Ensamble de caja y espiga: resistencia, tipos y trazado

Un ensamble de caja y espiga une un travesaño a un poste tallando una lengüeta en el extremo del travesaño y un hueco a juego en la cara del poste. Es el ensamble de bastidor por defecto porque resuelve directamente el problema de la veta: en lugar de encolar la testa del travesaño a la cara del poste, las caras de la espiga presentan veta larga frente a la veta larga de las paredes de la caja, que es la unión que la cola para madera realmente sostiene.

El Wood Handbook incluye la caja y espiga entre las uniones resistentes de testa con canto precisamente por esa razón, junto con los tarugos y los rebajes, y enuncia la regla de fondo: diseñar el ensamble con superficies entrelazadas para que la veta de canto se encole con veta de canto, y aumentar la superficie del ensamble para aportar más línea de cola que transmita la carga.

Las pruebas publicadas permiten comprobar la afirmación. Matthias Wandel, de Woodgears, fijó travesaños en postes y los cargó a 20 cm de distancia hasta romperlos. Los travesaños medían 6 x 1.7 cm, los postes 3.5 x 3.5 cm y las espigas 10 mm de grosor, 27 mm de profundidad y 55 mm de ancho, encoladas con cola amarilla de carpintero.

En abeto, los ensambles de caja y espiga fallaron a 170, 175, 140, 180, 185 y 190 lb, con un promedio de 172 lb, frente a los ensambles de tarugos, que fallaron a 120, 140 y 145 lb, con un promedio de 135 lb. En arce, el mismo ensamble llegó a 300 y 270 lb, y los tarugos a 230 y 245 lb. Así que la caja y espiga gana, pero por alrededor de un 25%, no por el margen que sugiere su reputación. Al partir después las piezas unidas aparecieron fibras del poste pegadas a las espigas, lo que significa que falló la madera y no la cola.

El otro hallazgo es más útil en el taller: espigas con ajustes que iban de entrar a martillazos a tener unas milésimas de holgura no mostraron ninguna diferencia detectable de resistencia, siempre que hubiera cola en todas las partes del ensamble.

Los carpinteros egipcios ya usaban este ensamble en la 1.ª dinastía y ya habían desarrollado variantes. Un estudio publicado sobre sus técnicas distingue las formas principales.

• Caja y espiga ciega: la caja no atraviesa la pieza y la espiga es más corta que la pieza, así que no se ve nada. Se usaba en taburetes y bastidores sencillos, a veces asegurada con una clavija que atraviesa la cara hasta la mejilla de la espiga.
• Caja y espiga pasante: la espiga atraviesa por completo y se ve por el otro lado. Se usaba en armazones de cama ya en el Imperio Antiguo; el estudio cita un armazón de Saqqara, con número de inventario 480.
• Caja y espiga trabada o con clavija, con espiga suelta: dos cajas talladas en los cantos de dos tablones, con una espiga rectangular independiente insertada en ambas y luego trabada con una clavija clavada a través de orificios en la pared de la caja y en la espiga. Se usaba mucho en la construcción de barcos, la estatuaria y los ataúdes.
• Ensamble de horquilla: el estudio lo describe como similar, salvo que la caja y la espiga se cortan con todo el ancho de la pieza que lleva la espiga.

La ensambladura moderna con espiga suelta es la misma idea que la tercera forma: una espiga independiente en dos cajas.

Primero, las proporciones. Una espiga de aproximadamente un tercio del grosor del travesaño es el punto de partida habitual, porque deja paredes de caja lo bastante fuertes para no reventar y una espiga lo bastante gruesa para no partirse. La profundidad importa más de lo que la mayoría de los principiantes espera (las espigas de la prueba anterior entraban 27 mm en un poste de 35 mm), y el ancho es lo que más trabaja, ya que la superficie de encolado crece en proporción directa con él.

Luego, la secuencia. Talla primero la caja y ajusta la espiga a ella, porque una caja es difícil de corregir y una espiga es fácil de rebajar. Toma todas las medidas desde la cara vista de ambas piezas para que cualquier error quede en el interior. Deja los hombros a escuadra y con contacto total; es el hombro, no la mejilla, lo que impide que el travesaño gire.

Aplica cola tanto en la caja como en la espiga. El Wood Handbook señala que las superficies de testa son muchas veces más porosas que las radiales o tangenciales y que la sobrepenetración del adhesivo deja huecos en la línea de cola, así que una capa fina en una sola cara es un ahorro equivocado.

Usa tarugos cuando la rapidez importe más que el último 25% de resistencia y tengas una plantilla que posicione con precisión; la diferencia publicada entre los dos ensambles es real pero pequeña. Usa tornillos en agujeros de bolsillo para marcos frontales, plantillas y muebles de taller, asumiendo que las mismas pruebas vieron que las uniones atornilladas se deforman mucho antes de fallar del todo. Usa un ensamble a media madera cuando las dos piezas puedan solaparse en lugar de encontrarse extremo contra cara, ya que así toda la unión pasa a ser veta larga contra veta larga.

Y recuerda la advertencia del manual sobre toda esta familia: como la madera se hincha mucho más a lo ancho de la veta que a lo largo, los cambios de humedad producen grandes tensiones internas en los ensambles de testa con canto, así que conviene protegerlos de los cambios de contenido de humedad durante el uso. Una silla colocada junto a un radiador somete sus propios ensambles a esas tensiones.