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ANÁLIS IS SOBRE L A F ACTIBIL IDAD DEL USO DE PALLETS DE MADER A PAR A SU REUTIL IZACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESPACIOS HABIT ABLES . TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO ARQUITECTO POR OPCION CURRICULAR PRESENTA CRISTIAN ACEVEDO ARCE ASESOR DE TESIS ING. ARQ. CAROLINA OLIVELIA HERNÁNDEZ SINODALES M. EN C. JOEL MELÉNDEZ CÓRDOBA ING. ARQ. EDUARDO NAVA CERDA ING. ARQ. NATANAEL JONATAN MUCIÑO MONTOYA M. EN D. JAIME GONZÁLEZ GARCÍA TECAMACHALCO, ESTADO DE MÉXICO, FEBRERO 2019 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD PROFECIONAL TECAMACHALCO Autorización de uso de obra Instituto Politécnico Nacional P r e s e n t e Bajo protesta de decir la verdad el que suscribe CRISTIAN ACEVEDO ARCE, manifestó ser autor (a) y titular de los derechos morales y patrimoniales de la obra titulada INVESTIGACIÓN SOBRE LA FACTIBILIDAD DE PALLETS DE MADERA PARA SU REUTILIZACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESPACIOS HABITABLES, en adelante “La Tesis” y de la cual se adjunta copia, por lo que por medio del presente y con fundamento en el artículo 27 fracción II, inciso b) de la Ley Federal del Derecho de Autor, otorgo a el Instituto Politécnico Nacional, en adelante EL IPN, autorización no exclusiva para comunicar y exhibir públicamente, total o parcialmente en medio digitales. “La tesis” por un periodo indefinido contado a partir de la fecha de la presente autorización, dicho periodo se renovara automáticamente en caso de no dar aviso expreso a “EL IPN” de su terminación. En virtud de lo anterior “EL IPN” deberá reconocer en todo momento mi calidad de autor de “La tesis” Adicionalmente, y en mi calidad de autor y titular de los derechos morales y patrimoniales de “La tesis”, manifestó que la misma es original y que la presente autorización no contraviene ninguna otorgada por el suscrito respecto de “La tesis”, por lo que deslindo de toda responsabilidad a EL IPN en caso de que el contenido de “La tesis” o la autorización concedida afecte o viole derechos autorales, industriales, secretos industriales, convenios o contratos de confidencialidad o en general cualquier derecho de propiedad intelectual de terceros y asumo las consecuencias legales y económicas de cualquier demanda o reclamación que puedan derivarse del caso. México, Ciudad de México a 28 de ENERO del 2019 Atentamente CRISTIAN ACEVEDO ARCE 1 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables P R Ó L O G O 2 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables D E D I C A T O R I A A mi padre por decirme que si cuando era necesario y que me demostró q nunca hay que rendirse a pesar de las circunstancias que nos sucedan y que no hay límite, solo nosotros mismos.A mi hermana que ha sido mucho más que una hermana y que gracias a eso, esto es posible y a mi hermano con el cual crecí y todo lo que vivimos no nos lastimo ni nos hizo daño sino más fuertes y mi otro hermano que nos supo orientar a pesar de cómo se dieron las cosas y demostró ser un hombre capas y maduro que no se dejó vencer. Y por supuesto a todos los amigos que me rodean, que siempre te dicen la verdad, que no los soportas en ocasiones pero que siempre tendrás recuerdos y experiencias vividas y que con eso nos formamos nuestro carácter. Y a toda las personas que he conocido incluso con los que he tenido problema ya que sin ellos no serían las cosas así. 3 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables AGRADECIMIENTOS Deseo expresar mi sincera gratitud a todas aquellas personas que con sus consejos, regaños y otras cosas fui creciendo y aprendiendo incluso con malas experiencias las cuales me dieron más fuerza y sabiduría para poder seguir con mis metas, objetivos y sueños. Así que a las personas que estuvieron conmigo en las experiencias buenas y malas muchas gracias e incluso con los cuales he tenido problemas y me han dicho que no puedo y que me han cerrado puertas, también muchas gracias ya que por eso me forje con más carácter. También quiero agradecer a muchos profesores que me han cambiado la vida con sus consejos y demás, incluyendo a muchos de la universidad que han sido los que marcaron mi estancia en esta misma y a los que forjaron mi adolescencia y pubertad. 4 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables P R E F A C I O “Me interesa el futuro porque es el sitio donde voy a pasar el resto de mi vida.” Woody Allen “Pies… para que los quiero si tengo alas para volar” Frida Kahlo 5 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables I N T R O D U C C I Ó N La investigación hace referencia a la problemática que existe con la generación de vivienda media con las características y especificaciones que son necesarias para su uso y construcción, además de la problemática que existe con el deshecho de las pallets de madera que son tiradas y abandonadas en ciertos lugares de las autopistas y el mal uso que le dan a estas. Para lo cual se pretende hacer u proyecto que satisfaga estos dos problemas a la vez. Esto se hace con el fin de crear un proyecto arquitectónico el cual cumpla con las características de habitabilidad y confort pero que sea aun costo accesible y que no pierda diseño y estética, así mismo se planea que sea de construcción rápida y sustentable. Esto con la finalidad de que a pesar de que es de bajo costo sea una vivienda de clase media y con muchas comodidades. En este proyecto se explica de forma literaria y grafica el proceso de construcción del prototipo en cual se pretende hacer la cimentación de concreto armado para que su elaboración sea más rápida y la parte estructural será del mismo material por las mismas razones pero lo que son muros interiores y exteriores serán de la madera procesada de las pallets la cual llevara un proceso de fabricación que nos permitirá construir estas viviendas en un menor tiempo y en un menor costo. Con esto solo nos enfocamos en el estudio de los componentes de la madera y el buen uso que requiere para la elaboración del proyecto, el cual incluye sus características físicas y químicas así como las especificaciones arquitectónicas que van desde la normatividad de los materiales hasta la normatividad arquitectónica que se requieren, tomando en cuenta todo el estudio que se realizó para su mayor aprovechamiento y beneficio. Así mismo se pretende alcanzar un proyecto el cual sea viable en su construcción y todo lo que implica para que sea aceptable en las familias mexicanas. 6 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables GENERALIDADES Minimalista En su ámbito más general, se refiere a cualquier cosa que haya sido reducida a lo esencial, despojada de elementos sobrantes. Acabados Es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. Planta Es la representación de un cuerpo (un edificio, un mueble, una pieza o cualquier otro objeto) sobre un plano horizontal. Se obtiene mediante una proyección paralela, perpendicular al plano proyectante horizontal, por tanto, sin perspectiva. Hormigón El hormigón o concreto es un material compuesto empleado en construcción formado esencialmente por un aglomerante al que se añade: partículas o fragmentos de un agregado, agua y aditivos específicos. Zapata Una zapata es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la estructura. Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la estructura y anclarla. Retroexcavadora Es una máquina que se utiliza para realizar excavaciones en terrenos. Es una variante de la pala excavadora. Talud A la pendiente de un muro, la que es más gruesa en el fondo que en la parte superior de éste, de modo que así resista la presión de la tierra tras él. Véase también Protección del talud y Estabilidad de taludes. 7 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Cimentación Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados. Cota Distancia vertical que indica la altura de un punto sobre una base de comparación. También llamado elevación. Encofrado Es el sistema de moldes temporales o permanentes que se utilizan para dar forma al hormigón u otros materiales similares como el tapial antes de fraguar. Armadura Se denomina armadura la estructura formada por un conjunto de piezas lineales (de madera o metálicas) ensambladas entre sí, que se utiliza para soportar la cubierta inclinada de algunos edificios. La disposición de la cubierta, a una dos, tres, cuatro o más aguas, influye lógicamente en la característica de la armadura que debe sostenerla. Frecuentemente las armaduras estructuralmente son celosías planas, aunque existen armaduras de otro tipo que no son celosías. Viguetas Cada una de las vigas cortas paralelas que sostienen las cargas de un suelo o techo, y que están sostenidas a su vez por vigas más largas, jácenas o paredes maestras. Solera Pieza de madera que se coloca horizontal en la parte superior de un muro en el mismo sentido de éste, y sobre el cual se apoya la estructura que soportará la techumbre. Esta pieza también es llamada durmiente. Por extensión llámese así a toda pieza de construcción puesta en forma horizontal y sobre la cual se asentarán otras piezas verticales. 8 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables ÍNDICE Prologo 1 Dedicatoria 2 Agradecimientos 3 Prefacio 4 Introducción 5 Generalidades 6 Índice 8 Planteamiento del Problema 9 Objetivos Generales 10 Objetivos Específicos 11 Metas e Hipótesis 12 Cuerpo del trabajo 1. Estado del Arte 14 2. Marco Histórico. 15 2.1. Historia de la Madera 2.2. Historia de las Pallets 2.3. Diseño 2.4. Reseña Histórica 2.5. El primer tratado de construcción 2.6. El Tramado Ligero 2.7. Egipto y Mesopotamia 2.8. La madera en la construcción. Primeros tratados 2.9. Aserraderos y maquinaria 2.10. De los tratados forestales y la calidad de la madera 2.11. El primer tratado de Tecnología de la Madera 2.12. La madera en los territorios de Ultramar 3. Marco Teórico 25 3.1. Características y propiedades de la madera 3.1.1. Propiedades de la madera 3.1.1.1. Propiedades físicas 3.1.1.2. Humedad 3.1.1.3. Densidad 3.1.1.4. Contracción e hinchamiento 9 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables 3.1.1.5. Dureza 3.1.1.6. Hendibilidad 3.1.1.7. Conductibilidad 3.1.1.8. Dilatación termina 3.1.1.9. Resistencia al corte 3.1.2. propiedades mecánicas 3.1.3. compresión y contracción 3.1.3.1. compresión perpendicular 3.1.3.2. compresión paralela 3.1.3.3. tracción perpendicular 3.1.3.4. tracción paralela 3.1.4. corte y flexión 3.1.4.1. corte 3.1.4.2. flexión 3.1.5. conservación 3.1.5.1. métodos de preservación 3.1.5.1.1. productos de conservación 3.1.5.1.2. carbonización 3.1.5.1.3. impregnación 3.1.5.1.4. kianización 3.1.5.1.5. cloruro de zinc 3.1.5.1.6. sulfato de cobre 3.1.5.1.7. alquitranado 3.1.5.2. proteger la madera antes del barnizado 3.1.5.3. condiciones y reparaciones de la superficie 4. Marco Jurídico 4.1. Reglamento de construcción del Distrito Federal 4.2. Normas oficiales referentes al medio ambiente (SEMARNAT) 4.3. El primer tratado de construcción 5. Metodología de Proyecto 41 5.1. Determinar un plan para el desarrollo en la elaboración del prototipo. 5.1.1. Proceso de elaboración 5.2. Obtención de pallets 5.2.1. Centros comerciales 5.2.2. Industrias 5.2.3. Periferia de autopistas (México-Querétaro) 5.2.4. Valuación de costos 5.3. Traslado 5.3.1. Camión Torton 5.3.2. Camionetas 5.3.3. Valuación de costos 5.4. Almacenamiento 5.4.1. Naves industriales 5.4.2. Lotes 5.4.3. Bodegas 5.4.4. Valuación de costo 5.5. Proceso de fabricación de los tableros de virutas orientadas - OSB 10 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables 5.5.1. Diseño del prototipo 5.5.1.1. Definición 5.5.1.2. Composición 5.5.1.3. Aplicaciones 5.5.1.4. Tipos 5.5.1.5. Dimensiones 5.5.1.6. Propiedades 5.5.2. Diagrama de producción 5.5.3. Despiece 5.5.4. Obtención de hojuelas 5.5.5. Silos húmedos 5.5.6. Secado de las hojuelas 5.5.7. Silos secos 5.5.8. Tamizado de las hojuelas 5.5.9. Encoladoras y mezcladoras 5.5.10. Formato mat o colchón 5.5.11. Prensado en caliente 5.5.12. Terminado de los Tableros OSB 5.6. Maquinaria 5.6.1. Equipos 5.6.2. Características de la resina 5.7. Estiba y almacenamiento del producto terminado 5.8. Traslado a sitio 5.9. Ensamblaje y colocación 5.9.1. Proceso constructivo de una Casa de Madera de Entramado Ligero 5.10. Calcular cuan factible es dicho plan tanto para la elaboración de OSB, como para el proyecto ejecutivo. 6. Desarrollo del Proyecto 6.1. Programa de Necesidades 71 6.2. Programa Arquitectónico 73 6.3. Diagrama de Necesidades 74 6.4. Partido Arquitectónico 75 6.5. Sistema Constructivo 6.5.1. Cimentación 77 6.5.2. Firma de Concreto 80 6.5.3. Muros 89 6.6. Proyecto Ejecutivo 93 7. Costos 7.1. Presupuesto Paramétrico 103 Conclusiones 104 Epilogo 106 Anexos gráficos 107 Bibliografía 112 11 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Sobre el margen de la autopista México-Querétaro, en el tramo de la caseta de Tepotzotlán al Puente Intermedio Vehicular de Coyote, se observa la acumulación y desperdicio de Pallets de madera. Provocando contaminación visual, ambiental, brote de enfermedades y la procreación de roedores y animales peligrosos. Con lo cual si no se atiende este problema con una solución práctica, sustentable y ecológica provocará enfermedades, el alza del precio de la madera, la escasez de madera, afectación en bosques y la proliferación de plagas y pestes. 12 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables OBJETIVOS GENERALES Desarrollar paneles modulares para la elaboración de un proyecto ejecutivo, bajo el conocimiento y resultados de la investigación, que permitan la construcción de espacios habitables en las zonas rurales o donde sean necesitadas. Desarrollar un plan de acción y un proyecto ejecutivo para la reutilización de las pallets, bajo el conocimiento y resultados de la investigación, que permitan la construcción de espacios habitables en las zonas rurales o donde sean necesitadas. 13 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables OBJETIVOS ESPECÍF ICOS Recopilar la información necesaria relacionada con el tópico de estudio, mediante el análisis de las propiedades y características de la madera para la utilización de estas en el proyecto. Analizar la información recopilada, seleccionándola y organizándola detalladamente, determinando así el alcance y las necesidades del proyecto. Determinar un plan para el desarrollo de los paneles modulares y en la elaboración de un proyecto ejecutivo. Calcular cuan factible es dicho plan tanto para la elaboración de paneles modulares como para el proyecto ejecutivo. Diseñar la guía mecánica de los paneles modulares y los planos ejecutivos con la información y las especificaciones necesarias. Elaborar las pruebas o correcciones necesarias con la finalidad de verificar que cumpla con las expectativas deseadas. 14 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables M E T A S Buscar información en libros, tesis, tratados, internet, entre otros; para la obtención del conocimiento de las propiedades y características de la madera de las pallets. Comparar los datos determinando la importancia y jerarquizando las necesidades del proyecto. Planificar los alcances de las fortalezas y oportunidades tanto como de las debilidades y amenazas. Elaboración del proceso de transformación y aplicación de los paneles; como de la elaboración del prototipo del proyecto ejecutivo. Estudio y análisis de los resultados arrojados de los prototipos. H I P Ó T E S I S Con lo cual propongo la reutilización de las pallets de madera como producto básico en la elaboración de un producto incremental, lo que sería un panel modular, para espacios habitables, como en la vivienda de interés social. 15 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables E S T A D O D E L A R T E 1 . E S T A D O D E L A R T E Las viviendas de madera, enfrentan el prejuicio de ser asociadas con viviendas precarias, debido al desconocimiento técnico de funcionarios y profesionales de la construcción, la escasez de materiales y de mano de obra calificada y la reticencia de los bancos a darles incentivos crediticios. Sin embargo, las casas de madera cuentan ya en México con una tecnología que garantiza confiabilidad constructiva, rapidez en la entrega, menores costos finales y alta calidad de terminación. La industria de la madera tiene en el presente, un mercado que lentamente gana terreno, tanto entre estratos de alto poder adquisitivo como en niveles medios. En los últimos años en diferentes zonas del país, se observa un incremento en la construcción de viviendas de madera, en particular las unifamiliares. La construcción de viviendas con panelería tipo sándwich, en comparación con construcciones tradicionales macizas poseen igual o mejor aislamiento térmico y una ganancia en la superficie aprovechable construida, por lo tanto, en comparación con otros materiales de la construcción tradicional, la madera es el mejor aislante térmico. Las cañerías se pueden colocar sin grandes trabajos de picados o estructuras de soportes, se colocan sencillamente dentro de paneles compuestos sin provocar debilitamiento en las estructuras. El grado de prefabricación reduce en forma sensible los plazos de finalización de obra. La vida útil de un edificio será influenciada de manera decisiva, por la posibilidad de este de adecuarse a nuevas funciones o usos. Realizar ampliaciones y modificaciones en casas modernas de madera es muy sencillo y económico, ya que no es necesario realizar trabajos importantes, costosos o molestos, siendo en construcciones en seco, sencillo el desplazamiento de paneles. Debido a que en México, la forma de construcción habitual de viviendas es la tradicional, con estructuras de hormigón o mampostería portante y cerramientos laterales de mampostería. 16 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables MARCO HISTÓRICO 17 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables HISTORIA DE LA MADERA La madera es un material duro y resistente que se produce mediante la transformación del árbol. Es un recurso forestal disponible que se ha utilizado durante mucho tiempo como material de construcción. La madera es uno de los elementos constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de sus viviendas y otras edificaciones. Pero para lograr un resultado excelente en su trabajabilidad hay que tener presente ciertos aspectos relacionados con la forma de corte, curado y secado.1 La madera es un material orgánico natural y con una estructura celular; se llama madera al conjunto de tejidos que forman el tronco, las Raíces y las Ramas, de los vegetales leñosos, excluidas de la corteza. Estas se clasifican en madera de confieras y madera frondosas. Las coníferas son especies pertenecientes al orden confiérales (Abetos, piceas, alerces, cedros, pinos, etc.) Que pertenecen a las gimnospermas. Las frondosas son especies leñosas pertenecientes a las angiospermas dicotiledóneas (robles, olmo, encina, etc.). La madera ha formado parte, total o parcialmente, de las edificaciones construidas por el hombre desde el mismo neolítico; antes de que el hombre contara con herramientas con suficiente capacidad de corte como para trabajar la madera (una herramienta con suficiente capacidad de corte no tiene que ser nada más complicado que un hacha de piedra, por ejemplo) es muy probable que ya empleara la madera como material de construcción de sus primeros refugios. En aquellos lugares donde los refugios o abrigos naturales no le proporcionaban la seguridad suficiente, el hombre comenzó a fabricarse chozas. Probablemente, uno de los primeros materiales utilizados para ello, si no el primero, serían las ramas de madera seca que recolectaría del suelo, junto con las ramas que podría desgajar por la fuerza de los árboles. Andando el tiempo, las hachas y cuchillos de piedra afilada le permitirían cortar troncos, cada vez más gruesos, y desbastarlos hasta conseguir un material de construcción cada vez más sólido.2 La madera fue el primer material de construcción de que dispuso el hombre. Además de usarla como combustible y como arma defensiva, la cabaña con estructura de madera y cubierta de ramas le proporcionó una defensa contra la intemperie. Luego la emplearía en la construcción de puentes y barcos. 1 http://www.arquba.com/monografias-de-arquitectura/la-madera-en-la-construccion/ 2 http://www.interempresas.net/Madera/Articulos/44265-Breve-historia-de-la-madera-como-material-de- construccion.html 18 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables La técnica de laminación relacionada con el uso decorativo de la madera es conocida por los egipcios desde el 3000 a. de C. Su carencia de maderas de calidad les llevaba a técnicas de enchapado y marquetería. Desde sus comienzos hasta el S XlX, la técnica del enchapado permaneció como de uso artesanal, ya que exigía un profundo conocimiento de la madera y un meticuloso trabajo de corte y encolado. Es en el S XlX, con la aparición de nuevos métodos de corte de chapas y, posteriormente, a comienzos del XX con la aparición de nuevas colas y adhesivos, cuando el tablero contrachapado, tal y como lo conocemos hoy hace su verdadera aparición. Este tablero se puede curvar fácilmente, adoptando casi, cualquier forma. La madera tanto maciza como laminada se empleó en la construcción de vehículos, aeronaves y en la construcción de barcos. Los agentes protectores, los nuevos adhesivos y pinturas surgidos con el desarrollo industrial de finales del S XlX y a lo largo del XX, le transformaron en un elemento duradero, fuerte y versátil.3 Historia de las Pallets Un palé (único término reconocido por la Real Academia Española). Palet o paleta es un armazón de madera, plástico u otros materiales empleado en el movimiento de carga ya que facilita el levantamiento y manejo con pequeñas grúas hidráulicas, llamadas carretillas elevadoras. El primero en emplearlo fue el ejército estadounidense para el suministro de sus tropas en Europa durante la Segunda Guerra Mundial. Las medidas más corrientes para la plataforma del palé son las siguientes (en milímetros): 800 x 1200 para todos los productos de gran consumo. El europalet o palé europeo estándar es un tipo específico de palé con estas medidas. Esta medida fue adoptada en Europa en detrimento del palé americano para aprovechar al máximo las medidas de las cajas de los trailers, que tienen un ancho de 2400. Con esta medida de palé se pueden poner a lo ancho de la caja dos palés en una dirección o tres en la otra. 1000 x 1200 para productos líquidos. Mal llamado palé americano, de forma correcta su nombre es ISOPALET. Y marginalmente: 600 x 800 utilizado en productos de gran consumo en sus dos variantes: madera y metálica. 600 x 1000 utilizado de forma menor para líquidos, que prácticamente está en desuso. 3 http://www.construmatica.com/construpedia/Madera 19 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Los industriales tienen a veces otros estándares o dimensiones específicas particularmente el sector químico. La dimensión 800 x 1200 es la más extendida en Europa aunque también es común la de 1000 x 1200. Palé de madera. Representa entre el 90% y 95% del mercado de palés. Actualmente, la normativa internacional obliga a tratar la madera que se destina a exportación. El palé puede, pues, perder su hegemonía en los transportes intercontinentales ya que sólo existen dos formas de tratamiento, ninguna de las cuales es sencilla de aplicar para grandes volúmenes: Aplicar calor a al menos 56º de temperatura durante 30 minutos. Fumigar mediante bromuro metílico.4 D i se ñ o Los materiales de embalaje de madera están fabricados generalmente de maderas sin tratar, con altos contenidos de humedad y de baja calidad, por lo que representan una vía de alto riesgo para la introducción y diseminación de plagas. En mayo del 2002, la FAO (Organización Mundial para la Alimentación y la Agricultura de la ONU), emitió regulaciones fitosanitarias de uso obligatorio para los materiales de embalaje de madera usados en transacciones comerciales a nivel internacional, su entrada en vigencia se estimó para el periodo comprendido entre marzo del 2002 y el primer semestre del año 2003. En esa fecha, la Comisión de Medidas Fitosanitarias de la FAO, creada en 1997, se reunió en Roma del 11 al 15 de mayo, contando con la participación de representantes de 117 países. En ese encuentro, alrededor de 90 países, incluidos los Estados Unidos, Canadá y Francia adoptaron las nuevas directrices internacionales, que obligan a los exportadores de materiales y de embalajes de madera a certificar que los mismos no contienen plagas dañinas o peligrosas, esos acuerdos buscan armonizar las regulaciones de los diferentes países. La norma se aplica a pallets, madera en estiba, jaulas, barriles, tablas para carga, calzas, bloques y cajones de madera y están excluidos en su totalidad los productos derivados de madera como son: madera contrachapada, tableros de partículas, tableros de fibra orientada, hojas de chapa que se han producido utilizando pegamentos, calor y presión o una combinación de los mismos; además se excluyen subproductos de producción de chapas que requieren procesamiento a altas temperaturas, serrín, viruta de madera en trozos menores de 6 mm de espesor. 4 http://www.maderiv.cl/historia-del-pallets.html 20 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Robert Griffin, coordinador de IPPC (Convention Internationale pour la Protection des Plantes), ha considerado que los acuerdos son de beneficio inmediato para el comercio y la industria naval y una protección a mediano plazo para los bosques del mundo; en el caso de Canadá y de los Estados Unidos, las directrices comenzaron a ser aplicadas a partir del 01 de junio del 2003. Más del 90 % de los pallets que se usan y se producen en el mundo están fabricados con madera. Las fibras de madera tanto en pallets como en materiales de embalaje representan el segundo uso más importante de las fibras de madera seguido del uso de la madera como combustible. El “World Trade Organization” estima que cerca de 1,1 billones de dólares en productos por hora se mueven por el mundo a través de aeropuertos y puertos y la mayoría del valor de este producto es transportado en pallets de madera, el Dr. Marshall S. White, miembro de ISO/TC 51/WG 2, considera que mejorando la eficiencia y los diseños de los pallets e identificando los materiales sustitutos, se ayudará a la conservación de los bosques. Los riesgos presentes en los embalajes de madera varían según la calidad, el acondicionamiento y el acabado de la madera; mientras más alto el grado de acabado y de acondicionamiento menos propenso está el embalaje a infectarse seriamente. Por mucho tiempo, se detectaron muchas enfermedades de plantas exóticas en embalajes, palets, cajas y otros tipos de aditamentos de madera. Recientemente, las inspecciones de embalajes de madera en cargamentos importados al Canadá han revelado la presencia de infestaciones de insectos exóticos, por ejemplo: Anoplophora chinensis, Anoplophora glabripennis, Ips typographus, Hylastes ater, Monochamussp, Trichoferus campestris y otras. Similarmente, la introducción del escarabajo de cuernos largos asiático (Anoplophora glabripennis), el insecto que ataca al pino y otras infestaciones exóticas que ahora están presentes en partes de Norteamérica, se pueden relacionar con los cargamentos de madera o en embalajes de madera internacionales introducidos de países que enviaron productos hacia allá. R e s e ña H i s t ór i ca . Pocos materiales poseen la capacidad de evocación de la madera. Durante miles de años el hombre la ha manipulado para que sirviera a sus necesidades y, aún en nuestros días, tipologías ancestrales continúan siendo válidas. La madera fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre para construcción de viviendas, herramientas para cazar, fabricación de utensilios, etc. Después fue uno de los materiales predilectos para la construcción de palacios, templos y casas desde el siglo XX a.c. y hasta el siglo XIV d.c.; donde al descubrirse nuevas 21 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables técnicas y materiales para la construcción, tales como el hormigón armado, el hierro, el cristal, el cartón, la fibra textil y todos los sustitutos de la madera, disminuyeron en gran medida el uso de esta. 5 Edad de la Madera fue Edad de la Madera incluso anterior a la Edad de Piedra, subsistiendo incluso hasta nuestros días. El uso de la madera además de facilitar armas para la guerra y la caza, le sirvió para construir sus primeras cabañas o tapar las entradas de sus cavernas, y sobre todo le permitió mantener encendidas las hogueras que se originaban por procesos naturales, hasta que en el Paleolítico descubrió el método de percusión de sílex para producir fuego artificialmente. La habilidad manual junto a la capacidad de observación le permitió desarrollar aptitudes encaminadas a transformar los materiales hasta el extremo de comenzar a fabricar herramientas compuestas. El uso de microbitos (pedazos de pedernal de borde cortante de 1 a 5 cm) clavados a un trozo de madera dieron lugar sobre el año 9000 a C. a la fabricación de las primeras sierras. Hasta el dominio de los metales, la madera incluso fue utilizada como material en las parcelas que hoy en día solo un metal puede ocupar en ese eslabón tecnológico. Un claro exponente de esto el uso durante el Neolítico de brocas de madera animadas mediante un taladro de arco. Fragmentos de pedernal, junto con arena lubricados con agua eran utilizados como abrasivo sobre la punta de la madera. El primer tratado de construcción Lo que precede, por supuesto, es fruto de la deducción y la conjetura. Nunca se ha encontrado ningún resto fósil de ninguna construcción en madera hecha por el hombre primitivo; la madera, al contrario que la piedra, no suele fosilizarse, y por eso del uso habitual de la madera como material de construcción sólo tenemos constancia explícita por la actividad actual de los (ya muy escasos) pueblos que siguen viviendo en la edad de piedra: es el caso de las diferentes etnias aborígenes del Amazonas, o de los papúes de Nueva Guinea. También es el caso de las construcciones celtas tradicionales, cuya construcción aún pervive en la tradición en algunos lugares de Galicia y Asturias. Aunque el celta es ya, un pueblo de la edad del cobre. El tratado más antiguo sobre construcción del que tenemos noticia data del siglo I a.C., y procede de la ya muy sofisticada civilización romana: Se escribió en pleno reinado de César Augusto, el fundador del imperio. Sobre el año 25 a.C. Marco Vitrubio, arquitecto e ingeniero romano, escribió un extenso tratado sobre arquitectura y técnicas de construcción en Roma. Lo tituló ‘De architectura’ y lo dedicó al emperador. Según este libro, la arquitectura descansa en tres principios: la Belleza (Venustas), la Firmeza (Firmitas) y la Utilidad (Utilitas) que es la base de la utilización y/o función de la arquitectura. La arquitectura se puede definir, entonces, como un equilibrio entre estos tres elementos, sin sobrepasar ninguno a los otros. No tendría sentido tratar de entender un trabajo de la arquitectura sin aceptar estos tres aspectos. Además de contener comentarios sobre astronomía, relojes de sol, técnicas de construcción y 5 http://www.arqhys.com/contenidos/madera-historia.html 22 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables materiales, la obra de Marco Vitrubio recoge las primeras descripciones sobre la composición, cualidades y usos de las madera, mostrando especial interés sobre la influencia de la época de corta en las características de la misma frente a los xilófagos. Las grandes ciudades de la antigüedad estaban formadas, sobre todo, por viviendas familiares de madera sin tratar. Aunque la imagen que tengamos de las civilizaciones antiguas (griegos, romanos, egipcios, persas) nos evoque suntuosos edificios de ladrillo, piedra o mármol, en realidad, en la arquitectura civil, las grandes ciudades de la antigüedad estaban formadas, sobre todo, por viviendas familiares de madera sin tratar. Esto, unido al hacinamiento y al uso habitual de leña para cocinar y calentarse hacía que los incendios fueran muy frecuentes, y que generasen como figura necesaria de la vida civil al bombero. El cuerpo de bomberos más antiguo de que se tiene noticia lo constituyó, durante el mandato de Julio César, un prohombre enriquecido con los alquileres llamado Marco Licinio Craso; aunque es muy probable que en la antigua Mesopotamia y en Egipto existieran precedentes más antiguos. La combustibilidad de la madera, en las condiciones antes descritas, hizo que, poco a poco, se fuera relegando su uso como material de construcción a favor del adobe, los ladrillos de arcilla cocida y, en construcciones de mayor entidad, la piedra y el mármol, los materiales más apreciados por su solidez y, este último, belleza. Famosa al respecto es la frase de César Augusto, quien dijo que había encontrado Roma hecha de ladrillo y la había dejado de mármol. Lo que no dijo es que Roma, antes de ser de ladrillo, había sido de madera. Recientemente, y gracias a los tratamientos a los que se la somete, la madera ha recuperado su buena fama como material de construcción fiable. Esta percepción negativa sobre la madera como material de construcción de alta peligrosidad ígnea se ha mantenido hasta nuestros días, en el ámbito de la Europa mediterránea, la heredera directa de los romanos. No así en los países del norte de Europa, especialmente los escandinavos, en los que la madera siempre ha sido el principal material de construcción, muy estimado por sus cualidades isotérmicas. Ni en los Estados Unidos, donde la madera fue desde el principio, y sigue siendo, el material de construcción más consumido. Recientemente, y gracias a los tratamientos a los que se la somete, la madera ha recuperado su buena fama como material de construcción fiable en la Europa Mediterránea, por esas mismas cualidades isotérmicas, su sostenibilidad y porque se ha demostrado su excelente comportamiento en caso de incendio las columnas de madera al sufrir un incendio no se colapsan, arrastrando al edificio que sustentan, sino que se ennegrecen y endurecen, con lo que evitan el derrumbe). Los dos métodos principales de construcción utilizados mundialmente hoy en día son: las casas de troncos y las casas prefabricadas de madera de entramado ligero. Al llegar la industrialización, se utiliza la estructura metálica de acero, combinando los materiales de madera, acero y hormigón o mortero. Las casas de troncos representan el estilo de construcción más antigua. Estas eran las casas típicas de escandinavos, rusos y pobladores de otras zonas del norte de Europa. Los colonizadores que emigraron al nuevo continente, a 23 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Sudáfrica, Nueva Zelanda y Australia, construyeron sus casas con este método. Allí donde había madera, se utilizaba para construir. Y donde no, como en algunas zonas de Asia, se sustituía por el bambú. Antigua pagoda de cinco plantas en Japón, construida íntegramente en madera. Al principio las casas de troncos estaban hechas por troncos de madera apilados horizontalmente y ensamblados en las esquinas del edificio. Cuando aparecieron los primeros aserraderos de madera, los constructores comenzaron a serrar los troncos por sus dos lados, para optimizar el uso de la materia prima y para estandarizar las medidas del material. A pesar de la madera aserrada, los nuevos métodos y la aparición de los nuevos materiales de construcción, la construcción de las casas de troncos no ha desaparecido, sino que contrariamente, se ha diversificado durante los años. Los constructores modernos de estas casas utilizan maquinaria sofisticada de control numérico. Tipos de construcción Actualmente las casas de troncos están diferenciadas según las siguientes clases: Casas de Madera - Prefabricadas de troncos naturales: el método más antiguo, pero tan valorizado como un muro de piedras. Casas de Madera - Prefabricadas de troncos cepillados: incluye numerosas formas y dimensiones. Casas de Madera - Prefabricadas de troncos torneados: versión moderna de las casas de troncos naturales. Pueden ser troncos con torneado recto o torneado cónico. Casas de Madera - Prefabricadas de troncos y métodos varios: Troncos verticales, imitaciones de troncos y métodos mixtos. El entramado ligero Las casas prefabricadas de entramado ligero tienen sus orígenes en el siglo XIX. Esta técnica es el fruto de la necesidad de construir rápidamente edificios nuevos, y de la disponibilidad de materiales de construcción industrializados y normalizados. La estructura está compuesta por tres componentes diferenciados, cada cual con su función particular: entramado, cerramiento y revestimiento. Este método hace posible la construcción de edificios de múltiples plantas, gran diversidad en los acabados y no conoce las limitaciones para la imaginación del arquitecto a la hora de diseñar el edificio. Actualmente, entre el 60 y el 80% de todas las viviendas que se construyen en países como Finlandia, Suecia, Austria, Estados Unidos y Australia, son de madera, y la gran mayoría de ellos son edificios de entramado ligero.6 6 http://www.interempresas.net/Madera/Articulos/44265-Breve-historia-de-la-madera-como-material-de- construccion.html 24 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables … Egipto y Mesopotamia El salto evolutivo más importante del hombre desde el punto de vista tecnológico es, después de la escritura sobre el 3.500 a C. la invención de la rueda. Pues bien, las ruedas más antiguas que han llegado hasta nosotros fueron halladas en tumbas de Mesopotamia fabricadas entre el 3000 y 2500 a C. estaban hechas con tres tablones unidos entre sí mediante tirantes de madera y el agujero del eje pertenecía al hueco natural dejado por un nudo saltadizo. La cultura egipcia además de transformar la rueda de madera maciza, en una rueda de cuatro radios, utiliza las cuñas de madera empapadas de agua para cortar grandes bloques de piedra introduciéndolas profundamente en las grietas. Pero si la madera acompañó al hombre en los albores de su existencia, cuando este comienza a desarrollar la tecnología mecánica, los primeros mecanismos fabricados también los realiza en madera. En la ciudad de Nimrud en Mesopotamia hacia el 800 a C. una polea de madera de morera se puede considerar como la pieza más antigua de este tipo. Es a Arquímedes (287-212 a.C.) a quien se le atribuye el invento de la rueda dentada, capaz de transmitir fuerza mediante engranajes con dientes de madera. ...la madera en la construcción. Primeros tratados. En cuanto a la madera en la construcción, esta ha formado parte total o parcialmente en edificaciones desde que el hombre se perfección en el manejo de las herramientas. En aquellos lugares donde los refugios o abrigos naturales no le proporcionaban la seguridad suficiente, el hombre comienza a fabricar sus casas utilizando materiales como piedra y madera. El tratado más antiguo sobre construcción que ha llegado hasta nosotros data del siglo I a.C. sobre el año 25 a. C. Marco Vitrubio, arquitecto e ingeniero romano, escribió un extenso tratado sobre arquitectura y técnicas de construcción en Roma. Su título De architectura se le dedica a Augusto. Este libro además de contener comentarios sobre astronomía, relojes de sol, técnicas de construcción y materiales, recoge las primeras descripciones sobre la composición, cualidades y usos de la madera, mostrando un especial interés sobre la influencia de la Época de corta y su influencia en las características de la madera frente a agentes xilófagos. También en las postrimerías del siglo I a.C, apareció el molino hidráulico, probablemente basado en la rueda de agua del mismo periodo. Sin embargo no es hasta el siglo XIII cuando la energía hidráulica es usada para aserrar madera. Sobre 1230 el arquitecto francés Villard de Honecourt hace una representación de la primera sierra hidráulica que ha llegado hasta nuestros días. La simplicidad del dibujo que realizó le acompañó con la lacónica frase: ´De este modo sierra una sierra por sí misma”. La construcción de grandes catedrales góticas requirió ingentes cantidades de madera para los trabajos de andamiaje y cimbrado, entre otros. Por esta razón la proliferación de aserraderos hidráulicos se extendió rápidamente. ...aserraderos y maquinaria En España las sierras hidráulicas están documentadas en fecha posterior. El primer documento que recoge la presencia de este tipo de sierras se incluye en el libro de Ambrosio de Morales titulado Antigüedades de las ciudades de España 25 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables fechado en Alcal· de Henares en 1575. En este libro se describe el aserradero situado en la villa de Trillo, movido por las aguas del río Cifuentes, haciendo extensiva la descripción a los mecanismos asociados de arrastre. Por su interés gráfico es necesario mencionar la representación de una sierra que recoge Suárez y Nóez publicado en 1783 en un tratado de máquinas de los mejores mecanismos de la Época en los principales países europeos. Pero es sin duda el aserradero del arsenal de La Habana, del que mayor información ha llegado hasta nuestros días. Francisco Calderón firma los planos del mecanismo de sierra alternativa en 1757. Fue el aserradero más importante de la España colonial. Estaba movido por la energía hidráulica procedente de un canal construido en el siglo XVI para el abastecimiento de aguas de la ciudad, conocido con el nombre de Zanja Real. Pero la energía hidráulica también fue usada para el taladrado de la madera. La obra de Salomón de Caus del siglo XVII Les raisons des forces mouvantes incluye una representación gráfica de la forma de taladrar troncos de madera destinados a la conducción de agua. ...de los tratados forestales y la calidad de la madera Hubo que esperar hasta el año 1773 para que se escribiese el primer tratado dedicado a temas forestales, Duhamel du Monceau el autor del amplio tratado del cuidado y aprovechamiento de los montes y bosques, corta, poda, beneficio, y uso de sus maderas y leñas. En la parte primera de esta obra registra en el capítulo primero la referencia de la descomposición de las maderas, reservando los siguientes para el estudio y experimentación sobre la calidad de la madera y su relación con el suelo donde creció. En estos capítulos también establece relaciones entre el uso de la madera y factores como edad, y estación. Puede considerarse como el primer tratado sobre el conocimiento de las principales maderas en construcción naval y civil, con las consideraciones oportunas sobre la influencia del medio, y los tratamientos selvícolas sobre la calidad de las maderas. Esta extensa obra versa sus conocimientos sobre una amplia base experimental, en ocasiones de mucho ingenio. Hasta esa fecha todas las referencias encontradas pueden considerarse dispersas o inconexas a la influencia del medio o de los tratamientos. Por su importancia y riqueza descriptiva, con anterioridad a esta obra, se ha localizado literatura española sobre algunas consideraciones relacionadas con la madera y usos. Uno de los documentos más antiguos probablemente sea el manuscrito que sobre carpintería se recoge en las ordenanzas de Granada de 1552. De distinta naturaleza, pero ya con una descripción exhaustiva se cita el manual de Bernardo Tinagero de la Escalera titulado ´De lo que ha de observar y reglas con las que se ha de hacer la fábrica de diez bajeles y dos Pataches en el puerto de la ciudad de La Habana (1713). ... el primer tratado de tecnología de la madera Pero es sin duda en el siglo XIX, cuando el conocimiento de la madera evoluciona más rápidamente. El primer tratado importante sobre la madera en lengua castellana, le desarrolla en 1880, el Ingeniero de Montes Eugenio Pí y Ravé. Escribe el libro Maderas de construcción civil y naval, en Él, ordenó sistemáticamente el contenido temático de la obra, comenzando por el estudio de la estructura anatómica de la madera. Dedica un capítulo completo a la física de la 26 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables madera, y por primera vez se aporta su compendio de valores referidos a las características mecánicas procedentes de la flora euroamericana y asiática. En sus trabajos la ausencia de normalización condiciona la comparación de sus resultados, pero es muy interesante hacer notar la diferenciación que hizo en las probetas ensayadas según la zona de procedencia del árbol (parte inferior del tronco, parte media del tronco, y ramas). De los once capítulos que consta su obra merecen la pena citar los dedicados a enfermedades y defectos de las maderas, conservación de maderas, en el que se recogen todos los sistemas de impregnación y protectores usados en la Época, el capítulo dedicado a las descripciones de las principales maderas de construcción y en especial la situación del mercado de la madera y los principales centros de producción y comercio en la ˙lima mitad del siglo XIX. La aplicación del vapor a trabajos forestales supone una reducción importante de los tiempos de corta, tronzado e incluso aserrado en monte. Una descripción de la primera máquina para apeo de árboles accionada por vapor (sierra Ransome) se recoge en este tratado. La evolución de la mecánica y los mecanismos aporta a la transformación y elaboración de la madera durante el siglo XIX avances significativos, que terminan por sentar las bases de los sistemas de alimentación, posicionamiento y corte de la maquinaria actual. También es este tratado se recogen las principales máquinas de elaboración de madera. Eugenio Pí y Ravé, antes de la publicación de este tratado pública la obra titulada ´Marcos de maderas para la construcción naval y civil, con el precio que tiene estas, y otros productos forestales en las principales provincias de España (1878). Con esta obra consiguió recoger todos los sistemas de pesas y medidas que se usaban en el siglo XIX en España para los marcos de maderas, describiéndolas haciendo uso de las distintas lenguas regionales. ...la madera en los territorios de Ultramar La presencia de España en territorios de Ultramar supone entre otros hitos el conocimiento, catalogación y descripción científica de animales y plantas. El ingeniero militar Nicolás Valdés realizó una labor encomiable, recogiendo en dos excelentes trabajos las características de las maderas de las Antillas y Filipinas. En 1858, publica en Manila la obra ´Descripción y resistencia de las maderas de construcción de las islas Filipinas. En ella describe 48 maderas y sus propiedades físicas y mecánicas. En 1866 publicó en Madrid un importante tratado sobre las maderas de las Antillas (Cuba, Santo Domingo y Puerto Rico) describiendo un total de 225 maderas. Es el ingeniero de montes Sebastián Vidal y Soler el que en 1880 realiza una exhaustiva descripción de las plantas leñosas silvestres y cultivadas observadas en la provincia de Manila. En este estudio describió las maderas más importantes de Filipinas, un total de 63, desde el punto de vista tecnológico, siendo completado con las características mecánicas obtenidas por el coronel de ingenieros Tomás Cortés.7 7http://www.infomadera.net/uploads/articulos/archivo_3559_11791.pdf?PHPSESSID=99395c8f781e698dec4 c51a22e838a37 27 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables MARCO teórico 28 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables La conservación de la madera. Desempeña un papel importante dentro de la construcción, es de suma importancia el conocer la manera de conservarla y tratarla de una forma eficaz para potenciar todas sus inigualables características es por ello a la hora de utilizarla en la construcción debemos conseguir reducir o evitar su deterioro. C AR A C T E R I S T I C AS Y P R O P I E D AD E S D E L A M A D E R A La madera es un material de origen orgánico. Es uno de los materiales más versátiles utilizado en diversas aplicaciones; desde muebles y objetos decorativos hasta elementos estructurales en la construcción de obras civiles. Es un recurso natural que podemos utilizar pero debemos ir renovando para garantizar la sostenibilidad de su uso y para la conservación del medio ambiente ya que los bosques desempeñan un papel fundamental en el ciclo del carbono minimizando los efectos adversos del cambio climático. La madera está constituida por componentes estructurales como la celulosa y lignina y componentes no estructurales como resinas, taninos, azucares, almidón y otros. Al hacer un corte transversal de un tronco de madera, se aprecia en la parte más externa, en la periferia, la zona que se llama Albura. Aquí los anillos de crecimiento son más separados, el color es más claro que en el centro, la madera en esta zona es menos dura, es la parte más reciente del árbol. La parte que es más interna, de color más oscuro, formada por anillos más juntos, de mayor dureza, se llama Duramen. Hay varios tipos de madera. Esencialmente podemos clasificarla en maderas duras, que son de lento crecimiento, y maderas blandas que son de rápido crecimiento lo que facilita su renovación (reforestación). Las maderas de baja densidad (hasta 0.5 gr/cm3) se conocen como coníferas. Las de alta densidad (mayor a 0.5 gr/cm3) se conocen como latifoliadas. La ventaja de las maderas de baja densidad es que se pueden impregnar con un preservante que garantiza su durabilidad. La madera al ser un producto natural, de origen vegetal, está sujeta a la descomposición por parte de microorganismos tales como bacterias y hongos o daños por parte de insectos, por tal razón es importante darles un tratamiento de preservación que evite su deterioro. Estos organismos que utilizan la madera como alimento se llaman Xilófagos (Fago: que come Xilo: madera) La madera utilizada en Inmunizadora SERYE S.A. es madera de pino pátula que pertenece a las coníferas. Esta madera proviene de bosques reforestados para uso industrial. 29 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables PROPIEDADES DE LA MADERA · Resistencia: especialmente cuando los esfuerzos son paralelos a la dirección de la fibra. · Flexibilidad: sobre todo en maderas blandas lo que permite darle curvatura. Esto es una ventaja cuando se trabaja con madera laminada. · Aislante térmico, eléctrico y acústico. · Baja relación peso/resistencia. · Facilidad para ser trabajada (corte, cepillado, unión con tornillos, clavos, adhesivos). · Mayor resistencia para colapsar ante el fuego que una estructura de metal. Si la madera es inmunizada esta resistencia es todavía mayor. Propiedades Físicas de la Madera Propiedades físicas Las propiedades de la madera dependen, del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco. Humedad La madera contiene agua de constitución, inerte a su naturaleza orgánica, agua de saturación, que impregna las paredes de los elementos leñosos, y agua libre, absorbida por capilaridad por los vasos y traqueidas. Como la madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre desaparece totalmente al cabo de un cierto tiempo, quedando, además del 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 al aire. 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 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 ha convenido en referir los diversos ensayos a una humedad media internacional de 15 por ciento. La humedad de las maderas se aprecia, además del procedimiento de pesadas, de probetas, húmedas y desecadas, y el colorimétrico, por la conductividad eléctrica, empleando girómetros eléctricos. Estas variaciones de humedad hacen que la madera se hinche o contraiga, variando su volumen y, por consiguiente, su densidad. Densidad La densidad real de las maderas es sensiblemente igual para todas las especies, aproximadamente 1,56. La densidad aparente varía no solo de unas especies a 30 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables otras, sino aún en la misma con el grado de humedad y sitio del árbol, y para hallar la densidad media de un árbol hay que sacar probetas de varios sitios. Como la densidad aparente comprende el volumen de los huecos y los macizos, cuanto mayor sea la densidad aparente de una madera, mayor será la superficie de sus elementos resistentes y menor el de sus poros. Las maderas se clasifican por su densidad aparente en: - Pesadas, si es mayor de 0.8. - Ligeras, si está comprendida entre 0.5 y 0.7. - Muy ligeras, las menores de 0.5. Contracción e Hinchamiento 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 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 desecación que agrietan y alabean la madera. 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 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 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 sequedad y humedad, dejando espacios necesarios para que los empujes que se produzcan no comprometan la estabilidad de la obra. Dureza La dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavar, etc. 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 corazón tiene mayor resistencia que la de albura: la crecida lentamente obtiene una mayor resistencia que la madera que crece de prisa. Por su dureza se clasifican en: - Muy duras; ébano, serbal, encina y tejo. - Bastante duras; roble, arce, fresno, álamo, acacia, cerezo, almendro. - Algo duras; castaño, haya, nogal, peral. 31 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables - Blanda; Abeto, alerce, pino, sauce. - Muy blandas; tilo, chopo. Hendibilidad 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. Como madera muy hendible se acostumbra citar el castaño, como madera hendible, el roble, y como madera poco hendible, el carpe. Conductividad La madera seca es mala conductora del calor y electricidad, no así cuando está húmeda. 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 térmicos en los pavimentos y paredes. Dilatación térmica El coeficiente de dilatación lineal de la madera es muy pequeño, pudiendo ser despreciado. Duración La duración de la madera varía mucho con la clase y medio. A la intemperie, y sin impregnar depende de las alternativas de sequedad y humedad: el roble dura 100 años: álamo, sesenta a noventa años; pino, alerce, cuarenta a ochenta años; sauce dura treinta años. Se admite como duración media de la madera enterrada la de diez años.8 Resistencia a la Tracción: La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción, su uso en elementos sometidos a este esfuerzo sólo se ve limitado por la dificultad de transmitir a dichos elementos los esfuerzos de tracción. También influye el carácter anisótropo de la madera, siendo mucho mayor la resistencia en dirección paralela que en perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose la madera como un material frágil. La resistencia no estará en función del peso específico. 8 http://www.entradas.zonaingenieria.com/2009/07/propiedades-fisicas-de-la-madera.html 32 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Resistencia al Corte: Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras; perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste. Resistencia a la Flexión: Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras. Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez. Elasticidad: El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. Este valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas. Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse. PROPIEDADES MECANICAS COMPRESION Y TRACCION Compresión Perpendicular al grano: La madera se comporta a manera de un conjunto de tubos alargados que sufriera una presión perpendicular a su longitud; sus secciones transversales serán aplastadas y, en consecuencia, sufrirán disminución en sus dimensiones bajo esfuerzos suficientemente altos. Compresión Paralela al grano: La madera se comporta como si el conjunto de tubos alargados sufriera la presión de una fuerza que trata de aplastarlos. Su comportamiento ante este tipo de esfuerzos es considerado dentro de su estado elástico, es decir, mientras tenga la capacidad de recuperar su dimensión inicial una vez retirada la fuerza. 33 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Tracción Perpendicular al grano: Es asumida básicamente por la lignina de la madera que cumple una función cementante entre fibras. La madera tiene menor resistencia a este tipo de esfuerzo en relación con otras solicitaciones. Tracción Paralela al grano La madera tiene resistencia a la tracción paralela a las fibras, debido a que las uniones longitudinales entre las fibras son de 30 a 40 veces más resistentes que las uniones transversales. CORTE Y FLEXION Corte o Cizallamiento El corte o Cizallamiento de la estructura interna de la madera es semejante al comportamiento de un paquete de tubos que se hallan adheridos entre ellos; por esta razón, en el caso de “corte o Cizallamiento paralelo al grano”, el esfuerzo de corte es resistido básicamente por la sustancia cementante, es decir, la lignina, mientras que el esfuerzo de corte o Cizallamiento perpendicular al grano”, son fibras las que aumentan la resistencia al Cizallamiento. La madera es mucho más resistente al corte perpendicular que al corte paralelo. Flexión El comportamiento en flexión de una pieza de madera combina, simultáneamente, los comportamientos a tracción, compresión y corte, repitiéndose los mismos fenómenos anteriormente descritos. La madera es un material particularmente apto para soportar tracción y comprensión paralela, debido a su alta capacidad por unidad de peso. CONSERVACIÓN Uno de los mejores modos de conseguir una gran durabilidad de la madera es utilizar maderas que por su Naturaleza ya aportan gran durabilidad para retrasar el proceso de Degradación de la madera. Sin embargo, por muy adecuada que sea dicha madera, no existen maderas totalmente resistentes a la degradación, por tratarse de un Material biológico y natural que tarde o temprano terminará descomponiéndose. 34 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Otra forma de favorecer la conservación de la madera es mejorar el diseño de Las piezas de madera para que sufran lo menos posible las agresiones del Medio ambiente, como proteger las zonas de madera con aleros amplios, evitar el contacto directo de la madera con El suelo, o utilizar materiales intermedios entre el suelo y la madera como separadores metálicos o de otros materiales menos degradables. En cualquier caso, el método más eficiente para proteger la madera es La preservación, proceso por medio del cual se le adiciona un compuesto o elemento químico a la madera, que la vuelve tóxica para los agentes de biodeterioro. Métodos de Preservación Productos de Conservación Siendo casi siempre la causa de la destrucción de la madera apeada el ataque por Organismos vegetales o Animales, ésta se conservará, tanto más cuanto se procure no sea un medio favorable para que aquellos se desarrollen a sus expensas, siendo el apeo en invierno, el desaviado y desecación, medios muy eficaces para su buena conservación. No obstante, cuando las maderas hayan de permanecer bajo tierra o agua, se recurre al empleo de diversas Sustancias antisépticas para protegerlas. Carbonización La carbonización superficial de las maderas que como los postes, estacas, pilotes, etc. Hayan de estar hincados en El terreno, es de escasa eficacia, por destruirse solamente Los hongos, pudiendo penetrar otros por las grietas, teniendo que recurrir después a las pinturas o impregnaciones. Pinturas Es la protección menos duradera por ser arrastrada por el agua y mecánicamente. Se preparan con Aceite de linaza, alquitrán de hulla y petróleo, alquitrán de madera, solo o mezclado con resinas, asfaltos, cal apagada y los Compuestos de flúor. Las pinturas y Revestimientos hidrófugos deben ser aplicados a la madera bien seca, pues de lo contrario, al quedar aprisionada La humedad, la madera se pudre. Impregnación Consisten en sumergir las maderas en disolución de diversos productos, los cuales penetran por los vasos de la superficie a la presión ordinaria, y en el interior, mediante el vacío y presión. 35 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Kianización Emplea El cloruro mercúrico o sublimado disuelto en Agua al 2%, para impregnaciones superficiales de postes y traviesas. Dada su toxicidad no se puede emplear en maderas para interiores, y es de manipulación peligrosa. Esta Sal, como las siguientes, tiene el inconveniente de que son arrastradas por el agua, perdiendo su eficacia con el tiempo. Se ha perfeccionado añadiéndole Fluoruro sódico, con lo que se preparan disoluciones mezcladas en la proporción del 1%, sumergiendo 8 días La madera de pino. Cloruro de cinc Tiene el inconveniente de ser Higroscópico, reteniendo La humedad y descomponiéndose por esto la medra. Sulfato de cobre El 1.5% se emplea para inyectar los troncos recién cortados. Alquitranado El alquitrán de hulla se aplica para la conservación, de las maderas porque contienen Fenol y Naftalina. La impregnación se hace a presión, para que pueda penetrar bien, recibiendo los procedimientos distintos nombres según la forma de operar. Proteger la Madera antes del Barnizado Para la correcta Conservación de la madera, sobre todo aquella que vaya a estar expuesta a la intemperie, es necesario aplicar un tratamiento que de forma preventiva la proteja frente a la humedad, los insectos y los hongos destructores. El producto recomendado es Xylazel Fondo. Se aplica superficialmente a brocha o pistola sobre todo tipo de maderas nuevas o antiguas previamente decapadas antes del barnizado o pintado. Xylazel Fondo es un producto protector incoloro de gran fluidez que penetra en la madera impermeabilizándola frente a la humedad. Sus principios activos insecticidas y fungicidas, le confieren a la madera tratada una excelente resistencia frente al ataque de carcomas y hongos del azulado. El proceso de tratamiento así como los posibles acabados decorativos se describen a continuación. 36 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables Marco Jurídico 37 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables REGLAMENTO DE CONSTRUCCIÓN DEL DISTRITO FEDERAL CAPITULO V ALINEAMIENTO CAPITULO II DE LA OCUPACION Y DEL VISTO BUENO DE SEGURIDAD Y OPERACION DE LAS CONSTRUCCIONES TITULO QUINTO PROYECTO ARQUITECTONICO CAPITULO I REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO ARQUITECTONICO CAPITULO II REQUERIMIENTOS DE HABITABILIDAD Y FUNCIONAMIENTO CAPITULO IV REQUERIMIENTOS DE COMUNICACION Y PREVENCION DE EMERGENCIAS SECCION PRIMERA CIRCULACIONES Y ELEMENTOS DE COMUNICACION SECCION SEGUNDA PREVISIONES CONTRA INCENDIO CAPITULO VI INSTALACIONES SECCION PRIMERA INSTALACIONES HIDRAULICAS Y SANITARIAS SECCION SEGUNDA INSTALACIONES ELECTRICAS SECCION TERCERA INSTALACIONES DE COMBUSTIBLES 38 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables TITULO SEXTO SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES CAPITULO I DISPOSICIONES GENERALES CAPITULO III CRITERIOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL CAPITULO IV CARGAS MUERTAS CAPITULO V CARGAS VIVAS CAPITULO VIII DISEÑO DE CIMENTACIONES CAPITULO III MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION CAPITULO IV MEDICIONES Y TRAZOS CAPITULO V EXCAVACIONES Y CIMENTACIONES 39 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables El primer tratado de construcción Lo que precede, por supuesto, es fruto de la deducción y la conjetura. Nunca se ha encontrado ningún resto fósil de ninguna construcción en madera hecha por el hombre primitivo; la madera, al contrario que la piedra, no suele fosilizarse, y por eso del uso habitual de la madera como material de construcción sólo tenemos constancia explícita por la actividad actual de los (ya muy escasos) pueblos que siguen viviendo en la edad de piedra: es el caso de las diferentes etnias aborígenes del Amazonas, o de los papúes de Nueva Guinea. También es el caso de las construcciones celtas tradicionales, cuya construcción aún pervive en la tradición en algunos lugares de Galicia y Asturias. Aunque el celta es ya, un pueblo de la edad del cobre. El tratado más antiguo sobre construcción del que tenemos noticia data del siglo I a.C., y procede de la ya muy sofisticada civilización romana: se escribió en pleno reinado de César Augusto, el fundador del imperio. Sobre el año 25 a.C. Marco Vitrubio, arquitecto e ingeniero romano, escribió un extenso tratado sobre arquitectura y técnicas de construcción en Roma. Lo tituló ‘De architectura’ y lo dedicó al emperador. Según este libro, la arquitectura descansa en tres principios: la Belleza (Venustas), la Firmeza (Firmitas) y la Utilidad (Utilitas) que es la base de la utilización y/o función de la arquitectura. La arquitectura se puede definir, entonces, como un equilibrio entre estos tres elementos, sin sobrepasar ninguno a los otros. No tendría sentido tratar de entender un trabajo de la arquitectura sin aceptar estos tres aspectos. Además de contener comentarios sobre astronomía, relojes de sol, técnicas de construcción y materiales, la obra de Marco Vitrubio recoge las primeras descripciones sobre la composición, cualidades y usos de las madera, mostrando especial interés sobre la influencia de la época de corta en las características de la misma frente a los xilófagos. Aunque la imagen que tengamos de las civilizaciones antiguas (griegos, romanos, egipcios, persas) nos evoque suntuosos edificios de ladrillo, piedra o mármol, en realidad, en la arquitectura civil, las grandes ciudades de la antigüedad estaban formadas, sobre todo, por viviendas familiares de madera sin tratar. Esto, unido al hacinamiento y al uso habitual de leña para cocinar y calentarse hacía que los incendios fueran muy frecuentes, y que generasen como figura necesaria de la vida civil al bombero. El cuerpo de bomberos más antiguo de que se tiene noticia lo constituyó, durante el mandato de Julio César, un prohombre enriquecido con los alquileres llamado Marco Licinio Craso; aunque es muy probable que en la antigua Mesopotamia y en Egipto existieran precedentes más antiguos. La combustibilidad de la madera, en las condiciones antes descritas, hizo que, poco a poco, se fuera relegando su uso como material de construcción a favor del adobe, los ladrillos de arcilla cocida y, en construcciones de mayor entidad, la piedra y el mármol, los materiales más apreciados por su solidez y, este último, belleza. Famosa al respecto es la frase de César Augusto, quien dijo que había 40 IPNESIA Análisis sobre la factibilidad del uso de pallets de madera para su reutilización en la construcción de espacios habitables encontrado Roma hecha de ladrillo y la había dejado de mármol. Lo que no dijo es que Roma, antes de ser de ladrillo, había sido de madera. Esta percepción negativa sobre la madera como material de construcción de alta peligrosidad ígnea se ha mantenido hasta nuestros días, en el ámbito de la Europa mediterránea, la heredera directa de los romanos. No así en los países del norte de Europa, especialmente los escandinavos, en los que la madera siempre ha sido el principal material de construcción, muy estimado por sus cualidades isotérmicas. Ni en los Estados Unidos, donde la madera fue desde el principio, y sigue siendo, el material de construcción más consumido. Recientemente, y gracias a los tratamientos a los que se la somete, la madera ha recuperado su buena fama como material de construcción fiable en la Europa Mediterránea, por esas mismas cualidades isotérmicas, su sostenibilidad y porque se ha demostrado su excelente comportamiento en caso de incendio las columnas de madera al sufrir un incendio no se colapsan, arrastrando al edificio que sustentan, sino que se ennegrecen y endurecen, con lo que evitan el derrumbe). Los dos métodos principales de construcción utilizados mundialmente hoy en día son: las casas de troncos y las casas prefabricadas de madera de entramado ligero. Al llegar la industrialización, se utiliza la estructura metálica de acero, combinando los materiales de madera, acero y hormigón o mortero. Las casas de troncos representan el estilo de construcción más antigua. Estas eran las casas típicas de escandinavos, rusos y pobladores de otras zonas del norte de Europa. Los colonizadores
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