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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.
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.
Figura 1.
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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 más 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:
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.
Diseño rallado: Es debido a
las líneas formadas por los vasos leñosos cortados
longitudinalmente y los canales de resina.
Diseño
angular: Es debido al
corte transversal de los anillos de crecimiento.
Diseño
veteado: El dibujo
tiene el mismo origen que en la madera de diseño angular, pero
con las franjas paralelas entre sí.
Diseño jaspeado: El origen
del dibujo se debe a los cambios de color de los diferentes grupos de
células cuando éstas son anchos.
Diseño
espigado: Aparece en
las maderas de grano entrecruzado al cambiar en cada anillo de
crecimiento la disposición de los elementos anatómicos.
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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