Los ensambles de Madera: Creación y diseño a partir de la unión

Por: Jorge Andrés Victoria P. / Diseñador industrial

Sierras y Equipos

La madera –junto con los huesos y los tendones– fue uno de los primeros materiales usados por el ser humano para modificar su entorno. Durante el Paleolítico fue un  recurso vital y muy apreciado por su alta disponibilidad natural y por su facilidad para ser transformada tras procesos de corte y talla con piedras de sílex y calizas, con brocas de madera animadas por arco, y la posibilidad de ser unida empleando como pegamento, cola de colágeno de huesos animales.

Pero no es sino hasta la edad de los metales –en la que aparecen herramientas hechas en bronce, cobre y luego hierro, más duras, filosas, resistentes e idóneas para el trabajo de la madera– cuando se da el primer progreso técnico significativo en materia de uniones y ensambles, no sólo desde la perspectiva de una mejor realización del corte y la talla del material, sino también por el surgimiento de los herrajes metálicos, las bisagras, los clavos y tornillos, entre otros.

A partir de uniones y ensambles, desde el inicio de los tiempos, aparecen obras magníficas como por ejemplo, el navío o barca funeraria del Faraón Keops, de 43 metros de largo, que data del año 2.500 a.C, que fue descubierta en 1954 y que sólo con cuerdas, nudos y amarres –a pesar de las limitaciones técnicas de la época– logró ser perfectamente navegable.

Finalmente y luego de milenios experimentando y aprovechando la madera, el hombre ha estandarizado hoy, al menos cuatro categorías de ensambles para la fabricación de estructuras con el valioso recurso natural.

 

Aunque en el campo de las obras con madera, cada proyecto tiene características particulares que llevan a considerar distintas soluciones en materia de uniones y de las que es necesario conocer sus debilidades y fortalezas; en esta ocasión la sección ‘Paso a paso’ se ocupará de los ensambles básicos, específicamente de los de tipo caja y espiga, media madera y finger joints.

 

Las uniones o ensambles son elementos estructurales que ayudan a soportar las cargas y esfuerzos (tensión, compresión, torsión y flexión) en dos piezas que trabajan juntas. En la madera pueden clasificarse en dos tipos:

las usadas para unir una tercera pieza de madera –como tarugos, cuñas y galletas entre otros–, y las uniones de dos piezas interconectadas a través de complementación física de las formas geométricas; es decir, la unión de una pieza que presenta una geometría “macho” positiva que se conecta y complementa con otra de geometría “hembra” negativa.

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En la mayoría de las ocasiones se asegura el ensamble con pegamento para obtener mayor solidez, estabilidad y durabilidad.

Los dos tipos de uniones ofrecen grandes prestaciones técnicas y de durabilidad, de allí que sean y hayan sido aplicadas en la construcción arquitectónica de los ensambles de robustas vigas y columnas de madera; hecho que es visible en algunos templos japoneses construidos siglos atrás sin ningún tipo de clavo o tornillo y que incluso han soportado terremotos sin colapsar. De igual manera se han utilizado en la fabricación de estilizadas piezas de mobiliario como la silla Klismos, de origen griego, y fabricada entre los siglos VIII y VI a.C. a partir de ensambles madera – madera tipo caja y espiga pasante, entre otros.

Uniones básicas: Características y variaciones

En el presente texto abordaremos los tres tipos de uniones básicas mencionadas: caja y espiga, medio madera y finger joints, comúnmente usadas en el diseño de estructuras arquitectónicas y de mobiliario, información que le permitirá al lector saber su funcionamiento, casos de uso y algunas variaciones para sumarle calidad a los proyectos que las incluyan.

Vale señalar que  tips para su realización se aplicarán y apropiarán posteriormente en el artículo de ‘Taller’ de la presente edición, en el proyecto de construcción de la mesa ‘Morocco’.

Previo, es importante explicar que al maquinar dos piezas de madera para que encajen perfectamente entre ellas, la fricción es la que juega el papel clave de ayudar a mantener las dos o más partes unidas a fin de que los ensambles no dependan únicamente de la fuerza de adhesión del pegamento.

Adicional, la forma de las uniones del mueble a construir son las que imposibilitan el movimiento en una o varias direcciones, lo que, en combinación con un buen diseño estructural, permite que se redistribuyan las cargas para obtener una pieza fuerte y resistente. En esta instancia, la precisión en el corte y ensamble es una condición obligada que exige el manejo de las tolerancias mínimas entre piezas para dejar sólo el espacio necesario que sea ocupado por el pegamento.

También es importante anotar que cuando las partes de madera en este tipo de uniones, se entrelazan, cada una se beneficia de la fuerza del grano de la otra, y que dichas uniones permiten que la madera de ambas partes se contraiga y expanda junta, lo que previene agrietamientos y/o deformaciones en el mueble terminado; algo que no sucede al unir dos materiales distintos a la madera ni al empatar, con la madera, elementos como tornillos cuyo coeficiente de dilatación térmica es diferente.

Como ventajas adicionales de los ensambles está que tienen una intensión que va más allá de lo funcional y que comprende lo estético y “cosmético” al visibilizar, de forma cálida y agradable, el contraste del grano, la diferencia de tono y la combinación de formas geométricas entre las piezas unidas.

Estos tres ensambles –la base del trabajo que desarrollará el proyecto XXX–  garantizan una alta precisión en el ajuste, una interesante complejidad de las uniones, la posibilidad de elegir el tipo ideal para resolver necesidades constructivas específicas, y detalles elegantes y sofisticados que se convierten en el foco de atención para ser exhibidos en el producto final; lo que no pasa con las uniones metálicas, como el tornillo, cuya presencia es casi de obligatorio ocultamiento a la vista.

  • Tipo caja y espiga

Ensamble básico con el cual la mayoría de trabajadores de la madera están familiarizados; se considera uno de los más antiguos y es también reconocido por su gran resistencia y prestaciones estructurales.

Esta unión puede adaptarse a una gran variedad de circunstancias aunque también es importante advertir que –para nuestro proyecto– presenta un alto grado de dificultad constructiva dado que pocas herramientas y procesos permiten cortar, ágilmente, pequeños agujeros rectangulares, ya que la mayoría de herramientas, por su forma circular, dejan esquinas redondeadas del radio de la fresa o broca.

Para resolver este inconveniente es posible usar una broca de cincel hueco (cuya compra requiere una inversión monetaria) cuya forma cuadrada la hace idónea para la labor; también podemos dar manualmente, a las terminaciones redondeadas, el acabado en ángulo recto con el uso del formón, aunque esta labor demanda práctica y tiempo para que el ebanista desarrolle la habilidad y experiencia para realizarla.

Otra solución –muy usada en técnicas de fabricación digital y equipos CNC– es taladrar cuatro agujeros en cada esquina de la caja (véase imagen 1) para dar espacio y que las esquinas rectas de la espiga entren en la caja; sin embargo, no se obtiene con ella un acabado muy preciso ni elegante, por eso no se recomienda en uniones tipo caja y espiga pasante o en lugares muy visibles pero este juicio dependerá de la estética que se quiera para el objeto.

Imagen 1

Unión con caja abierta.

Unión de espiga.

Tipo medio madera

Las uniones a media madera constan de una amplia ranura –comúnmente con profundidad de la mitad del calibre de nuestro material  (calibre ÷ 2 = profundidad de la ranura)– esta atraviesa de un lado a otro del ancho del pieza. Es una unión tipo marco de baja complejidad que resulta una buena elección para ensambles rápidos y resistentes; también presenta dos superficies de contacto amplias para una fuerte cohesión del pegamento.

Entre sus variaciones hay cambios en el ángulo que forman las piezas, el lugar donde se ubican las ranuras (extremo, centro, etc.) y la cantidad de piezas que pueden intersectarse en la unión, pudiendo lograr hasta ensambles de tres partes (unión a un tercio de madera).

Media madera en cruz

Esquina a media madera

Media madera en angulo

Tipo finger Joint

Unión visualmente atractiva que se utiliza con frecuencia en funciones decorativas y para unir esquinas a 90°, sus múltiples “dedos” entrelazados generan una amplia área de contacto para el pegamento que mantendrá las dos piezas juntas, haciéndola muy fuerte y resistente.

Su fabricación puede ser relativamente rápida y fácil se realizan los cortes en una escuadradora con la ayuda de con algún dispositivo que asegure un seccionado preciso y uniforme; también se recomienda el uso de una sierra dado del ancho exacto de cada diente.

Claro que podemos recurrir a otras máquinas y equipos para ayudarnos a fabricar estas uniones, como una ruteadora, sierra sin fin o formones, pero siempre hay que recordar que la precisión es la clave para la apariencia y funcionalidad de las uniones.

De otro lado, para variar la forma tradicional del finger joint es posible Intercalar distintos tamaños de dientes, o variar su forma recta por una tipo cola de milano (como se muestra en las imágenes); también se puede acolillar el extremo a 45 grados y hacer dientes idénticos en cada pieza (sin geometrías negativas y positivas complementarias como normalmente se fabricaría) para luego insertar las cuñas que mantendrán el conjunto justo y apretado.

Créditos:

Texto y renders: Jorge Andrés Victoria Palacios, diseñador industria de Sierras y Equipos. diseño@sierrasyequipos.com

Fotos de inicio:  www.nathandaydesign.com.auwww.custommade.comwww.wwideas.comwww.dezeen.com – soffermanwoodshop.com – archinect.com – www.weidu8.netwww.wwideas.comwww.l-atelier-bois.comwww.architonic.com

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