes sándwich – aisladores de energía solar 95 Figura 66. Prototipo urbano ubicado entre medianeras 96
Figura 67. Prototipo urbano ubicado en esquina 97
xv Figura 68. Prototipo urbano ubicado en la periferia de la ciudad 97
Figura 69. Prototipo inmerso en la naturaleza 98
xvi LISTADO DE PLANOS
Plano 1. Prototipo de vivienda social unifamilar de 02 pisos – 1er nivel 87 Plano 2. Prototipo de vivienda social unifamiliar de 02 pisos – 2do nivel 88 Plano 3. Corte arquitectónico transversal A – A 89 Plano 4. Corte arquitectónico longitudinal B – B 89 Plano 5. Elevación frontal de la vivienda social 90 Plano 6. Detalle isométrico del sistema machihembrado 91
1 CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
A nivel mundial, las edificaciones con sistemas constructivos convencionales donde se emplea el acero, cemento y ladrillo, son cada vez los más usados conforme pasan los años. Según el Centro de Estudios Británico Chatham House (2018) nos dice que: “El cemento es la fuente de aproximadamente el 8% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en el mundo”.
En América Latina, el auge de la construcción sigue incrementándose y una de las razones es debido a la industrialización de los mismos materiales, los cuales se siguen produciendo cada vez más y más. Espín (2014) afirma que: “El uso del cemento se expandirá cada vez más, como parte del desarrollo de regiones como Latinoamérica”. Además, según Rodgers (2018) dice que: “Si la industria del cemento fuera un país, sería el tercer emisor más grande del mundo, detrás de China y EE.UU”.
En el Perú, la población cada vez aumenta y con ello crecen las ciudades, las familias y sobre todo el auge inmobiliario. Esto se incrementa cada vez más con el pasar de los años, debido a la gran cantidad de personas que migran de las áreas rurales hacia las ciudades, creando una necesidad de mayores espacios para habitar y la creación de viviendas colectivas, lo cual incrementa el uso de materiales convencionales debido a su gran preferencia en la construcción de viviendas. De acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística e Informática (2019) informó que: “El consumo interno del cemento aumentó en 7.29% en noviembre del 2018 en comparación con el mismo mes del año 2017”.
En la ciudad de Trujillo el panorama es similar, se ha incrementado la demanda de terrenos adecuados para el uso de viviendas, de tal manera que ya no hay espacios donde habitar, generando con ello un aumento en la creación de edificios multifamiliares para poder albergar grandes densidades poblacionales;
como lo afirma Meléndez (2018) que debido al incremento de la tasa de natalidad, las migraciones internas y externas a Trujillo, ha crecido un 1% en un periodo de
2 10 años, y a medida que transcurren los años influenciarán en la forma de construir las viviendas, ya que habrá mayor cantidad de personas pero el terreno será escaso y costoso; además, la construcción de viviendas, también se ve influenciado por el tipo de materiales para la construcción como el cemento, concreto y ladrillos, los cuales producen mayor cantidad de dióxido de carbono en su producción como a la hora de la construcción, siendo estos lo más empleados en este siglo XXI.
Para este estudio, se ha detectado un común denominador, luego de haber podido estudiar las estadísticas y ver la realidad a nuestro alrededor se puede deducir que la gente considera que construir su vivienda con materiales convencionales, es mejor que con otro material alternativo, y que muchos de ellos desconocen lo que producen estos materiales. Esto se ve evidenciado en el último censo nacional del año 2017, donde la región La Libertad cuenta con 1 778 080 habitantes, de los cuales 970 016 pertenecen a la ciudad de Trujillo; además, la región La Libertad cuenta con 441 862 viviendas, de los cuales 74 886 viviendas hay en la ciudad de Trujillo, de las cuales el 85.4% son de material noble, el 8.4%
son de adobe, y el 6.2% es de material precario dentro del cual se encuentra la madera y otros más (INEI, 2018).
Si esta situación problemática continuara presentándose de esta manera, con el tiempo en la ciudad de Trujillo habrá viviendas con más materiales industrializados debido a su gran preferencia, pero no ecoamigables.
Además, lo que acentúa el incremento de la contaminación del medio ambiente, no es solo la producción y construcción con materiales convencionales, es también la tala ilegal de árboles. A nivel global, el tráfico o comercialización ilegal de la madera, cada vez está prosperando más, debido a la tala indiscriminada de las especies arbóreas. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, estima que: “El 30% de toda la madera que se comercializa en el mundo es ilegal” (PNUMA, 2018).
En el continente americano, debido a las inmensas masas forestales que se producen en los diversos países, no pasan inadvertidos del tráfico ilegal de la madera que se viene suscitando en sus diferentes regiones. Según el PNUMA (2018) informa que: “Los bosques de América Latina son los segundos en ser afectados por la tala ilegal después de los bosques asiáticos”. Además, la
3 Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, afirma que: 4 millones de hectáreas de los bosques deforestados se encuentran en América Latina de un total de 7 millones producidos a nivel mundial (FAO, 2011).
En el Perú, la diversidad de especies arbóreas que existen, se encuentran mayormente en la región selva, donde también se presentan las mafias de la tala ilegal de madera. En un informe publicado por Global Witness (2019) evidencia el descontrol y la ilegalidad de los bosques de la amazonia peruana, y también acabando con la vida de las personas que lo defienden, centrándose en las regiones de Loreto, Ucayali y Madre de Dios como las más afectadas. Esto probablemente acabe con la extinción de especies arbóreas como serían la caoba y el cedro. Según el investigador Rolando Navarro del Centro para el Derecho Internacional Ambiental (CIEL) precisó que las especies arbóreas que son las más requeridas por el tráfico ilegal que salen del Perú, son la cumala, tornillo, capinuri o chimicua, lupuna, capirona, shihuahuaco, cachimbo, copaiba y catahua (Navarro, 2018).
En la ciudad de Trujillo, son muy pocas las especies que son comercializadas a diferencia de la región amazónica, pero también hay exportación de tala ilegal que entra al mercado trujillano; según Naturaleza, Conservación y Desarrollo (2004) informó que los lugares de procedencia de donde sale la madera ilegal rumbo a Trujillo, es de la región Loreto y San Martin.
Estas especies maderables que por sus características son maderas estructurales como no estructurales, así como muy o poco durables; entre las estructurales se encuentran la madera chimicua, capirona, shihuahuaco y tornillo, y entre las no estructurales se encuentran la cumala, bolaina, cachimbo y copaiba; además, las maderas durables son el tornillo, chimicua y el shihuahuaco, y las no o poco durables son la cumala, capirona, bolaina, cachimbo y copaiba, las cuales podrían llegar a estar en peligro de extinción (Pacheco, 2014, págs. 38-40).
La madera más comercializada en la ciudad de Trujillo, es la madera copaiba, que por lo general es la más requerida para emplearse en mobiliarios y/o acabados (Ver ANEXO B). Esta madera podría remplazar a especies arbóreas en extinción o ser usado en la construcción si se logra mejorar sus propiedades.
Por lo tanto, en este estudio se ha podido reconocer diversas causas del problema identificado, pero para esta investigación se ha detectado lo que se
4 denomina barrera cultural, donde mucha gente no considera a la madera como un material alternativo para la construcción, sino que muchos de ellos desconocen los beneficios que puede ofrecer. Por ejemplo, la madera más empleada en construcción es el tornillo, siendo su resistencia una de sus principales características a diferencia de la madera copaiba.
Si esta realidad problemática continúa presentándose de este modo, con el tiempo en la ciudad de Trujillo, habrá más viviendas, pero no serán sostenibles ni mucho menos ecoamigables con el entorno urbano, es por ello que debemos regresar a los materiales de origen y especialmente renovables, pero sin depredar los bosques; ya que según la Organización de las Naciones Unidas (2017) calcula que habrá aproximadamente 12 millones de personas que poblarán la tierra para el año 2100, por lo que se necesitará mejores materiales sostenibles para las futuras edificaciones.
Finalmente, se puede observar a dos grandes problemas que aquejan al mundo y a nuestro país, los cuales aumentan en mayor proporción con el pasar de los años: el aumento de la contaminación por parte de la producción y empleo de materiales convencionales, y la tala ilegal de árboles; estos argumentos señalados motivaron a la presente investigación con el propósito de demostrar su viabilidad mediante ensayos, y una vez hecho ello proponerlo como material alternativo de construcción de una vivienda social, a diferencia de los que se vienen empelando en la actualidad, que son los materiales convencionales.
Además, proponerlo como líneas de investigación mediante la industrialización de materiales renovables para edificaciones futuras de este y los próximos años como aporte de la arquitectura sostenible.
5 1.2. ANTECEDENTES
Yan, Qian y Chang, 2019. Investigaron “Preparation and Characterization of Urea Formaldehyde @ Epoxy Resin Microcapsule on Waterborne Wood Coatings”; se realizó en la Universidad Forestal de Nanjing, China. Se uso resina epóxica por ser resistente al agua y urea – formaldehído en paneles de chapas de Fraxinus mandshurica Rupr (5cm x 4cm x 0.5cm) y un vetado de forma radial, donde sus resultados mostraron que empleando las proporciones de estos materiales e insumos en 0.83: 1, 0.75: 1, 0.67: 1 y 0.58: 1.
Obtivieron que en su ensayo de rotura a tracción la madera aumentó de 2.67 kg/cm2 a 35 kg/cm2, 20.2 kg/cm2, 15.8 kg/cm2 y 14.7 kg/cm2 respectivamente, y sus propiedades mecánicas mejoraron al igual que su tenacidad y densidad.
Esto se debio a que la concentración de microcápsulas aumentó del 0 al 10% en la proporción del uso de la resina epóxica más la urea – formaleído. Como antecedente, inferimos que no necesariamente debemos usar la madera copaiba, ya que la finalidad del experimento es demostrar si cambios positivos con respecto a las propiedades de su resistenica inicial. Además, este aporte trajo beneficios en la arquitectura, especialmente en las entramados de las viviendas como la resistencia a la humedad, al envejecimiento de la madera y al descoloramiento, convirtiéndose así en un material de construcción sostenible.
Bertolini et al., 2014. Investigaron “Emprego de resina epóxi em vigas danificadas de madeira de Pinus elliottii”; fue realizado por la Asación Nacional de Tecnología Ambiental Construida, en la ciudad de Porto Alegre, Brasil. Usaron muestras de madera con dimensiones de 100cm x 4.5cm x 4.5cm, con un contenido de humedad del 12% según su norma brasileña. Las probetas fueron sometidas a ensayos de flexión, empleando resina epóxica más un endurecedor de poliaminoamida; donde al final estos se mezclan en una proporción según las especificaciones del fabricante, con un tiempo de curado de 7 días de la resina para luego someterlos a los ensayos respectivos, y una vez hecho ello se haga el análisis estadístico por el método análisis de varianza (ANAVA).
6 Se les colocó defectos a las muestras en la parte superior, como los defectos colocados en la parte lateral, y estos fueron ensayados en la máquina con los defectos superiores puestos tanto hacia arriba (RLcomSup) como hacia el costado (RLcomlnf). Donde los resultados que se obtuvieron puestos los defectos en la posición superior, fueron sometidos a la compresión paralela, registrándose un incremento del 8, 10, y 11 kg/cm2 con respecto a las probetas patrón (6 kg/cm2); a comparación de las probetas puestas con los defectos en la parte lateral, fueron sometidos a la compresión perpendicular o mejor llamado tracción registrándose valores con un incremento de 11, 11 y 12 kg/cm2 en las probetas ensayadas con respecto a las probetas patrón (9 kg/cm2).
Como antecedente, no necesariamente se debe usar la madera copaiba, ya que la finalidad de dicho experimento es evidenciar si se obtienen cambios positivos con respecto a sus propiedades de la madera inicial. Además, este aporte produjo diversos beneficios, especialmente en la restauración de edificaciones y patrimonios tangibles que se encontraban en mal estado de conservación, convirtiéndose este en un material alternativo para la creación de nuevos espacios a futuro y nuevas líneas de investigación.
Ayo, Peñaherrera y Silva, 2015. En su estudio denominado “Ensayos de vigas de madera reforzadas con resina epóxica más fibra de carbono y fibra de vidrio”; fue realizado en la Universidad de Fuerzas Armadas ESPE, Ecuador.
Se empleo 2 tipos de madera: Colorado y Seique con dimensiones de: 2.5cm x 25cm x 0.25cm, reforzados con un polimero reforzado con fibra de carbono (CFRP) y fibra de vidrio (GFRP) más un aditivo de refuerzo que es la resina epóxica. Las probetas se sometieron a ensayos de flexión y se obtuvo como resultado que la madera seique con CFPR aumentó en 5142.35 kg/cm2 más de resistencia que con GFRP (5043.96 kg/cm2) respecto a su resistencia inicial 4287.47 kg/cm2; y con refuerzo con CFPR en la madera colorado, incrementó en 6286.55 kg/cm2 más con refuerzo GFPR con 6011.41 kg/cm2 respecto a su resistencia inicial (5649.98 kg/cm2). Además, se incrementó su densidad, aumentando la dureza de la madera. Este aporte trajo beneficios en la restauración de eficiaciones, dando origen a sistemas constructivos alternativos
7 como en el entramado de viviendas, la cubierta, tabiquería, entramado de pisos, y sobre todo en el sistema constructivo poste – viga.
Fernández, 2018. En su investigación experimental “Refuerzos de Fibra de Carbono para Rehabilitación de vigas de Madera. Modelos Analíticos, Ensayos Experimentales y Puesta en Obra”; fue realizado en la Universidad de Granada, España. Usó las muestras de madera con dimensiones de 5cm x 22cm x 22cm, con un contenido de humedad media al 8.5%, luego determinó que las resinas epóxicas de baja viscosidad ofrece mejores resultados frente a la carga de rotura del material orgánico, y que, frente a los ensayos de flexión, las probetas con refuerzo laminado unidireccional y bidireccional obtienen una mejora de la capacidad máxima de flexión (MOR), y sus resultados son los siguientes:
Las probetas con refuerzo de tejido unidireccional el MOR corregido, mejora un 59% (38 MPa) respecto a su valor original (31MPa); en cuanto al tejido bidireccional, el MOR corregido se incrementa en un 27% (48 MPa) respecto a sus valor original (31 MPa). Además, su densidad aumentó, logrando así que el material se vuelva más resistente estructuralmente.
Finalmente, como antecedente, no es necesario especificamente usar la madera copaiba, ya al final si se obtinen cambios positivos con respecto a sus propiedades de la madera inicial. Además, el aporte final del nuevo material que se obtuvo, fue con la finalidad de proteger patrimonios tangibles, logrando hacer que este material orgánico sea un material alternativo sostenible no solo para hacer restauraciones de edificaciones, sino para posibles construcciones.
8 1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿En qué medida las capas de resina epóxica pueden acondicionar un prototipo de vivienda social usando la madera copaiba como material alternativo?
1.4. HIPÓTESIS
A medida que se aumenta el número de capas de la resina epóxica sobre la estructura de la madera copaiba, esta incrementa su flexión estática y aumenta su densidad, logrando así un material compuesto alternativo para la creación de un prototipo de vivienda social.
1.5. JUSTIFICACIÓN
La justificación de este estudio radica en presentar a la comunidad científica, el aporte sostenible y tecnológico que se puede brindar a la sociedad con la realización de este proyecto, con el fin de mejorar sus propiedades de la madera copaiba mediante el uso de la resina epóxica y diseñar un prototipo de vivienda social.
El prototipo de vivienda social es sostenible, porque su proceso de transformación demanda menos energía artificial que la producción de materiales convencionales, y contribuye con la reducción de CO2 (Boitouzet, 2016).
Madera Copaiba
PROCESO DE ELABORACIÓN DE
UN MATERIAL ALTERNATIVO
Densidad Flexión estática Capas de Resina
Epóxica
9 En el aporte tecnológico, implica los equipos e insumos que se van a emplear para obtener una madera alternativa; como lo afirma Boitouzet (2016) la madera tiene ciertas limitaciones como: quemarse, pudrirse y tiene una resistencia mecánica limitada, pero si mejoramos una de sus propiedades podríamos hablar de una nueva madera, o de una madera tecnológica que poseerá una mayor resistencia, durabilidad y resistencia bacteriológica. Además, respecto a su mantenimiento podría no necesitarlo.
En lo que respecta al empleo de los polímeros, estos se emplean mayormente para dar origen a nuevos materiales compuestos, dentro de ellos está la resina epóxica, que por uso ofrecerá un notable rendimiento frente a la mejora de su flexión y densidad, por ser propiedades menos resistentes a diferencia de su compresión. Además, la resina epóxica que se usará será de baja densidad y de mediana viscosidad para lograr mejores resultados (Fernández, 2018, pág. 85).
Esta a su vez es impermeable, resistente al calor y a una serie de compuestos químicos (Carneiro, 2010, pág. 50).
Por último, la madera que se empleará en este experimento es la madera copaiba, es una madera de baja calidad, debido a su poca durabilidad y a su baja resistencia mecánica. La madera copaiba, es de bajo costo y es la más empleada en el mercado trujillano para la fabricación de mobiliarios y revestimeitnos de interirores (Ver ANEXO A y B). Finalmente, mejorada la madera copaiba y con mayor resistencia estructural, se diseñará un prototipo de vivienda social, que pueda albergar a familias de bajos recursos y contribuir con el medioambiente.
10 1.6. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.6.1. Objetivo general
Acondicionar un prototipo de vivienda social usando un material compuesto alternativo de madera copaiba y resina epóxica.
1.6.2. Objetivos específicos
Establecer la cantidad adecuada de capas de resina epóxica que deberá utilizarse para mejorar la resistencia a la flexión estática.
Evaluar el número de capas de la resina epóxica sobre la densidad final de la madera alternativa.
Caracterización física de las propiedades de la madera copaiba.
Analizar la influencia de las variables de estudio por el método ANAVA.
Diseñar un prototipo que se ajuste a una vivienda social de 90 m2 empleando la madera alternativa con resina epóxica como material estructural del proyecto.
11 CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO 2.1. Definición de la madera
La madera es un material orgánico y heterogéneo de origen vegetal, que se obtiene de los árboles. A nivel microscópico está formada por células vegetales, constituidas con celulosa y lignina. La celulosa conforma la estructura de las paredes celulares y la lignina es el ligante de las células entre sí, por lo que podríamos considerar a la madera como un material ligneo – celulósico. (Pacheco, 2014, pág. 9)
2.1.1. Nomenclatura
La lista de nombres como se le atribuye a la madera copaiba, se encuentra en el manual de diseño para maderas del grupo andino. “En su la lista de especies estudiadas encontramos a la madera copaiba como una especie latifoidea” (PADT-REFORT, 1984, pág. 6). La madera copiaba es de mediana dureza que se obtiene de árboles, y demora en crecer de 4 a 6 años.
Lugar de origen: Perú
Nombre común: Copaiba
Nombre científico: Copaifera officinalis
Figura 1. Dimensiones de la madera copaiba (Chinen, 2016).
H= 30m
ø
= 0.6 m12 2.2. Distribución geográfica
La mayor parte de las especies arbóreas, se encuentran en la región selva, es por ello que: “La madera copaiba se encuentra en los departamentos de Loreto y Ucayali, entre 0 y 500 msnm. La especie existe en cantidades regulares en la Amazonía del Perú” (Pacheco, 2014, pág. 76). La producción de esta madera se exporta mediante madera rolliza y madera aserrada, rolliza con un 40 m3 aproximadamente y aserrada con 20 m3 aproximadamente al año (SERFOR, 2017).
Figura 2. Distribución geográfica de la madera copaiba (Pacheco, 2014, pág. 76).
2.3. Usos de la madera copaiba
La madera copaiba debido a las características que posee, no es una madera muy durable, ya que puede ser atacado muy rápido por insectos xilófagos. Este material orgánico se puede utilizar para entramados, muebles y objetos torneados.
También se utiliza en carpintería, pisos, revestimientos de interiores, parquet, contrachapado, entarimado, elaboración de cajas, molduras y laminados (MADEXO, 2019). Por lo general, esta madera a pesar de sus diversos usos que se le puede dar, siempre requerirá de mantenimiento.
LORETO
UCAYALI
13 2.4. Composición de la madera
Por lo general, la madera está constituida por los siguientes elementos:
carbono (C) 49%; hidrógeno (H) 6%; oxígeno (O) 44%; nitrógeno y minerales 1%.
La combinación de estos elementos forman los siguientes componentes de la madera: celulosa (40 – 60%), hemicelulosa (5 – 25%) y la lignina (20 – 40%).
(PADT-REFORT, 1984, pág. 15) 2.5. Estructura de la madera
En todo árbol maduro, la sección transversal del tronco presenta las siguientes partes: (PADT-REFORT, 1984, pág. 8).
Figura 3. Partes de la estructura de la madera (Junta del Acuerdo de Cartagena, 1989, pág. 3).
2.5.1. Corteza exterior (a)
Es la cubierta que protege al árbol de los agentes atmosféricos, en especial la insolación; está formada por un tejido llamado floema que cuando muere forma esta capa.
2.5.2. Corteza interior (b)
Es la capa que tiene por finalidad conducir el alimento elaborado en las hojas hacia las ramas, tronco, raíces, está constituido por el tejido flemático vivo, llamado también líber.
14 2.5.3. Cambium (c)
Es el tejido que se encuentra entre la corteza interior y la madera. Las células del cambium tienen la capacidad de dividirse y conservan esa facultad hasta cuando el árbol muere. El cambium forma células de madera hacia el interior y el floema o líber hacia el exterior.
2.5.4. La madera o xilema (d)
Es la parte maderable o leñosa de tronco, se puede distinguir en ella la albura, el duramen y la medula.
2.5.5. La albura (e)
Es la parte exterior del xilema cuya función principal es la conducir el agua y las sales minerales las raíces a las hojas; es de color claro y de espesor variable según las especies. La albura es a parte activa del xilema.
2.5.6. El duramen (f)
Es la parte inactiva y tiene como función proporcionar resistencia para el soporte del sol.
2.5.7. Medula (g)
Es la parte central de la sección del tronco y está constituida por el tejido perenquimático.
Figura 4. Estructura de un árbol maduro (PADT-REFORT, 1984, pág. 9).
15 2.6. Clasificación de la madera
Las especies forestales se dividen en dos grupos para lo que es diseño y construcción, latifoideas y coníferas (PADT-REFORT, 1984, pág. 2).
Figura 5. Especies de maderas latifoideas y coníferas (Vingote y Martínez, 2006, pág. 161).
2.6.1. Maderas latifoideas
Abarcan a muchas especies y la copaiba está dentro de ellas, cuya característica principal es poseer hojas anchas, aunque en esta clasificación entran especies de hojas angostas y alargadas. La mayor parte de las especies que pierden regularmente la hoja en forma estacional corresponden a este grupo. (Radiata, 2003, pág. 8)
Figura 6. Estructura atómica de la madera latifoidea (PADT-REFORT, 1984, pág. 8).
16 2.6.2. Maderas coníferas
Corresponden a una clasificación de orden superior, que abarca a aquellas especies cuyos frutos son estructuras llamadas conos, aunque en algunas coníferas esta estructura no es tan evidente. Generalmente sus hojas poseen forma de agujas o bien alargadas. (Radiata, 2003, pág. 8)
Figura 7. Estructura de atómica de la madera conífera (PADT-REFORT, 1984, pág. 7).
2.7. Propiedades de la madera
Por su origen vegetal, estructura anatómica y composición química, la madera es un material complejo, con una variedad de propiedades intrínsecas a cada especie, dotando a cada una, un comportamiento específico (Pacheco, 2014, pág.
15).
2.7.1. Propiedades físicas
Son aquellas que determinan su comportamiento en el medio ambiente (Radiata, 2003, pág. 17).
A. Densidad básica
Es la relación entre el peso seco al horno (PSH) y el volumen verde (PADT-REFORT, 1984, pág. 19).
La densidad básica de la madera copaiba es: 0.60 𝑔𝑟
𝑐𝑚3 (PADT- REFORT, 1984, pág. 6).
17 B. Contracción tangencial
Indica la variación en dimensión de la madera, en sentido perpendicular a los radios, en estado verde y en estado deshidratado. Con referencia en estado verde (Pacheco, 2014, pág. 16).
La contracción tangencial de la madera copaiba es: 7.0% (PADT- REFORT, 1984, pág. 17).
Figura 8. Contracción tangencial de la madera (Universidad del Bio-Bio, 2009, pág. 7).
C. Contracción radial
Indica la variación de la dimensión en el sentido de los radios de la madera, entre el estado verde y el estado anhidro. Con referencia a las dimensiones en estado verde (Pacheco, 2014, pág. 16).
La contracción radial de la madera copaiba es: 3.40% (PADT- REFORT, 1984, pág. 17).
Figura 9. Contracción radial de la madera (Universidad del Bio-Bio, 2009, pág. 7).
D. Contracción volumétrica
Indica la variación dimensional en volumen entre el estado verde y el estado anhidro de la madera, debido a las contracciones radiales y tangenciales (Pacheco, 2014, pág. 15).
Contracción volumétrica de la madera copaiba es: 10.2% (PADT- REFORT, 1984, pág. 17).
18 2.7.2. Propiedades mecánicas
Son aquellas que indican la capacidad de los materiales para resistir fuerzas externas, de acuerdo a esta capacidad serán los usos a que los materiales son destinados y las secciones transversales necesarias para asegurar una adecuada estabilidad estructural en las construcciones.
Conforme a la amplia gama de solicitaciones a los cuales puede estar expuesto un material durante su uso, se han definido diversas propiedades mecánicas. (Radiata, 2003, pág. 37)
A. Módulo de elasticidad en flexión
Mide la resistencia que opone una viga a una carga puntual aplicada en el centro de la luz o distancia entre apoyos, aplicada en la cara tangencial más cercana a la médula de la probeta (Radiata, 2003, pág. 37).
El módulo de elasticidad en flexión de la madera copaiba es: 112 000
𝑘𝑔
𝑐𝑚2 (Pacheco, 2014, pág. 76).
MOE =ΔP
Δy =Lflex
48I
MOE: Módulo de elasticidad en flexión (Pa) ΔP: Intervalo de carga en el dominio elástico (N) Lflex: Distancia entre apoyos (m)
Δy: Intervalo de carga en el dominio elástico (m)
I: Segundo momento de inercia de la sección transversal (m4) B. Módulo de ruptura en flexión
Corresponde a la tensión unitaria máxima en flexión que soporta un material, antes que se produzca la falla. Cualquier incremento adicional de carga sobre el material provocará la ruptura de éste (Radiata, 2003, pág.
38).
El módulo de ruptura en flexión de la madera copaiba: 736 𝑘𝑔
𝑐𝑚2
(Pacheco, 2014, pág. 76).
19 C. Compresión paralela
Es la resistencia que opone una viga a una carga aplicada en el mismo sentido de la dirección de la fibra; además, su resistencia en el sentido longitudinal de la fibra, es mayor de 3 a 5 veces que en el sentido transversal (Radiata, 2003, pág. 38).
La compresión paralela de la madera copaiba: 268 𝑘𝑔
𝑐𝑚2 (Pacheco, 2014, pág. 76).
Figura 10. Compresión paralela de la madera (Radiata, 2003, pág. 40).
D. Compresión perpendicular
Bajo este tipo de carga las fibras están sometidas a un esfuerzo perpendicular a su eje y que tiende a comprimir las pequeñas cavidades contenidas en ellas (PADT-REFORT, 1984, pág. 22).
La comprensión perpendicular de la madera copaiba: 74 𝑘𝑔
𝑐𝑚2
(Pacheco, 2014, pág. 76).
Figura 11. Compresión perpendicular de la madera (Eddy, 2011).
E. Corte paralelo a las fibras
Es la capacidad que tiene la madera para resistir fuerzas que tienden a causar el deslizamiento de una sección sobre otra adyacente a la anterior (Radiata, 2003, pág. 42).
20 El corte paralelo a las fibras de la madera copaiba: 99 𝑘𝑔
𝑐𝑚2 (Pacheco, 2014, pág. 76).
Figura 12. Corte paralelo a las fibras de la madera (Eddy, 2011).
2.7.3. Propiedades organolépticas
Las características organolépticas de la madera son aquellas que pueden ser percibidas por los órganos sensoriales. Entre éstas se incluyen:
color, olor, grano, textura, brillo y veteado (Maguiña, 2008, pág. 15).
A. Color
El color de la madera se debe básicamente a los extractivos que se encuentran en el interior de las células leñosas. El color varía no solo entre diferentes clases de madera sino también dentro de una especie y, en algunos casos, en la misma pieza de madera.
El tronco de la Madera Copaiba recién cortado presenta las capas externas de madera (albura) de color beige y las capas internas (duramen) de color castaño rojizo con vetas oscuras, observándose entre ambas un contraste en el color. En la madera secada al aire la albura se torna de color blanco y el duramen rojo amarillento.
(Pacheco, 2014, pág. 76)
21
Figura 13. Color del tronco del árbol copiaba (MADEXO, 2019, pág. 1).
B. Olor
Los olores son producidos por exudaciones de ciertas sustancias químicas, tales como gomas, resinas y aceites. Estas sustancias se encuentran infiltradas en la madera, las que al volatilizarse emanan olores característicos. Constituyen una ayuda para la identificación de la especie sólo si se considera la porción del duramen.
La madera copaiba posee un olor distinto y agradable (Pacheco, 2014, pág. 76).
C. Grano
Es una característica observable de la disposición que tienen los elementos xilemáticos longitudinales (vasos, fibras, traqueidas, parénquima, etc.) con respecto al eje longitudinal del tronco, en su sección radial o tangencial.
La madera copaiba presenta un grano recto (Pacheco, 2014, pág.
76).
D. Textura
Está definido por la distribución, proporción y tamaño relativo de los elementos leñosos (poros, parénquima y fibras). Debe ser observada en su sección transversal con la ayuda de una lupa de 10 aumentos y tiene importancia en el acabado de la madera.
La madera copaiba presenta una textura media a fina (Pacheco, 2014, pág. 76).
22 E. Brillo
Es la característica típica de algunos grupos de especies o algunas especies donde el lustre o brillo es producido por el reflejo que causan los elementos que conforman los radios cuando éstos son expuestos a la luz.
El lustre de la madera depende en parte del ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie y de los tipos de células expuestas.
La madera copaiba presenta un brillo medio (Pacheco, 2014, pág.
76).
F. Veteado
Está definido por la veta o figura que se origina en la superficie longitudinal pulida debido a la disposición de los elementos constitutivos del leño (vasos, radios leñosos, parénquima y anillos de crecimiento), así como al tamaño y la abundancia de ellos.
La madera copaiba presenta un veteado con arcos superpuestos y bandas longitudinales muy angostas y oscuras (Pacheco, 2014, pág.
76).
2.7.4. Propiedades térmicas
Debido a su condición porosa, “La conductividad térmica de la madera es directamente proporcional al contenido de la humedad y la densidad, es además de 2 a 28 veces mayor en la dirección longitudinal que en la dirección tangencial o radial (PADT-REFORT, 1984, pág. 19).
2.7.5. Propiedades eléctricas
La madera es dieléctrica (material aislante). Tiene baja conductividad eléctrica o una resistencia eléctrica cuando se encuentra en el estado anhidro (sin agua) (Pacheco, 2014, pág. 18).
2.7.6. Propiedades acústicas
Una propiedad acústica importante de la madera, es su capacidad para amortiguar las vibraciones sonoras. Su estructura celular porosa transforma la energía sonora en energía calórica debido al roce. Esto hace que la madera absorba el sonido y reduzca la tendencia, que en general tienen las estructuras, de transmitir las vibraciones a grandes distancias. (Radiata, 2003, pág. 34)
23 2.8. Durabilidad de la madera
La madera puede ser degradada si es puesta en contacto directo con el terreno, humedad, temperatura, radiación UV y oxígeno. Otra forma de degradación, se debe al ataque de organismos biológicos destructores como hongos e insectos xilófagos, el cual la copaiba no se escapa de esto. El fuego es la forma más rápida de degradación de la madera, debido a que está constituida esencialmente por carbono e hidrógeno y estos facilitan la combustión.
Las maderas más densas no solamente son mejores estructuralmente, sino que pueden garantizar una resistencia mayor contra el fuego y pueden utilizarse como capas de protección que cubren los elementos metálicos (tirafones o pernos) de la conexión. La velocidad de combustión de la madera es inversamente proporcional a su densidad.
Esta propiedad antes se considerada como desventaja, pero desde el punto de vista ecológico se convierte en una ventaja; al concederle al material la propiedad de la biodegradabilidad. (Pacheco, 2014, pág. 19)
2.9. Usos de la madera
Existe múltiples usos de aplicaciones de la madera en la industria en general, pero en construcción oficialmente solo existe la clasificación de maderas para uso estructural, establecida por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (Pacheco, 2014, pág. 22).
El Ministerio de Vivienda establece el agrupamiento de las maderas para uso en la construcción en tres clases denominadas A, B y C, pudiendo encontrar a la copaiba en el grupo C empleado para revestimiento de interiores (Ministerio de Vivienda, 2015). Así mismo el MVCS, afirma que construir viviendas de madera, se puede hacer hasta 2 pisos como máximo.
2.10. Beneficios de la madera
La madera por ser un material orgánico, se puede emplear para crear ambientes y espacios flexibles con formas orgánicas en paredes y techos, a diferencia de otros materiales como el acero y el concreto; además, la madera ayuda a la estimulación de los preescolares (Detailers, 2019).
24 La madera no solo calma el nerviosismo y ayuda a la relajación, sino que este material orgánico emana sensaciones positivas como la tranquilidad, bienestar, y además, en un mundo donde la tecnología se ha globalizado, ayuda a contrarrestar las ondas electromagnéticas entre otros efectos negativos (MADEREA, 2016).
Para Marjut Wallenius, el uso de la madera en los hospitales ayuda a la pronta recuperación de los pacientes, reduce el estrés y mejora el ánimo. Además, la madera es un material que promueve la mejora de la salud, aunque se desconoce en qué se basan los efectos. También, empleó madera en las escuelas, donde se logró reducir el alto nivel de estrés que los chicos padecían. (Wallenius, 2004)
Según WOODPRODUCT, en un estudio realizado en un ambiente de trabajo, sobre el uso de la madera vs el uso de otros materiales, se concluyó que el nivel de estrés era menor empleando madera que donde no se empleó, pese a que en el otro se complementó con plantas.
Y en cuanto a la fisiología, la calidad de sueño y la recuperación del estrés, en las habitaciones son superiores empleando este material orgánico a diferencia de otros o una imitación de este. (WOODPRODUCTS, 2019)
2.11. Comportamiento sísmico
Ávila y Salgado, 2017. En su investigacion denominado “Análisis del desempeño estructural de un edificio en base a marcos livianos de madera”;
determinó el comportamiento sísmico de una estructura de madera de 5 pisos con más de 13 m de altura, el cual fue modelada a través de una interfaz gráfica 3D, donde una de las principales conclusiones que se pueden destacar, es la importancia que posee la unión entre la placa estructural con las piezas de madera que componen la estructura; esto quiere decir que si se aumenta la capacidad de esta fijación, el edificio es más rígido y se deforma en menor medida, por el cual la capacidad del edificio aumenta pero el colapso de este se anticipa.
Además, en este trabajo se comparó los estados límite de una estructura de hormigón armado de carácter rígido con los estados límite de una estructura de madera, llegando a la conclusión que ante un evento de carácter sísmico, la estructura de madera se desplazará más, pero se dañara mucho menos que una estructura de hormigón armado, demostrando la versatilidad de este material para la construcción de edificios en mediana altura.
25 2.12. Otros insumos que se emplean para mejorar una madera
KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo – Suecia, 2015. En su investigación sobre “Madera ópticamente transparente de una plantilla celulósica nanoporosa: La combinación de rendimiento funcional y estructural”; se escogió una madera balsa (10 cm x 10 cm x 1 cm) para demostrar la factibilidad de trabajar en muestras más grandes, con 50% de humedad y un polimero llamado Metacrilato de Metilo; obteniendo como resultado, un incremento de la superficie de 1.2 m2/g a 19.8 m2/g, logrando así una mandera translucida del 85% y un aumento su resistencia al doble de la inicial.
Boitouzet, 2016. En su estudio experimental sobre “Desarrollo y evaluación mecánica de una madera transparente a nivel molecular reforzada con resina natural”; se llevó acabo en su laboratorio WOOODOO, Francia. Empleó resina natural propia del árbol para cubrir los intersticios de la muestra de la madera, pero previamente extrayéndole la lignina y así volviéndola más porosa. Como resultado final obtenido, fue un material translúcido, ignífugo, completamente resistente al agua y 3 veces más resistente; esto sólo se ha conseguido produciendo pequeños paneles de madera con medidas de 10 cm x 10 cm x 1 cm.
2.13. Aportes de la madera en la arquitectura
El 18% de la población mundial en la actualidad habita en viviendas construidas con madera. Estas construcciones estan teniendo un impacto positivo en los usuarios que habitan dentro de estas viviendas, donde el material orgánico produce sensaciones de comidad y confort. (Alcántara, 2020)
El aporte de madera en la arquitectura tradicional japonesa, responde a diversos factores climáticos propios del lugar. A pesar que se creía que el fuego podría ser un problema para su construcción, el agente de deteríoro ha sido el moho, es por ello que con el pasar de los años se han esforzado en limitar la circulación de las corrientes de aire entre el interior y el exterior de las viviendas, ya que esto no solo favorece a la edificación, sino que tambien son necesarios para los habitantes. (Kohtz, 2016)
26 En EE.UU, el Arquitecgo Green (2017), ya no solo ve a la madera como revestimiento de interirores o viviendas de 1 o 2 pisos, sino que propone multifamiliares de 20 pisos empleando las nuevas tecnologías de la actualidad, permitiendo así revolucionar la ingeniería arquitectónica y haciendo un hincapié en los materiales de origen como es la madera.
En Perú, el empleo de la madera viene acompañado de las nuevas tecnologías de la actualidad, creando así edificaciones mucho más sostenibles. Dentro de esta inciativa se encuentra en PLAN SELVA propuesto por el MINEDU, cuyo objetivo es desarrollar estartegias a nivel de infraestructura y asegurar las condiciones básicas de habitabilidad en los locales de la Amazonía. Esta infraestructura del módulo prefabricado está diseñada con criterios bioclimáticos que responden a las condiciones del lugar. (PLAN SELVA, 2016)
2.13.1. Aporte de la madera a la sostenibilidad
Según Pablo (2017), afirma que el aporte de la madera respecto a la soltenibilidad, es que es un producto renovable, biodegradable y atrapa el CO2 en su estructura. Así mismo, Green (2017) afirma que 1 m3 de madera, atrapada 1 ton de CO2 en su estructura, mientras que 1 ton de concreto, produce 1 ton de CO2.
Por otro lado, el gerente comercial de la Cámara de la Madera (2014), afirma que el uso de madera en la construcción de viviendas, genera bajo impacto ambiental, si se emplea la manera de una manera adecuada. Además, la madera continúa con sus propiedades de absorción de dióxido de carbono (CO2) una vez preparada y colocada en obra. Esto permite una drástica reducción en las emisiones de este nocivo gas y un valor añadido en comparación a las construcciones tradicionales de hormigón. (López, 2014) 2.13.2. Aporte de la madera hacia la identidad del lugar
El uso de los materiales propios del lugar, como por ejemplo, la madera, refuerza esa identidad, se adapta a su forma de vida y a las necesidades, al clima e incluso es paisajista, creando una relación naturaleza – hombre, mostrando un apropiación del espacio, mediante el uso de estos materiales que se encuentran a su alcance, y a la vez transformando el lugar. (Escalante, 2015)
