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La madera

La madera es un término genérico aplicable al material de que están constituidas las partes leñosas de los troncos o ramas de los árboles y arbustos.

El material que constituye la madera puede proceder de diferentes zonas vegetativas de las plantas en dependencia de la naturaleza de esta, lo mas común es que se obtenga de las partes mas internas de los troncos y ramas gruesas de los árboles pero puede proceder de las raíces (bagá), de la corteza (ciertas maderas para tallado), de las partes externas de los tallos (palmeras o bambú) e incluso de los frutos (para trabajo artesanal).

Botánicamente hablando la madera está constituida por el Xilema de las plantas, mientras que comercialmente, el término se refiere a aquel material extraído de las partes leñosas de los árboles de suficientes dimensiones, estabilidad geométrica, dureza, resistencia y durabilidad como para que pueda ser utilizado en obras de construcción o para la fabricación de objetos de consumo.

En esta página nos referiremos a la madera como material comercial.

Origen de la madera

En la mayor parte de los casos la madera se obtiene del material presente debajo de la corteza en los troncos de los árboles. Veamos de manera resumida como surge este material:

En la figura 1 abajo se muestra de manera esquemática la sección de un tronco de árbol para mostrar las diferentes zonas que lo constituyen, estas son:
  1. Súber: El súber es la corteza mas externa que sirve como capa de protección y está constituida por tejido muerto.
  2. Líber: También conocido como flema, está formada por tejido vivo y transporta, en sentido descendente, hasta las raíces, los alimentos fabricados en la foto síntesis y el oxígeno absorbido del aire usado en la respiración. 
  3. Cámbium: Es una zona de células vivas que son las que producen el crecimiento del tronco.
  4. Xilema: El xilema es tejido leñoso y es el material de donde se extrae la madera.
El líber puede tener fibras largas y muy fuertes, las que en algunos casos constituyen la materia prima de la que se obtienen fibras comerciales. El proceso de crecimiento tiene lugar a partir del cámbium. Esta capa de células se encuentra siempre en proceso de división y produce tanto células de líber como de xilema.
Contenido del artículo
Origen de la madera
Composición de la madera
Propiedades físicas de la madera
Humedad
Densidad aparente
Retracción e hinchamiento
Dureza
Dilatación térmica
Conductividad térmica
Conductividad eléctrica
Durabilidad
Propiedades acústicas
Propiedades mecánicas
Resistencia a la compresión
Resistencia a la tracción
Hendibilidad
Flexibilidad
Resistencia al cizallamiento
Rasgos distintivos
Textura
Grano
Diseño
Color
Sabor
Efectos fisiológicos
Cuando una célula del cámbium se divide puede formar células de xilema o de líber, la célula que ocupa una posición más interna de las dos resultantes de la división se transforma en xilema, mientras que la exterior sigue actuando como cámbium para el próximo proceso de división celular. Cuando lo hace para formar líber la célula más externa se transforma en célula del líber, y la interna sigue actuando como cámbium, y así sucesivamente. De esta forma, del cambiúm se van generando células en ambas direcciones, para hacer crecer el Xilema, resultando en incremento del diámetro del tronco pero manteniendo el líber.

Cuando las división de las células que forman el xilema se produce en tiempo favorable al crecimiento (humedad y temperatura), las células resultantes son mas grandes que las formadas en ocasiones menos favorables (sequía y frío), esto resulta en que la madera producida cada temporada pueda tener diferente matiz en el color y la sección del tronco adopte una apariencia de anillos concéntricos que representan las etapas de crecimiento.
 
Esta formación anular no está presente en todos los tipos árboles y es mas pronunciada en los climas fríos, debido a la parálisis total del crecimiento durante los meses de invierno.

Los anillos anuales más antiguos y duros, de color más oscuro, casi nunca son funcionales y reciben en conjunto el nombre de duramen, mientras que los más jóvenes, de tonalidad más clara, constituyen la albura.  A medida que el tronco crece, la parte interna de la albura se ve desplazada de la zona de crecimiento activo, sufriendo transformaciones químicas por acumulación de resinas, taninos, aceites esenciales y otras sustancias, transformándose en duramen.

En la zona de la albura se sitúan los tejidos que transportan agua y nutrientes minerales, desde el suelo hacia las partes vegetativas del árbol, así como los productos gaseosos que se forman durante el ciclo vital de estas, hacia las hojas, para ser liberadas a la atmósfera.

Composición de la madera

La madera es en esencia un conjunto de fibras alargadas y paralelas de celulosa aglutinadas por un material conocido como lignina conteniendo además hemicelulosa en una suerte de relleno. En su composición están en mayoría el hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno con cantidades menores de potasio, sodio, calcio, silicio y otros elementos.

Propiedades físicas de la madera

Las propiedades físicas mas importantes de las maderas desde el punto de vista comercial y de utilización son:

Humedad:

La humedad es la cantidad de agua separable por secado que tiene la madera en su estructura y tiene dos orígenes:
esquema
Figura 1



Agua del sistema vascular:

Es el agua presente en los jugos naturales de la madera, siendo máxima en el árbol recién cortado (30-50%) y cuya cantidad relativa dependerá de la naturaleza del árbol, y de la época de tala.

Cuando la madera húmeda comienza a secarse va perdiendo peso y se contrae hasta un límite en el que no puede disminuir más su grado de humedad, para la temperatura a la que se encuentra, este grado de humedad es el aceptado comercialmente como madera seca y está entre el 15 y el 20%.

Agua de impregnación:

Es el agua que ha absorbido la madera del ambiente donde se encuentra debido a su higroscopicidad, esta humedad es variable y depende de la humedad relativa ambiental cuando está expuesta al aire. Puede llegar a ser muy alta en la madera sumergida (hasta 300%).

La humedad de la madera está directamente relacionada con el peso, y afecta a otras propiedades físicas y mecánicas. Por eso, es importante conocer el contenido de humedad de una madera para las condiciones en la que va a emplearse.
En función del grado de humedad, las maderas se pueden clasificar en los siguientes tipos:
 
Madera verde: Es el material recién cortado.

Madera oreada: Es la que ha perdido una parte de su agua natural, pero que no ha sufrido aún contracciones ni cambio en sus propiedades mecánicas apreciables.

Madera comercial: Es la que tiene un contenido en humedad inferior al 20%.

Madera seca: Su grado de humedad está en equilibrio con la humedad relativa del aire, este estado se adquiere con varios meses de secado al aire después de haber sido aserrada en tablas.

Madera desecada: Es la que tiene una humedad inferior al 12%.

Madera anhidra: Presenta un grado de humedad en torno al 3%.

Densidad aparente:



Es el peso de la unidad de volumen de la madera y dependerá en gran medida de la humedad. Convencionalmente la densidad aparente de la madera se toma con humedad menor del 30% . Es común que esta densidad aparente esté acompañada por el grado de humedad a la que fue tomada la medición.

Las maderas se clasifican por su densidad aparente en:

Muy pesadas: Densidad aparente mayor de 1Ka/cm3

Pesadas: Si esta comprendida entre 0.8 y 1 Kg/dm3

Medianamente pesadas: Si esta comprendida entre 0.5 y 0.8 Kg/dm3

Ligeras: Si es menor de 0.5 Kg/dm3

Retracción e Hinchamiento:

La madera cambia de volumen según la humedad que contiene. Cuando pierde agua, se contrae o merma, cuando absorbe se hincha o crece. Estos cambios volumétricos dependen de la dirección asumida:

Cambio axial: Menos de 1%

Cambio radial: De 1 a 8 %
 
Cambio tangencial: De 5 a 18 %.

Los cambios son mayores en la albura que en el duramen, originando tensiones por desecación o humedad que agrietan y alabean la madera en algunos casos.

Dureza

Es la resistencia que presenta la madera a ser penetrada por un objeto duro. Se determina midiendo la fuerza necesaria para la introducción en ella de manera forzada hasta el final una semiesfera de metal con una base de sección de 1cm2

La dureza de la madera depende principalmente de la naturaleza del árbol que la produce y está directamente relacionada además con:
 
  1. El modo de crecimiento del árbol; para una misma madera el crecimiento más lento produce madera más dura.
  2. Con el clima de crecimiento; en climas cálidos se obtienen maderas más duras para la misma especie.
  3. Con la zona de tronco; la parte central y mas antigua del duramen es mas dura que las exteriores.
  4. El grado de humedad; la humedad alta reduce la dureza.

Dilatación térmica

Las dilataciones y contracciones, originadas en las maderas por efecto de cambios en la temperatura son pequeñas y pueden en general ser despreciadas en la mayor parte de los trabajos corrientes. Solo en casos especiales como en las reglas y patrones dimensionales se utilizan maderas especiales con grado de dilatación casi cero.

Conductividad térmica

La naturaleza porosa con aire retenido de la madera la convierten en una pésima conductora del calor, por lo que suele emplearse como aislante térmico, aunque conforme la humedad y/o la densidad aumenta en ésta, también aumentará la conducción térmica. Además, la conductibilidad térmica también dependerá de la dirección de transmisión, siendo mayor en la dirección longitudinal. La conductividad térmica de las maderas muy ligeras puede ser comparable con la de los mejores materiales artificiales.

Conductividad eléctrica

La madera seca es un buen aislante eléctrico, su carácter aislante disminuye con el aumento de humedad. Esta capacidad aislante en general es menor para las maderas mas duras.

Durabilidad


Es la resistencia de la madera a la acción del tiempo. Es una propiedad que depende de muchos factores diferentes. Para hacer un poco mas manejable aunque impreciso este complejo tema, la durabilidad se establece en términos generales de acuerdo a ciertas condiciones generales de uso, las mas notables son:

Durabilidad soterrada; útil para seleccionar madera para postes.

Durabilidad a la intemperie; útil para la madera no soterrada pero usada en el exterior.

Durabilidad en el interior; útil para la madera de uso en interiores.

Resistencia al ataque de insectos; En algunos casos esta resistencia es notablemente diferente entre la albura y el duramen y es útil para preservar la madera de acuerdo al ambiente en que va a ser usada.

Durabilidad sumergida: útil para determinar el uso de ciertas maderas en obras portuarias y similares.

Además en términos generales, las maderas expuestas a fuertes alternativas de humedad y sequedad durarán menos tiempo que si alguna de estas condiciones es estable; si se empotran las maderas en el suelo, duran más si éste es arcilloso y menos si es calizo.
 
Es común pero no generalizado que las maderas blandas duren menos que las duras.
 
No es apropiado establecer la durabilidad de la madera en años debido a los múltiples factores involucrados en ello, lo mas común es la utilización de términos cualitativos tales como:

Incorruptible: Estas maderas aun en las peores condiciones pueden durar casi intactas   cientos y hasta miles de años.
 
Durable: Cuando esta duración es mayor que el tiempo de vida del objetivo a que fue destinada.

Medianamente durable: Cuando la durabilidad es suficiente para satisfacer un tiempo razonablemente adecuado para el objeto a que fue utilizada.

Poco durable: Son aquellas maderas de vida corta en el ambiente a que está sometido. Su uso se restringe a la construcción de objetos y obras temporales.
La durabilidad de las maderas es muy diferente de acuerdo a las condiciones de utilización, así una madera durable a la intemperie puede ser poco durable cuando está soterrada.

Propiedades acústicas

 La madera proporciona un medio elástico adecuado a las ondas sonoras, por lo que se emplea ampliamente en la fabricación de instrumentos musicales y en la construcción de salas de conciertos, teatros, etc. Las características de la madera que más influyen sobre esta propiedad son el peso específico aparente, la humedad, el tipo de grano y la ausencia de defectos.

Propiedades mecánicas

La naturaleza fibrosa, heterogénea y fuertemente anisotrópica de la madera, hace que sus propiedades mecánicas sean muy variables según la dirección en que se midan


Como la humedad influye de manera notable en estas propiedades, convencionalmente se utilizan maderas de entre 12 y 15% de humedad a la hora de la determinación de estas propiedades. La presencia de defectos y nudos en la madera cambian notablemente los valores.

Las propiedades mecánicas mas importantes son:

Resistencia a la compresión

La resistencia a la compresión es la dificultad que ofrece la madera a ser comprimida al aplicarle una carga, la carga puede aplicarse en dos direcciones: paralela y perpendicular al grano, siendo máxima la resistencia para la dirección paralela y mínima para la perpendicular. El contenido de humedad no influye en la resistencia a la compresión cuando asciende desde el 30%, no obstante esta resistencia aumenta a medida que la humedad desciende de este valor de humedad.

Resistencia a la tracción

Representa la resistencia que ofrece la madera a ser deformada por la actuación de dos fuerzas paralelas,de sentido contrario y coincidentes, aplicadas en los extremos a una muestra de madera.  Esta resistencia es muy diferente de acuerdo a la dirección de las fuerzas y será muy pequeña si son perpendiculares a las fibras, pero mucho mas elevadas si se aplican paralelos a éstas. En cuanto a la influencia de la humedad, se observa que al aumentar, disminuye la resistencia.

Hendibilidad

Se conoce también como facilidad para el rajado, y representa la tendencia de la madera a romperse en el sentido longitudinal cuando se introduce en ella una cuña. Depende principalmente de la naturaleza de la madera y de su humedad, en general las maderas húmedas tienen menos hendibilidad que las secas. Es común pero no generalizado, que las maderas duras sean mas hendibles que las blandas.

Flexibilidad

Representa la capacidad de la madera a doblarse sin romperse debido a una carga. Si el esfuerzo se aplica perpendicular a las fibras la resistencia será máxima, mientras que si es paralelo a ellas será mínima. No obstante, defectos estructurales en la madera pueden hacer perder resistencia, al igual que una disminución de humedad y la antigüedad de la madera, es decir, las maderas húmedas son más flexibles que las secas, y las maderas jóvenes lo son más que las viejas.

Resistencia al cizallamiento

Representa resistencia al rompimiento de la madera cuando se aplican dos fuerzas opuestas que tienden a seccionarla.

Rasgos distintivos

Estos rasgos se refieren a cualidades distintivas de las maderas que las diferencian unas de otras incluso dentro de un mismo tipo. Los mas importantes son:

Textura

Se denomina textura a la apariencia que le dan a la madera al tamaño de los elementos anatómicos. Puede ser:

Gruesa: cuando los elementos de la madera son muy grandes y se ven fácilmente.

Media: cuando pueden apreciarse pero no son notables.

Fina: cuando estos elementos casi no se diferencian, dando una apariencia homogénea.

Grano

El grano es la dirección que tienen los distintos elementos anatómicos respecto al eje del tronco, e influirá en las propiedades mecánicas de la madera y en la facilidad de trabajar con ella. Según la dirección de los elementos anatómicos podemos diferenciar distintos tipos de grano como:

Grano recto: Cuando los elementos se sitúan paralelos al eje del árbol. La madera con este tipo de grano presenta buena resistencia mecánica y facilidad de trabajo.

Grano inclinado: Los elementos forman un cierto ángulo con respecto al eje longitudinal del árbol, la madera tendrá peor resistencia mecánica y mayor dificultad para ser trabajada.

Grano entrecruzado: Los elementos se disponen formando un ángulo con respecto al eje del árbol pero en algunas zonas están dirigidos en diferente dirección que en otras por lo que en la superficie aparecen cruzados. Estas maderas presentan dificultades para su trabajo, especialmente el cepillado.

Grano irregular: Los elementos se disponen de forma irregular, siendo este tipo de grano el que se encuentra en los nudos, ramificaciones del tronco, zonas heridas, etc.

Diseño

El diseño es el dibujo representado en la superficie de la madera al ser cortada, y cambia en dependencia del ángulo de corte y de la distribución de los elementos anatómicos, es decir, al grano. Los nombre que reciben los diferentes tipos de diseños son muchos pero son usuales los siguientes:

Diseño liso: Es el que presentan las maderas de textura fina, y da lugar a un color casi homogéneo. Madera lisa
Diseño rallado: Es debido a las líneas formadas por los vasos leñosos cortados longitudinalmente y los canales de resina. Madera rayada
Diseño angular: Es debido al corte transversal de los anillos de crecimiento. Madera angular
Diseño veteado: El dibujo tiene el mismo origen que en la madera de diseño angular, pero con las franjas paralelas entre sí. Madera veteada
Diseño jaspeado: El origen del dibujo se debe a los cambios de color de los diferentes grupos de células cuando éstas son anchos. Madera jaspeada
Diseño espigado: Aparece en las maderas de grano entrecruzado al cambiar en cada anillo de crecimiento la disposición de los elementos anatómicos. Madera espigada

Color

El color de la madera es una consecuencia de las sustancias retenidas en la masa leñosa, y es característico de cada especie. Esta propiedad puede ser de importancia a la hora de emplear una determinada madera con fines decorativos. Muchas maderas oscurecen su color con el tiempo debido a la influencia de los agentes atmosférico.

Sabor

El sabor también es consecuencia de las sustancias que impregnan la madera, y son de especial interés a la hora de emplear una determinada madera en la fabricación de recipientes de conservación o manipulación de alimentos.

Efectos fisiológicos

Por último podemos decir que muchas maderas producen efectos negativos sobre las personas que trabajan con ellas, entre estos están principalmente reacciones alergénicas.

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