MADERA
Material extraído del tronco de los árboles que se utiliza en muchos elementos constructivos y también como combustible.
Descripción Ampliada
La Madera está constituida por el conjunto de tejido que forma la masa de los troncos de los árboles, desprovistos de su corteza. Es el material de construcción más ligero, resistente y fácil de trabajar, utilizado por el hombre desde los primeros tiempos.
Historia de la Madera
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.
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.
Estructura de la Madera
La Madera está constituida por una aglomeración de células tubulares de forma y longitud muy variables. Si damos un corte transversal se aprecian diversas zonas:
Médula y radios medulares: Es la parte central, la más antigua, y se forma por secado y rezonificación. Forma un cilindro en el eje del árbol y está constituida por células redondeadas que dejan grandes meatos en sus ángulos de unión.
· Duramen: Es la parte inmediata a la médula o corazón, formado por madera dura y consistente impregnada de tanino y de lignina, que le comunica la coloración rosa.
· Cambium: Es la capa generatriz, que se encuentra debajo de la corteza formada por células de paredes muy delgadas que son capaces de transformarse por divisiones sucesivas en nuevas células, formándose en las cara interna células de xilema o madera nueva, y en la externa líber o floema. Las capas de xilema están formadas por la madera de primavera, de color claro y blando, debida a la mayor actividad vegetal durante la primavera y parte del verano. Durante el otoño sucede lo contrario y se aprecian los anillos de crecimiento, constituidos por un doble anillo claro y blando el de primavera, y oscuro y compacto el de otoño. En la zona tropical, como la actividad vegetal es continua, no se aprecian los anillos de crecimiento.
· Corteza: Su misión es la protección y aislamiento de los tejidos del árbol de los agentes atmosféricos.
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Propiedades Físicas de la Madera
Las propiedades de la Madera dependen del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco.
· Anisotropía: Las propiedades físicas y mecánicas de la Madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado. Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera, que son la axial, la radial y la tangencial.
La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras).
La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol.
La dirección tangencial es normal a las dos anteriores.
· Humedad: Como la Madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre desaparece totalmente al cabo de 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 está secada al aire.
La humedad de la Madera varía entre límites muy amplios. En la Madera recién cortada oscila entre el 50 y 60%. Las variaciones de humedad hacen que la Madera se hinche o contraiga, variando su volumen, y, por consiguiente, su densidad.
· Deformabilidad: La Madera cambia de volumen al variar su contenido de humedad, hinchamiento y contracción. Como lamadera es un material anisótropo, la variación en sentido de las fibras es casi inapreciable, siendo notable en sentido transversal.
El fundamento de estos cambios dimensionales reside en la absorción de agua de las paredes de las fibras leñosas, el agua se aloja entre las células separándolas o acercándolas, el punto de saturación de las fibras corresponde al contenido de humedad, para el cual las paredes de las mismas han absorbido todo el agua que pueden absorber: es el momento de máxima separación de células, y por tanto llamadera ha alcanzado el mayor volumen (30% de humedad).
La Madera puede seguir aumentando su contenido en agua pero no aumentará más de volumen, ya que ahora ocupará los vasos y traque idas del tejido leñoso, se trata de agua libre. La deformación al cambiar la humedad de la Madera, dependerá de la posición que la pieza ocupaba en el árbol, así nos encontramos distinta deformación radial y tangencial.
· Densidad: La densidad real de las Maderas es sensiblemente igual para todas las especies: 1,56. La densidad aparente varía de una especie a otra, y aun en la misma, según el grado de humedad y zona del árbol.
Madera de Pino Silvestre: 0.32 – 0.76Kg/dm3
Madera de Pino Negro:0.38 – 0.74Kg/dm3
Madera de Pino Tea:0.83 – 0.85Kg/dm3
Madera de Abeto:0.32 – 0.6Kg/dm3
Madera de Alerce:0.44 – 0.80Kg/dm3
Madera de Roble:0.71 – 1.07Kg/dm3
Madera de Encina: 0.95 – 1.20Kg/dm3
Madera de Haya: 0.60 – 0.90Kg/dm3
Madera de Olmo: 0.56 – 0.82 Kg/dm3
Madera de Nogal:0.60 – 0.81 Kg/dm3
Las Maderas se clasifican según su densidad aparente, en pesadas, ligeras y muy ligeras.
· Propiedades Térmicas:
Como todos los materiales, la Madera dilata con el calor y contrae al descender la temperatura, pero este efecto no suele notarse pues la elevación de temperatura lleva consigo una disminución de la humedad: Como esto último es mayor, lo otro es inapreciable. También son mayores los movimientos en la dirección perpendicular a las fibras.
La transmisión de calor dependerá de la humedad, del peso específico y de la especie. No obstante, se efectúa mejor la transmisión en la dirección de las fibras que en las direcciones perpendiculares a ésta.
· Propiedades Eléctricas:
La Madera seca es un buen aislante eléctrico, su resistividad decrece rápidamente si aumenta la humedad. Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la dirección (es menor en la dirección de las fibras), de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso específico (crece al aumentar el mismo).
· Dureza:
La Dureza de la Madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado, etc. Cuanto más vieja y dura es, mayor resistencia opone.
Por su dureza se clasifican en:
Muy Duras:
· Madera de Ébano
· Madera de Serbal
· Madera de Encina
· Madera de Tejo
Semiduras:
· Madera de Roble
· Madera de Arce
· Madera de Fresno
· Madera de Álamo
· Madera de Acacia
· Madera de Cerezo
· Madera de Almendro
· Madera de Castaño
· Madera de Haya
· Madera de Nogal
· Madera de Aliso
· Madera de Peral
· Madera de Manzano
Blandas:
· Madera de Abeto
· Madera de Alerce
· Madera de Sauce
Muy Blandas:
· Madera de Tilo
· Madera de Álamo Blanco
· Peso:
El peso de la madera depende de varios factores:
-Humedad: la madera recién aserrada pesa más que la que ha tenido tiempo para secar.
-Resina: la madera que contiene resina pesa más que la que no contiene este compuesto.
-Edad del árbol: el duramen de los árboles maduros es más denso y pesado que el de los árboles jóvenes.
-Velocidad de crecimiento: la madera del árbol que crece lentamente es más densa y pesada que la del árbol que crece rápido.
-Presencia de albura: la albura es más liviana que el duramen, y por lo tanto una muestra con albura pesará menos que la misma muestra compuesta sólo de duramen.
-Densidad: mientras más compacta es la madera, es decir mientras menos espacio hay dentro de y entre los vasos o fibras que forman la madera, más tejido leñoso y menos aire tendrá la muestra seca. Un pedazo de algarrobo pesa muchísimo más que uno de idénticas dimensiones de un tipo de madera que tenga conductos anchos y espacios grandes entre los conductos, los cuales se han llenado de aire en la madera seca. La madera de balsa es sumamente liviana porque hasta el 92 por ciento de su volumen seco es aire.
· Estabilidad:
La Madera recién aserrada pierde agua hasta alcanzar un equilibrio con el medio ambiente. El secado al aire puede durar semanas o meses, dependiendo de la densidad de la madera, el grosor de las piezas, la humedad relativa del aire y la velocidad del aire que circula alrededor de las tablas. Las maderas más estables, como la caoba y la teca, se contraen poco durante el secado y mantienen su forma, mientras que las menos estables, como la maría y el mamey, se contraen más y sufren desperfectos tales como arco, copa, curva, torsión y rajaduras. Para reducir los desperfectos, la madera recién aserrada debe estibarse en un lugar protegido del sol, la lluvia y las corrientes excesivas de aire. Las maderas menos estables deben secarse lentamente, para lo cual se emplean listones finos y la madera se protege más del viento.
La estabilidad de la Madera dependerá también del crecimiento del árbol y de la posición de las tablas dentro del tronco. Si se sacan tablas de las ramas o de un tronco que creció inclinado, la madera a ambos lados del centro diferirá en densidad y se producirá una tensión interna que puede causar curvaturas, torceduras y fibra deshilachada en las tablas. El corte que recibió la pieza también afecta la estabilidad de la madera. Las tablas aserradas radialmente, es decir aquellas cuyos anillos de crecimiento son perpendiculares a la superficie de la tabla, son más estables que las aserradas tangencialmente, donde los anillos de crecimiento son aproximadamente paralelos a la superficie.
· Olor:
Algunas Maderas producen un olor característico al cortarse. El olor puede ser más o menos intenso dependiendo de la localidad donde creció el árbol. Al igual que el color, el aroma de la Madera se debe a compuestos químicos almacenados principalmente en el duramen.
· Aislamiento Térmico y Acústico:
Los huecos que posee la Madera dificultan el paso del calor y la convierten en un buen aislante térmico así como también retardan el paso del fuego en el caso de vigas de Madera gruesas.
Frente al sonido, sus propiedades de aislamiento son bajas, sobre todo en comparación con otros materiales más eficientes.
Propiedades Mecánicas de la Madera
· Dureza:
Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado. Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las distintas herramientas y en el empleo de la madera en pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y la de la madera vieja que la de la joven.
· Resistencia a la Compresión:
En la cual influyen varios factores: La humedad: En general, por debajo del punto de saturación de las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, no obstante, a partir de ese % la resistencia es prácticamente constante.
También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en la resistencia a compresión de la madera, la máxima corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La rotura en compresión se verifica por separación de columnillas de madera y pandeo individual de éstas.
Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia.
· 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.
· 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.
· Hendibilidad:
Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o tornillos a a otras adyacentes.
Tipos de Madera
· Maderas Resinosas o Coníferas
Son las más utilizadas habitualmente, sobre todo en construcción y carpintería. La mayoría pertenecen a la subdivisión de Maderas Blandas.
Son las mas antiguas, del final de la era primaria. Existen en las zonas fría y templadas, proporcionan las mejores calidades de madera de construcción, en cuanto se refiere a características de trabajo y resistencias mecánicas. Presentan un elevado contenido en resinas. Encontramos todas las variedades de pinos.
El Pino silvestre, es la madera de carpintería y construcción por excelencia: algo rojiza, de grano fino y fácil de trabajar. Es muy adecuada en construcción y se emplea con éxito en entramados, cimentaciones, obras hidráulicas y traviesas.
· Madera de Pino
· Madera de Abeto
· Madera de Alerce
· Madera de Ciprés
· Madera de Cedro
Maderas Frondosas
Aparecen al final de la era secundaria, son características de las zonas templada y tropical. Son las más frecuentes en la fabricación de muebles, ebanistería y revestimientos de Madera. Presentan un bajo contenido en resinas.
· Madera de Roble
· Madera de Encina
· Madera de Haya
· Madera de Olmo
· Madera de Castaño
· Madera de Aliso
· Madera de Fresno
· Madera de Acacia
· Madera de Chopo
· Madera de Sauce
· Madera de Eucalipto
Maderas de Árboles Frutales
Son las Maderas procedentes de árboles frutales.
· Madera de Nogal
· Madera de Cerezo
· Madera de Olivo
Maderas Tropicales o africanas
Se denominan así a a las Maderas exóticas, de procedencia de bosques tropicales muy diversos y origen en zonas tropicales de América, África y Asia. Su extraordinaria resistencia las hace irreemplazables para ciertos usos.
· Madera de Caoba
· Madera de Ébano
· Madera de Sapeli
· Madera de Teca
· Madera de Embero
· Madera de Iroko
EL ÁRBOL Y SUS PARTES
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El árbol está compuesto por sus raíces, su tronco o fuste, su copa,ramas, flores y frutos.
Las raíces constituyen la parte que penetra en el suelo y su función es fundamental en la alimentación del árbol, ya que absorben el agua y las nutrientes minerales desde bajo tierra, a la vez que anclan al árbol en su lugar.
El tronco o fiste se ubica entre la raíz y la copa. Está compuesto de millones de células leñosas que forman fibras, radios y vasos, cada uno de los cuales desempeña funciones como las de sostén, conducción y almacenamiento de nutrientes de reserva.
El fuste sostiene la copa del árbol y conduce agua, nutrientes minerales y hormonas hacia ella y hacia las raíces. Además, almacena grandes cantidades de carbohidratos de reserva.
La copa del árbol es el conjunto de ramas y hojas que conforman su parte superior. A través de sus hojas, los árboles separan y elaboran sustancias alimenticias mediante el proceso de la fotosíntesis.
Las flores son un conjunto de hojas fértiles y estériles modificadas, que forman la estructura reproductora junto con los frutos, que constituyen la parte de la flor en cuyo interior se encuentran encerradas las semillas que se desarrollarán para que nazca un nuevo árbol.
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PROPIEDADES FÍSICAS
Anisotropía
Casi todas las propiedades de la madera difieren en las tres direcciones básicas de anatomía de la madera (axial, radial, tangencial).
La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras).
La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol. La dirección tangencial es paralela a la radial, cortando los anillos anuales.
Higroscópicidad
Es la capacidad de la madera para absorber la humedad del medio ambiente.
Dependiendo del tipo de madera y de su
punto de saturación, el exceso de humedad produce hinchazón.
La perdida de humedad durante el secado la madera contrae las fibras diferente en las tres direcciones, la contracción axial es la menos afectada (promedia el 0,3%, según las especies), la contracción tangencial (paralelo a los anillos de crecimiento) es aproximadamente el doble de la radial (en paralelo a los rayos).
Densidad
Cuanto más leñoso sea el tejido de una madera y compactas sus fibras, tendrá menos espacio libre dentro de sus fibras, por lo que pesará más que un trozo de igual tamaño de una madera con vasos y fibras grandes. La densidad de la madera varía con la humedad (12% es la humedad normal al abrigo y climatizada). La madera verde tiene valores ge 50% a 60% y se reduce durante el secado, por ejemplo el peso de la madera de roble recién cortado es de alrededor de 1000 kg/m³ y en estado seco (12% de humedad) baja a 670 kg/m³.
Las maderas se clasifican según su densidad aparente, en pesadas, ligeras y muy ligeras. Las maderas duras son más densas.
Hendibilidad
Es la resistencia que ofrece la madera al esfuerzo de tracción transversal antes de romperse por separación de sus fibras. La madera de fibras largas, con nudos o verde es más hendible.
Dureza
La resistencia al desgaste, rayado, clavado, corte con herramientas, etc., varía según la especie del árbol. La madera del duramen es más dura que la de la albura. La madera seca es más dura que la verde.
Según su dureza, la madera se clasifica en:
Maderas duras: son aquellas que proceden de árboles de un crecimiento lento, de hoja caduca, por lo que son más densas.
Maderas blandas: las maderas de coníferas son más livianas y menos densas que las duras.
Maderas semiduras: Muchas maderas no se las puede clasificar en las categorías anteriores por tener una densidad y resistencia variadas.
Algunas maderas de especies duras o blandas presentan mayor o menor
resistencia y
características que las hacen más fácil o difícil de trabajar, por lo que la clasificación es en la practica referida a la facilidad o dificultad que en general presentan las maderas para el trabajo con herramientas.
Flexibilidad
Es la capacidad de la madera de doblarse o deformarse sin romperse y retornar a su forma inicial. Las maderas verdes y jóvenes son más flexibles que las secas o viejas.
Estabilidad
Al secarse la madera pierde humedad hasta alcanzar un equilibrio con el medio ambiente, dependiendo de la humedad ambiental, densidad, escuadría de las piezas, orientación de sus fibras y sección de los anillos, se contraerá en mayor o menor grado durante y mantendrá su forma o se deformará curvándose y rajándose.
Para reducir éstas posibles alteraciones la madera se estiba separándola con listones finos que permitan se aereación, protegiéndola del sol, exceso de calor y humedad. Las tablas aserradas radialmente son más estables que las aserradas tangencialmente.
Óptica
El color y la textura de la madera son estéticamente agradable, los nudos y cambios de color en algunas maderas realzan su aspecto. Los rayos ultravioletas degradan la lignina de la madera produciendo tonalidades en la veta de color gris sucio y oscureciendo su superficie. Éste efecto de la luz solar se limita a la superficie y puede ser contrarrestado protegiéndolas con esmaltes o lacas.
Olor:
El aroma de la madera se debe a compuestos químicos almacenados principalmente en el duramen. Las maderas pueden diferenciarse por su olor.
Biológicas
La madera es biodegradable, pero lo tanto se pudre y es afectada por insectos, hongos y bacterias que producen un daño permanente, con mayor frecuencia si los niveles de humedad superan el 20%. Algunas maderas son más resistentes que otras debido a su contenido de lignina que impide la penetración de las enzimas destructivas en la pared celular.
PROPIEDADES
MECÁNICAS
Resistencia
De todas las fuerzas de la madera de su resistencia a la tracción tiene los valores más altos, mientras que la resistencia a la compresión de la madera alrededor del 50% y la resistencia al corte obtenidos (resistencia al corte) sólo el 10% de los valores de resistencia a la tracción.
La resistencia a la tracción del acero convencional es 5 a 6 veces mayor que la resistencia a la tracción de la madera, pero ésta 16 veces más ligera; por lo tanto, su relación de fuerza peso, es más favorable.
Tracción
La mayor resistencia es en dirección paralela a las fibras y la menor en sentido perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita.
Compresión
La resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, a mayor peso específico de la madera mayor es su resistencia, la dirección del esfuerzo al que se somete también influye en la resistencia a la compresión, la madera resiste más al esfuerzo ejercido en la dirección de sus fibras y disminuye a medida que se ejerce atravezando la dirección de las fibras.
Flexión
El esfuerzo aplicado en la dirección perpendicular a las fibras produce un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores.
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.
Pandeo
El pandeo se produce cuando se supera la resistencia las piezas sometidas al esfuerzo de compresión en el sentido de sus fibras generando una fuerza perpendicular a ésta, produciendo que se doble en la zona de menor resistencia.
Fatiga
Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse.
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
