Tema 3

Los materiales.

La madera.

La madera es un material elástico, resistente, flexible, cálido, fácil de trabajar y capaz de admitir una gran cantidad de acabados.

La madera, además, es un material renovable, recicable y biodegradable.Ahora bien, para que sea realmente renovable, es preciso gestionar bien los bosques a la hora de extraer la madera y de replantar lo talado.

Si se explota de forma racional, resulta un material muy ecologíco; el consumo de energía para extracción es bajo, y los residuos de su transformación ( cortezas, serrín, virutas...) también son aprovechables.

1- Los materiales y las materias primas.

La mayoría de los materiales que utilizamos no se encuentran así en la naturaleza. El aluminio, por ejemplo, es el metal más abundante en la corteza terrestre, pero no se encuentra libre, sino que es necesario separarlo de losminerales que lo contienen.

 1.1 Las materias primas.

Llamamos materias primas a aquellos recursos naturales a partir de los cuales obtenemos los materiales que empleamos en la actividad técnica.

 La mayoría de los materiales de uso técnico se obtienen a partir de:

·El aire: A partir del aire se obtiene nitrógeno, que se emplea para fabricar amoníaco,ácido nítrico, fertilizantes, etc.

· El agua: Se emplea en la elaboración de alimentos y bebidas, productos químicos, hormigón, papel, etc.

· Las rocas y minerales: A partir de los que obtenemos los metales y materiales necesarios para la elaboración de vidrios, cerámicas, cemento, etc.

· El petróleo y el gas natural: A partir de los que se obtienen el propano, el butano, la gasolina y el gasóleo, así como los compuestos necesarios para la fabricación de los plásticos.

· Los vegetales: Proporcionan madera, fibras, resinas, aceites, fármacos, etc.

· Los animales: A partir de ellos obtenemos grasas, seda, lana, cuero, fertilizantes, ceras, perfumes, hormonas, etc.

 

1.2 La transformación de los materiales.

Desde su extracción, a partir de las materias primas, hasta su distribución en el mercado, los materiales sufren distintas transformaciones que los convierten en productos útiles para la actividad tecnológica.

Según lo sencillas que sean estas transformaciones, los materiales se suelen clasificar en tres grandes grupos:

· Materiales naturales: Se utilizan tal y como se encuentran en la naturaleza, con pocas o ninguna modificación.

· Materiales transformados: Se obtienen sometiendo las materias primas a varios procesos.

· Materiales sintéticos: Se preparan, generalmente, mediante procesos químicos, a partir de otros materiales que tienen propiedades muy diferentes a ellos.

1.3 Formas comerciales de los materiales.

Los materiales obtenidos industrialmente pueden tener presentaciones muy diferentes en el mercado. Las distintas formas de distribuir un determinado material, con el fin de cubrir todo tipo de aplicaciones, son lo que se denomina sus formas comerciales.

 

 

 

2 La elección de los materiales.

Para construir objetos, se necesitan  materiales. Las características de cada objeto dependen en gran medida de los materiales empleados para fabricarlo.

2.1 ¿Qué factores hay que tener en cuenta al elegir un material?

Al elegir un material para una determinada aplicación técnica, se tienen en cuenta los siguientes factores:

· Las propiedades del material.

· La disponibilidad.

· El precio.

· El impacto que tiene su obtención, uso y desecho sobre el medio ambiente.

Para algunos usos, ciertos materiales pueden reemplazarse por otros que sean más baratos, menos contaminantes, más estéticos, etc.

2.2 Las propiedades de los materiales.

Los materiales se diferencian por sus propiedades; es decir, por la forma que tienen de comportarse en distintas circunstancias, como la humedad, los golpeos o el paso de la corriente eléctrica.

2.3 Propiedades de interés técnico.

Según el uso que se les quiera dar, los materiales se eligen, entre otras, por algunas de las propiedades siguientes:

· Propiedades ópticas: Estas tienen que ver con el comportamiento del material frente a la luz.

· Conductividad eléctrica: Indica la mayor o menor facilidad con la que el material permite el paso de la corriente eléctrica.

· Conductividad técnica: Consiste en la mayor o menor facilidad que tiene el material para conducir calor.

·Resistencia a la corrosión:Indica la mayor o menor facilidad que tieneun material de oxidarse.

· Textura: Está relacionada con la sensación que provoca al tacto la superficie externa del material.

· Imflamabilidad: propensión del material al arder.

· Impacto medioambiental: Producido por la fabricación, la transformación, el uso y la posterior eliminación del material.

2.4 Propiedades mecánicas.

Son aquellas propiedades del material que están relacionadas con su comportamiento frente a los esfuerzos y las cargas. Entre ellas tenemos:

· Elasticidad.

· Flexibilidad.

· Tenacidad.(antónimo de frágil)

· Dureza.(antónimo de blando)

3 La madera.

La madera ha sido y es uno de los recursos técnicos preferidos por el ser humano. La madera se utiliza en la fabricación de todo tipo de objetos: barcos, muebles, instrumentos musicales, etc.También se emplea como materia prima para la obtención de papel y fibras textiles.

3.1 Composición de la madera.

La madera se obtiene de los árboles. Se puede defininir como la parte del tronco que está rodeada por la corteza. Se compone de fibras de celulosa unidas mediante una sustancia que se llama lignina. Por las fibras circulan y se almacenan sustancias como agua, resinas, aceites, sales, y pigmentos.

3.2 Propiedades de la madera.

La madera es un material elástico, resistente, flexible, buen aislante acústico, térmico y eléctrico; cálido, fácil de trabajar y capaz de admitir una gran cantidad de acabados. Además de estas propiedades generales, hay distintos tipos de maderas, que se diferencian en el color, la textura, la disposición de sus vetes y la densidad.

· El color de la madera es consecuencia de la presencia de sales, pigmentos y resinas.

· La textura de una madera condiciona el tratamiento que se necesita antes de pintarse, barnizarse o lacarse.

· Las vetas de una madera se deben al color y a la orientación de sus fibras.

· La densidad de una madera está relacionada con el peso y la resistencia.

 

 

 

3.3 Tipos de madera.

Las maderas se suelen clasificar en duras y blandas.

· Las maderas duras: Proceden de los árboes de crecimiento lento y hoja ancha, como el roble, el nogal, la encina, la teca o la caoba.Son caras y se suelen emplear en la fabricación de muebles de calidad.

· Las maderas blandas: Proceden de las coníferas, como el pino y el abeto, y de los árboles de crecimiento rápido, como el chopo y el abedul. Son más baratas que las duras y más abundantes. Se emplean en la fabricación de muebles económicos, en la construcción, en embalajes...

                             

3.4 Formas comerciales de la madera.

La madera puede encontrarse en el mercado en forma de tablas y listones, tableros, molduras, chapas y redondos.

 · Tablas y listones.

· Tableros.

· Molduras.

· Chapas

·Redondos.

4 Los derivados de la madera.

Los derivados de la madera son materiales que se obtienen a partir de láminas, virutas, y fibras de madera, que se mezclan con aditivos y pegamentos, y se prensan. Entre ellos se encuentran los transformados de la madera, como el aglomerado o el táblex, y los materiales celulósucos, como el papel y el cartón.

4.1 El papel.

El papel se elabora a partir de una pasta de fibras vegetales.

Entre otras propiedades, el papel es una material ligero, aislante del calor y la electricidad, poroso y resistente a la tracción.

Tiene múltiples usos y se distribuye en una amplia variación de formas y acabados.

Entre otras características, los distintos tipos de papel se diferencian por la rigidez, el acabado de la superficie (liso, brillante, satinado...), la opacidad y la cantidad de humedad que son capaces de absorber.

4.2 El cartón.

Es un material formado por varias capas de papel superpuestas. Sus propiedades por tanto son similares a las del papel, pero es un material más grueso, duro y resiestente.

Se emplea para fabricar envases y embalajes, principalmente cajas.

Al igual que el papel se puede encontrar en una variedad de formas y acabados.

También se presenta combinado con otros materiales. Por ejemplo, el cartón pluma consiste en una capa central de poliestireno expandido revestida por dos caras de papel couché.

·         El cartón corrugado.

Está formado por una o varias capas de papel ondulado, encoladas sobre una o varias hojas (tapas) de papel plano.

 

 

 

4.3 El corcho.

El corcho es un tejido vegetal que se obtiene de la parte más externa del alcornoque. Se caracteriza por ser un material muy poroso, ligero, impermeable y muy buen aislante.

Los tableros artificiales:





Tableros contrachapados. ·Los tableros contrachapados, piezas extensas y finas, pueden trabajarse cómodamente con        herramientas sencillas, como la segueta.

Tableros aglomerados.

·Los tableros aglomerados están formados por       virutas de madera encoladas a altas presiones. Suelen estar sellados y emplastecidos para facilitar su pintura,     encolado o chapeado.

Tableros de fibra

 ·Los tableros de fibras están formados por           partículas o fibras de madera que se prensan.    Están formados por fibras reconstituidas para   conseguir un material barato, estable  y             homogéneo. Se fabrican diferentes tipos  de        tableros cuyos usos y aplicaciones dependen de su densidad, aunque los más usados son los de     densidad media, conocidos como DM

-Además de los tableros, otras presentaciones       comerciales de la madera son:

·Las láminas o chapas son piezas rectangulares de poco espesor y anchura variable que se       emplean para recubrir superficies extensas.

·Los listones son piezas alargadas de poca        anchura, en algunos casos de madera maciza,    empleadas para rematar esquinas, rincones, para actuar como soportes en cajones, etc.

·Las molduras o perfiles son piezas algo más   anchas que los listones y más planas que estos, usadas como elemento decorativo en techos,   puertas, etc.

5 Fabricación manual con madera.Trazado y corte.

5.1 Medida y trazado de las piezas.

Generalmente, las piezas se fabrican a partir de un croquis.

 Trazar una pieza consiste en dibujarla sobre el tablero, chapa o listón a partir del que la vamos a fabricar, respetando las indicaciones que aparecen en el croquis.

Para que la form de las dimensiones de la pieza coincidan con las que aparecen en el croquis, tendremos que medir.

5.2 Marcado de las piezas.

Marcar una pieza consiste hacer sobre ella hendiduras y pequeños orificios para facilitar su fabricación.

Las herramientas que se emplean para marcar dependen del tipo de marca que queramos hacer y del material con el que se vaya a fabricar la pieza.

5.3 Sujeción de las piezas.

Para que podamos trabajar con seguridad y precisión sobre una pieza, por ejemplo para cortarla o para limarla, tendremos que sujetarla. Para ello emplearemos el tornillo de banco o los sargentos.

5.4 Herramientas de corte.

·         Caja de ingletes

·         Una caja de ingletes o ingletadora, es una herramienta de carpintería que se usa para guiar un serrucho o serrote y lograr obtener cortes de empalme angular en una tabla.

·         La forma más común de una caja de ingletes, es la que tiene 3 lados abiertos por arriba y a los extremos. Se fabrica lo suficientemente ancha para acomodar el grosor de las tablas que se vayan a cortar. Lleva ranuras en sus paredes que indican ángulos precisos, generalmente de 45 y 90 grados que sirven como guía de corte.

5.5 Corte con segueta.

1.                  Se elige el pelo más apropiado para el corte que se va a realizar.

2.                  Se coloca el pelo con los dientes mirando hacia fuera y hacia el mango.

3.                  Se sujeta la pieza que se va a cortar.

4.                  Se agarra la segueta con firmeza por el mango y se apoya el pelo de manera que quede perpendicular a la pieza.

5.                  Para cortes interiores a una pieza, se dibuja sobre ella la silueta que hay que recortar y se hace un agujero en cualquier punto interior con el taladro.Después se suelta uno de los extremos del pelo, se introduce dicho pelo por el agujero y se vuelve a apretar. Luego se comienza a cortar, teniendo cuidado de que, en todo momento, el pelo de la segueta esté perpendicular a la pieza.

5.6             Corte con el serrucho.

   Se fija la pieza al banco de trabajo, utilizando gatos o el tornillo de banco

1.      Se adopta la posición de adecuada, que debe ser cómoda y debe permitir sujetar la pieza con una mano y mover el serrucho con la otra.

2.      Se inicia el corte con la punta del serrucho inclinada hacia abajo y apoyando la parte más próxima a la empuñadura sobre el borde de la pieza que queremos cortar.

3.      Se corta con un movimiento de vaivén, presionando la hoja contra la pieza al avanzar y dejando de presionar al retroceder.

4.      Al final del corte, para evitar que la madera se astille, se sujeta la pieza por el extremo y se dan las últimas pasadas con suavidad.

6 Fabricación manual con madera. Desbastado.

Desbastar la madera es rebajarla para eliminar el material sobrante.

6.1 Cepillado.

Consiste en quitar virutas de una superficie de madera para nivelarla, reducir su espesor o alisarla. Se lleva a cabo con un cepillo de carpintero.

6.2 Limado.

Se emplea para eliminar las astillas de los cortes, corregir imperfecciones, ajustar el tamaño de la pieza, redondear las aristas, etc. Se lleva a cabo con las limas. Las limas que se emplean con la madera se llaman escofinas.

·Cómo limar.

1.      Se elije la lima más adecuada para el trabajo que se va a realizar.

2.      Se sujeta la pieza que se va a limar al banco de trabajo.

3.      Se sostine el mango de la lima con una mano y se apoya la palma de la otra mano en el extremo opuesto de la herramienta.

4.      Se dan sucesivas pasadas; la mano de delante dirige y presiona la lima contra la pieza durante el movimiento de avance.

5.      Se completa el trabajo con el lijado.

6.3 Lijado.

Se realiza a continuación del limado, para eliminar cantidades más pequeñas de material y consequir una superficie más lisa .

1.      Se corta un trozo de papel de lija, rasgándolo sobre el canto de una mesa. No se deben utilizar tijeras.

2.      Se monta el trozo de lija sobre un taco de madera.

3.      Se comienza a lijar con una lija áspera y se termina el trabajo con una lija fina. Al lijar, se ejerce una presión moderada y siempre de adelante hacia atrás, no en círculos.

6.4 Taladro.

Consiste en perforar la madera y se lleva a cabo con la barrena, el berbiquí, el taladro manual o la taladradora eléctrica, dependiendo de la madera, del grosor de la pieza y del tipo de orificio que queramos hacer.

7 Fabricación manual con madera. Uniones y acabados.

7.1 Encolado.

Se emplea cola de carpintero y se lleva a cabo de la siguiente manera:

1. Se elimina con una lija, las astillas y los restos de pintura de las superficies que vayamos a encolar y se quita el polvo.

2. Se extiende la cola uniformemente con una brocha o una espátula.

3. Se prensan las piezas con gatos y se eliminan los restos de cola con un trapo húmedo.

4. Se deja secar. Dependiendo de la cola que se utilice, puede tardar varias horas.

7.2 Pegado con cola termofusible.

Es una forma rápida pero no muy resistente.

1. Se enchufa la pistola de unión y se deja calentar durante cinco minutos.

2. Se introduce una barra de pegamento en la pistola.

3. Se aprieta el gatillo y se reparte la cola que sale por la boquilla, poniendo más o menos cantidad según las características de los materiales que se quieren unir.

7.3 Clavado.

Consiste en unir piezas mediante clavos.

1.      Se comprueba que la longitud y el grosor del clavo so los adecuados.

2.      Se clava la punta hasta la mitad del grosor de una de las piezas.

3.      Se colocan las piezas.

4.      Se termina de clavar y se deja secar.

7.4 Atornillado.

Consiste en unir piezas con tornillos.

1.      Se comprueba que la longitud y el grosor del tornillo son los adecuados.

2.      Se marca con un lápiz el punto donde irá el tornillo.

3.      Con un punzón o una pequeña barrena se inician los agujeros que recibirán los tornillos.

4.      Se empieza a enroscar el tornillo con la mano.

5.      Se continúa enroscando con el destornillador, haciendo girar en el sentido de las agujas del reloj.

·         Uniones de listones con escuadras de madera.

1.      Se sierra un cuadrado de contrachapado por la diagonal, para obtener dos escuadras de madera.

2.      Se colocan las escuadras a los listones que queremos unir y se sujetan con cuadros o tornillos

7.5 Ensambles.

Para  hacer una unión en ensamble, hay que realizar rebajes en las piezas de madera de modo que encajen y ajusten perfectamente.Este tipo de unión se refuerza con cola de carpintero.Existen muchos tipos de ensamble y cada uno de ellos cumple una finalidad.

7.6 Preparación de superficies.

Toda superficie necesita una preparación antes de aplicar sobre ella cualquier forma de acabado. Esta preparación consiste básicamente en alisar la superficie, limpiarla y tapar las grietas y hendiduras.

·         Defectos de la madera.

Las maderas, en ocasiones, presentan defectos, unas veces son malformaciones originales, y otras deben fallos en alguno de los procesos a los que han sido sometidas.

7.7 Pintado o barnizado.

1.      Se separa la superficie que se va a pintar o barnizar.

2.      Se aplica un tapaporos y se deja secar.

3.      Se lija la superficie hasta conseguir que esté lo más lisa posible.

4.      Se aplica la pintura o el barniz, utilizando un ppincel, una brocha o un rodillo, según el tamaño y la forma de la pieza que queremos pintar. La pintura o el barniz siempre se tiene que aplicar en la misma dirección

5.      Si es preciso se darán varias capas de pintura o barniz.

6.      Al terminar cerrar los botes de pintura o barniz y limpiar y secar los pinceles.

8 Trabajo de la madera con máquinas y herramientas.

Las máquinas herramienta son aparatos que permiten trabajar los materiales por medio de harramientas movidas por un motor.

8.1 Corte.

La madera suele cortarse mediante serrado, que se lleva a cabo con sierras de vaivén o circulares.

La segueta eléctrica se utiliza se utiliza para el corte de piezas en tableros finos.

La sierra de calar es una sierra de vaivén, con una hoja recta y corta.

La sierra circular se emplea para hacer cortes rectos en todo tipo de tableros.

8.2 Taladro.

Se lleva a cabo con la taladradora eléctrica.  

Antes de taladrar hay que asegurarse de que:

·         La máquina esté desenchufada.

·         La máquina que se va a taladrar esté bien sujeta.

·         La broca que se va a utilizar esté bien fija en el cabezal.

Tomadas estas precauciones....

1.      Se enchufa la máquina y se selecciona la velocidad con la que se va a taladrar.

2.      Se acerca la broca a la pieza y se comprueba que esté centrada.

3.      Se taladra, haciendo avanzar la broca lentamente.

8.3 Mecanizado.

El mecanizado consiste en arrancar partes del material para conseguir que la pieza tome la forma que se busca. Se consigue combinando un movimiento de giro con un desplazamiento en línea recta.

·Torneado. Se lleva acabo con un torno.

·Fresado. Se lleva a cabo con una fresadora.

8.4 Atornillado.

Se lleva a cabo con los destornilladores eléctricos, que van provistos de un motor que pueden girar en uno u otro sentido según se esté atornillando o desatornillando.

8.5 Lijado.

Se consigue con las lijadoras, que arrancan partículas muy finas de material. Las hay de distintos tipos:

·Las lijadoras excéntricas.

·Las lijadoras orbitales o vibratorias.

·Las lijadoras de cinta.

8.6 Seguridad en el uso de máquinas herramientas.

Aunque vienen provistas de dipositivos de seguridad, el uso de estas máquinas( en particular la sierra circular) supone un riesgo

Si vas a trabajar con una máquina eléctrica antes de enchufarla y de ponerla en marcha:

· Sujeta la máquina en un soporte y la pieza que vas a tratar.

· Asegúrate de que la herramienta cortante (hoja de sierra, cuchilla, broca, etc.) esté bien sujeta a su máquina.

· Ponte gafas de seguridad si la máquina produce virutas.

Una vez puesta en marcha la máquina:

· No trates de parar la máquina ni la pieza con la mano.

· No pongas la mano delante del filo de las herramientas.Las manos siempre deben colocarse detrás del filo.

· Evita los objetos que pueden salir proyectados.

9 Impacto ambiental de la obtención, uso y desecho de la madera.

9.1 Obtención de la madera.

A pesar de que se considera un material natural, la madera sufre una serie de transformaciones desde que se tala el árbol hasta que se llega a sus formas comerciales. Estas transformaciones son:

1.      Talado: Para talar los árboles, se utilizan máquinas especializadas, como las sierras mecánicas.

2.      Despiece y troceado: Se lleva a cabo en la serrería.

3.      Secado: Como la madera verde contiene una gran cantidad de agua, no se puede trabajar con las herramientas, ni tampoco se puede pintar o barnizar.

4.      Acabado y tratamientos: La mayoría de las maderas deben conservarse secas,  o completamente mojadas, para evitar el ataque de hongos, termitas y parásitos.

9.2Fabricación del papel.

1.      En primer lugar se tritura la madera y se mezcla con una gran cantidad de agua, para fabricar pasta de papel.

2.      Se añaden reactivos químicos a la pasta para blanquearla.

3.      Se reparte la pasta sobre una rejilla, para que se escurra el agua.

4.      Se pasa por unos rodillos calientes, que terminan de secarla y consiguen que tenga el espesor deseado.

5.      Se enrolla formando bobinas.

9.3 Impacto ambiental de la explotación de la madera.

La madera es un material renovable y biodegradable. Tanto ella como sus derivados se pueden renovar con facilidad. Sin embargo, la explotación de la madera se puede generar, entre otros, los siguientes problemas ambientales:

· La deforestación se produce cuando la cala es excesiva e incontrolada.

· Contaminación del agua y de el aire  por los productos químicos que usan las industrias papeleras en la producción y blanqueado del papel.