CONCEPTOS BASICOS PARA EL ESTUDIO DE LA MADERA MADERA: La madera es una de las materias prima de origen vegetal más explotada por el hombre. Se encuentra en los árboles de tallo leñoso (que tienen tronco) encontrando su parte más sólida debajo de la corteza del árbol. Se utiliza para fabricar productos de gran utilidad como mesas, sillas y camas, muebles en general y en tecnología se usa para realizar muchos proyectos, es un recurso renovable, abundante, orgánico, económico y con el cual es muy fácil de trabajar. Sin embargo, al ser un producto de la naturaleza, presenta variaciones en su estructura, las cuales dependen de diversos factores, como la especie, proveniencia, edad del árbol, etc. Para el correcto estudio de este material, es necesario conocer sus propiedades y características para darle un uso adecuado, para lo cual, es necesario estudiarla a profundidad. Para ello, la biología se ha dividido en varias ramas, siendo la botánica, la dendrología y la anatomía de la madera unas de las más relevantes. BOTANICA: es la rama de la biología que estudia las plantas, bajo todos sus aspectos, lo cual incluye: descripción, clasificación, distribución, identificación, el estudio de su reproducción, fisiología, morfología, relaciones recíprocas, relaciones con los otros seres vivos y efectos provocados sobre el medio en el que se encuentran. DENDROLOGIA: La dendrología es el ramo de la botánica que estudia la identificación, distribución y clasificación de las plantas leñosas, principalmente árboles y arbustos y sus maderas. ANATOMIA DE LA MADERA: Es la rama de la biología que estudia el xilema, con el fin de conocerla, darle un uso correcto, determinar especies, predecir usos adecuados y su comportamiento en procesos industriales, así como también evaluar sus aptitudes tecnológicas y productivas. Para este estudio, es necesario conocer la estructura de la madera a nivel macro y microscópico, los elementos que la conforman, su composición química y sus propiedades. ESTRUCTURA MACROSCOPICA Y ELEMENTOS ANATOMICOS: La estructura macroscópica es la que se observa a primera vista o con lupa 10X, se establecen tres planos o secciones: - Transversal: perpendicular al eje de la rama o tronco - Radial: - Tangencial: paralela a un plano tangente al tronco, o al anillo de crecimiento. que pasa por el eje y un radio de la rama o tronco Al examinar las tres secciones principales en un tronco de madera se pueden observar los elementos anatómicos: - Corteza: conformada por floema (corteza viva-interna) y córtex (corteza muerta-externa), cumple función de conducción de savia elaborada, protección del árbol y almacenamiento de nutrientes. Algunos usos de la corteza son la producción de corcho, taninos, resinas, productos farmacéuticos, de perfumería y alimento para ganado. - Albura: es la parte activa del xilema, contiene células vivas y material reserva (almidón, azucares, proteínas), cumple función de conducción sustancias desde la raíz hasta las hojas, provee rigidez al tallo y sirve reservorio de agua y sales en solución. Es menos resistente al ataque agentes biológicos y a esfuerzos mecánicos. - Duramen: es leño biológicamente inactivo, generalmente mas oscuro y compacto que la albura, cumple funciones de sostén, se encuentra entre la medula y la albura. Es mas resistente ante ataques de agentes biológicos y posee mayor resistencia a esfuerzos mecánicos, menos permeable y posee menor contenido de humedad. - Anillos de Crecimiento: estos elemento proporcionan información acerca de la vida del árbol, su dad y las características generales del clima a través del crecimiento del árbol. En ellos se aprecia lo que llamamos leño tardío y leño temprano, esta distribución proporciona las características para apreciar la clase de madera y su calidad. - Medula: es una pequeña zona oscura de células vivas y esponjosas, de consistencia corchosa, que se encuentra justo en el centro del árbol, protegida por el duramen, de propiedades físicas y mecánicas deficientes, por lo general es un elemento de descarte. de de de de ESTRUCTURA MICROSCOPICA: Los árboles, como cualquier ser vivo, están constituidos por células, que cumplen distintas funciones, por lo que tienen distinta conformación. La madera, al ser un producto de la naturaleza, presenta la misma estructura. En general, sus células son alargadas y dispuestas en la dirección del eje del árbol. Los árboles frondosos tienen tres tipos de células: conductoras (vasos capilares), de sostén (fibras de madera) y de almacenamiento (parénquima). Las confieras, en lugar de células conductoras y de sostén, tienen células de forma mixta, las traqueadas, además de las de almacenamiento y las secretoras. Las células conductoras (vasos) de la madera, son tubulares y sus paredes transversales están disueltas parcial o totalmente, lo que permite una comunicación perfecta entre las células, facilitando la conducción de la savia. Las de sostén (fibras) son estrechas, puntiagudas, de membrana gruesa, encajadas unas con otras. El parénquima (almacenamiento) se encuentran tanto en confieras como en latifoliadas (frondosas). En confieras, el 90% de las células las constituyen las traqueadas, las cuales dan resistencia y cumplen la función de conducción, su orientación es longitudinal y se sección rectangular. Las células secretoras, presentes en las confieras, cumplen función de protección contra agentes patógenos, mediante la segregación de resinas, de orientación transversal y axial y de forma prismática. COMPOSICION QUIMICA DE LA MADERA: La madera, como todo material orgánico, esta compuesta principalmente por carbono (50%), oxigeno (42%), hidrogeno (6%), nitrógeno (1%) y otros elementos en proporciones mínimas (1%). Las condiciones de crecimiento del árbol del que cada madera proviene, así como la especie, determina, en gran medida, sus componentes y proporciones. A nivel molecular, esta formada por distintas sustancias: - Celulosa (50%): encontrada en los vegetales en general. Forma aproximadamente la mitad de su composición. Es un polisacárido estructural formado por glucosa. Forma parte de los tejidos de sostén. Resistente a agentes químicos, insoluble e inalterable al aire seco. Es la base para la fabricación del papel y el cartón. - Lignina (25%): esta sustancia cumple la función de endurecer y cementar la madera. Es un polímetro resultante de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos. Proporciona dureza y protección. Encargada del engrosamiento del tallo. Usada en la industria de los plásticos. - Hemicelulosa (25%): cumple funciones de unión de las fibras de madera. - Dependiendo de la especie de la madera, se pueden encontrar otras sustancias en distintas cantidades, como resinas, almidón, oleínas, azucares, taninos y otras. PROPIEDADES DE LA MADERA: Las propiedades de los materiales son las respuestas que un material da a una demanda o estímulo del medio, y no algo intrínseco del mismo. Hay tantas propiedades como solicitaciones del medio. La disposición de las fibras de la madera, su tamaño, orientación, contenido de humedad, tamaño de los poros, etc. determinaran sus propiedades y/o características. La madera posee propiedades físicas, mecánicas, químicas, térmicas, eléctricas, acústicas y organolépticas. Dependiendo de sus propiedades será mejor para un uso o para otro. PROPIDADES FISICAS: - Anisotropía: esta característica significa que sus propiedades físicas y mecánicas dependen de la dirección del esfuerzo o trabajo en relación a la disposición de sus fibras, por lo cual serán diferentes en sentido axial, radial y tangencial. - Higroscopicidad: capacidad que tiene la madera de aumentar o disminuir su cantidad de agua según la humedad del medio ambiente donde se encuentra. - Densidad: es la relación entre el peso de la muestra y su volumen, medidos con el mismo grado de humedad. Relación expresada en Kg./m3. mientras más densidad tiene la madera, más resistente es. Cuanto mas leñoso sea el tejido y compactas sus fibras, tendrá menos espacios libres entre sus fibras, por lo que pesara mas. Esta propiedad varía según el contenido de humedad de la madera. Según su densidad se clasifican en maderas pesadas, ligeras y muy ligeras. - Hendibilidad: consiste en la facilidad que tiene la madera de partirse o rajarse en el sentido de la fibra. La resistencia será menor si es de fibra larga y carece de nudos, así como si esta verde la madera. - Dureza: también conocida como resistencia al corte, depende de la mayor o menor cohesión entre sus fibras. Está en relación directa entre la mayor cantidad de fibras y la menor cantidad de agua. Implica también la resistencia al desgaste, rayado, clavado, corte con herramientas, etc. Varia según la especie del árbol, el duramen es mas duro que la albura y la madera seca es mas dura que la verde. Según su dureza se clasifican en duras, blandas y semiduras. - Flexibilidad: es la capacidad de la madera de doblarse o curvarse en el sentido de su longitud, sin romperse o deformarse y retornar a su forma original. Se presenta especialmente en maderas verdes y jóvenes. - Estabilidad: es la contracción que tiene la madera cuando se seca de manera natural porque conserva entre un 15% y 20% de agua, alcanzando un equilibrio con el medioambiente. Depende 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 y mantendra su forma o se deformara curvándose o rajándose. PROPIEDADES MECANICAS: - Compresión: es cuando la madera esta sometida a una fuerza que tienda a aplastar las fibras en un sentido axial o perpendicular a ellas. La resistencia a la compresión será mayor en sentido axial. - Tracción: se da cuando dos fuerzas de signo contrario tienden a romper la pieza de madera. - Flexión: es el trabajo impuesto a una pieza cualquiera que se coloca sobre dos apoyos y que esta sometida al peso en uno o mas puntos de apoyo en su longitud. - Corte: es la acción de las fuerzas paralelas que tienden a cortar la sección transversal de la madera. - Torsión: es la resistencia que opone a una pieza fija en uno de sus extremos a la formación producida por un giro normal de su eje que obra con un brazo de palanca en su extremo libre. - Pandeo: esta fuerza se produce cuando en un cuerpo las fuerzas externas tienden a cortarlo en el sentido de su longitud, siendo esta longitud más grande en relación a la anchura o sección del cuerpo, con lo cual tiene la tendencia a doblarse. PROPIEDADES QUIMICAS: La composición química de la pared celular de las fibras de madera es de mucha importancia por el efecto que tiene en la calidad de la pulpa y papel. La celulosa, componente principal y en mayor proporción de la madera, es el componente más importante en la fabricación del papel y el cartón. PROPIEDADES TERMICAS: Se refiere a la capacidad o formas que tiene la madera de reaccionar ante el frío, el calor o cualquier sensación térmica a la que sea sometida o expuesta. Las propiedades térmicas más importantes de la madera son cuatro: la conductividad térmica, el calor específico, la difusión térmica y el coeficiente de expansión térmica. Todas ellas miden el grado o la rapidez a la que reacciona la madera ante las condiciones térmicas que posee a su alrededor o que le son aplicadas. PROPIEDADES ELECTRICAS: Las propiedades eléctricas de la madera más importantes son la conductividad, la constante eléctrica y el factor dieléctrico de poder. Estas tres propiedades eléctricas miden y determinan la forma en que la madera reacciona al ser expuesta a corrientes eléctricas y el cómo se ve afectada por esto. PROPIEDADES ACUSTICAS: La madera, por su composición, tiene propiedades de absorción de sonido, transmisión de sonido y aislamiento de impacto. Generalmente, como aislante acústico, debe mezclarse con otros materiales para potenciar esta característica. PROPIEDADES ORGANOLEPTICAS: Son características generales que se relacionan con aspectos estéticos y de su estructura anatómica, denominándolas características organolépticas de la madera: color, veteado, textura. Olor, grano, fibra brillo natural. ANOMALIAS, DEFECTOS Y PATOLOGIAS DE LA MADERA: La madera, en su estado natural, ofrece limitaciones que se refieren principalmente a la susceptibilidad de ser atacada por organismos vivos que la puedan destruir. Al no ser fabricada por el hombre, es propensa a sufrir transformaciones y enfermedades. - Defectos: se llaman defectos a los cambios del aspecto exterior, las alteraciones en la integridad de los tejidos y membranas celulares, en la integridad de su estructura y los deterioros que reducen su calidad y limitan sus posibilidades de utilización. Estos se producen por daños, debido a su procesamiento y naturales como nudos, coloración química, ataque de hongos y/o insectos, deformaciones en el tronco y en su estructura. - Deformaciones: son anomalías que representan en el proceso de aserrado, secado y almacenamiento de la madera, lo que limita y dificulta su utilización. - Enfermedades: las enfermedades que puede presentar la madera es debido al ataque de agentes biológicos, ya sean hongos y/o insectos. Estas pueden ser pudrición, enmohecimiento y carcoma.
