5CFE01-613

5CFE01-613
2/10
Caracterización físico-mecánica de la madera de
SORBUS AUCUPARIA.
MILLÁN MAJÁN, J1.; LAFUENTE, E2.; GARCÍA GONZÁLEZ, M.D1.; DIEZ BARRA,
R3.; GALVE ROMERO, D5.; GONZALO PÉREZ, G4.; CISNEROS, O1.; GONZÁLEZ4, M.;
BROTO, M2; DE LA FUENTE, J4.; BONILLA, L4.; DIEZ DELSO, E4., DE PEDRO, R1.
1
DIEF Valonsadero. Consejería de Medio Ambiente. Junta de Castilla y León. Apdo 175. 42080 Soria, España. E-mail
contacto: gargondo@jcyl; 2Cesefor (Área I+D); Pol. Ind. Las Casas, calle c, Parcela 4, 42005 SORIA.; 3CIFOR-INIA (Mº de
Ciencia e Investigación); Apdo. 8111, 28080 Madrid;; 4Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal. E.U.I. Agrarias
Soria.Universidad de Valladolid. Campus Duques de Soria. 42004 Soria; 5 Departamento de Madera y Mueble. Centro
Específico de Formación Profesional "Pico Frentes". Soria.
Resumen
Este trabajo forma parte del conjunto de estudios sobre frondosas productoras de madera de
calidad que se realizan en el Departamento de Investigación y Experiencias Forestales de
Valonsadero (Junta de Castilla y León) y el CESEFOR (Centro de Servicios y Promoción
Forestal y de su Industria de Castilla y León). El objetivo de este estudio es la caracterización
físico-mecánica de la madera de pequeñas dimensiones del serbal de los cazadores (Sorbus
aucuparia), siguiendo para ello la metodología establecida en las correspondientes normas
UNE EN. Se pretende poner en valor un potencial recurso productivo de nuestros bosques,
ampliando el catálogo de maderas autóctonas disponibles para la industria de la madera
regional y dando a conocer esta especie como alternativa al cerezo (Prunas avium) en
reforestación, adaptada a los factores ecológicos de alta montaña. Se seleccionaron 22 árboles
con diámetros entre 10 y 20 cm en 3 zonas diferentes de la provincia de Soria. Sobre esta
muestra se realizaron los ensayos necesarios para determinar sus propiedades tecnológicas y
estéticas. Entre los resultados obtenidos destaca que la madera de Sorbus aucuparia se puede
definir como semipesada, de gran contracción, de poca estabilidad dimensional, semidura, de
clase alta respecto la compresión axial, y de clase mediana respecto la flexión estática, y por
tanto se puede decir que es útil para carpintería de interior. Comparando sus propiedades con
las de Prunus avium, se ha demostrado que el serbal puede ser una alternativa a la madera de
cerezo, por su similitud en cuanto a las propiedades físico-mecánicas, pudiéndose afirmar que
en efecto son maderas muy parecidas.
Palabras clave: serbal de los cazadores, caracterización, dureza, peso específico, contracción
volumétrica y lineal.
1. Introducción
El serbal de cazadores ha sido ampliamente utilizado en la reforestación de tierras
agrarias en los últimos años. Se ha plantado como elemento diversificador, habitualmente en
forma de pequeños golpes en plantaciones de otras especies. Se trata de plantaciones a
elevada densidad, por lo cual es necesaria la realización de clareos para permitir el
crecimiento sostenido de la plantación. Es una frondosa caducifolia que puede alcanzar 20 m
de altura, se trata de una especie de montaña heliófila y rústica, indiferente al sustrato (ORIA
DE RUEDA, 2002), adaptada a los factores ecológicos de alta montaña que puede sustituir al
cerezo (Prunus avium) en repoblaciones de terrenos márginales en los que su crecimiento no
es suficientemente bueno y en zonas donde no es posible utilizar el cerezo (LLORENTE,
2005).
3/10
En el ámbito de la tecnología de la madera la caracterización físico mecánica mediante
madera de pequeñas dimensiones resulta imprescindible para establecer los usos potenciales
teóricos de las diferentes maderas. Si además tenemos en cuenta la existencia de bases
normalizadas únicas y comunes para todas las especies, la caracterización garantiza el poder
realizar una comparativa entre especies de manera ordenada y poder así justificar en muchos
de los casos una adecuada selección de la especie para un determinado uso.
Con este estudio se pretende aclarar y justificar su uso potencial y tradicional como
madera útil para carpintería y ebanistería, y entre otras muchas opciones para mobiliario y
ebanistería utilizada en pequeñas dimensiones, lo que posibilite un aumento en la demanda de
dicha madera. Este punto es esencial en el momento actual y en un futuro si se tiene en cuenta
la necesidad de dar un uso adecuado y viable económicamente a la madera proveniente de
dichos clareos.
2. Objetivos
El objetivo principal de este trabajo es la caracterización de la madera de serbal
(Sorbus aucuparia) mediante sus propiedades físico-mecánicas. Además se pretende lograr
también:
• Proponer una alternativa al empleo del cerezo en la reforestación de tierras para evitar los
habituales fracasos por falta de adaptación de la especie.
• Determinar la influencia de la altura en el fuste y del lugar de procedencia de los árboles
en las propiedades físico-mecánicas para Sorbus aucuparia.
• Ampliar el catálogo de maderas autóctonas disponibles para la industria de la madera
regional y dar a conocer la madera de esta especie.
3. Metodología
Para la realización de los ensayos se utilizaron un total de 22 serbales de diámetro
normal entre 15 y 20cm procedentes de cuatro montes de tres zonas de la provincia de Soria:
El Valle (5 árboles), Cebollera (7 árboles) y La Póveda (10 árboles).
La selección de la muestra se realizó en primavera, marcándose e inventariándose los
árboles. Después de la corta, tronzado y saca de los árboles durante el verano, se procedió a
secar la madera en la cámara de acondicionado de la Escuela de Ingenierías Agrarias de Soria.
Una vez acondicionadas las trozas se procedió a la obtención de las probetas
necesarias para los ensayos de cada propiedad físico-mecánica según la Norma UNE 56-52878 en el Instituto Virgen del Espino y se volvieron a introducir en la cámara de acondicionado
hasta lograr una humedad de la madera inferior al 12%. Se obtuvieron probetas de trozas
situadas diferentes alturas en el árbol (0-1m., 2-3m.y 4-5 m) para estudiar la influencia de este
parámetro en las características de la madera.
•
•
•
Los ensayos realizados fueron los siguientes:
Ensayo para la determinación del peso específico y de la densidad básica (Norma
UNE 56-531-77).
Ensayo para la determinación de las contracciones lineal y volumétrica (Norma UNE
56-533-77).
Ensayos para la determinación de la dureza (Norma UNE 56-534-77).
4/10
•
Ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión axial (Norma UNE 56528-77).
Ensayo para la determinación de la resistencia de la flexión estática (Norma UNE 56537-79).
Ensayo para la determinación de la resistencia a la compresión perpendicular a las
fibras (Norma UNE 56-535-77).
•
•
Una vez se realizaron los ensayos se obtuvieron los valores característicos de cada
propiedad y se realizaron los análisis estadísticos para la comparación de las propiedades de la
madera en función de la altura del árbol a la que se extrajo la muestra y del lugar de
procedencia de los árboles. Se ha utilizado análisis de varianza cuando existía normalidad de
las variables y el Test de Kruskal-Wallis en caso contrario. Finalmente se compararon las
propiedades físico-mecánicas obtenidas para el serbal con las del cerezo (Prunus avium).
4. Resultados y discusión
Densidad
Los resultados del ensayo para la determinación del peso específico y de la densidad
básica para madera al 12% de humedad mostraron un valor medio de 689,9557 Kg/m3 para el
peso específico. En la tabla siguiente (Tabla1) se muestra su clasificación según las normas
UNE.
Tabla 1: Clasificación de la madera según el peso especifico al 12% de humedad en Kg/cm3.
Madera
Frondosas
Muy ligera
Ligera
< 0,35
0,35-0,50
Semipesada
Pesada
0,51-0,70
0,75-0,95
Muy pesada
> 0,95
Esta madera se considera que es una madera semipesada, situándose dentro de este
grupo de maderas en la cota superior, muy cerca de las maderas pesadas. Por otra parte el
valor medio obtenido para la densidad básica fue de 551,7961 Kg/cm3 (véase la figura 1).
Peso especifico de Sorbus aucuparia a un H% de humedad
800
750
Kg/m3
700
650
600
550
500
0
5
10
15
20
25
30
35
H%
Figura 1: Peso especifico en Kg/m3 a la humedad H%.
Los valores obtenidos en cuanto a la densidad refuerzan el aspecto compacto y denso
de dicha madera. En cuanto al secado se puede intuir que resultará lento y que en caso de
realizarse artificialmente resultaría algo costoso.
5/10
Contracciones volumétrica y lineal
El valor resultante de Contracción volumétrica (Cv) en tanto por ciento obtenido en
los ensayos fue de 15,6499, por lo que según la norma UNE, la madera de Serbal de los
cazadores (Sorbus aucuparia) presenta una contracción media-alta (Tabla 2) y deberá
aserrarse antes de secarse para evitarse grandes fendas por desecación.
El resultado del coeficiente de contracción volumétrica (v) fue de 0,3452, por lo que la
madera de serbal de los cazadores (Sorbus aucuparia) es Poco nerviosa (estable), siendo de
esta manera útil para carpintería, ebanistería y tornería.
Tabla 2: Clasificación de la madera en función de la contracción volumétrica total en tanto por ciento y clasificación en
función del coeficiente de contracción volumétrica en tanto por ciento:
Contracción volumétrica Cv en %
Clase
Madera
15-20
Gran contracción
Grandes fendas desecacación. Debe aserrarse antes
de secar
10-15
Contracción media
Fendas medias. Puede emplearse en rollo para
construcción.
5-10
Contracción pequeña
Fendas pequeñas. Puede secarse antes de despiezar.
Coeficiente de contracción volumétrica v
en %
Clase
Madera
0.75-1
Muy nerviosa
Para medios de humedad constante
0.55-0.75
Nerviosa
Para despiece radial
0.35-0.55
Medianamente
nerviosa
Para construcción
0.15-0.35
Poco nerviosa
Para carpintería, ebanistería, tornería.
Esta característica es quizás la característica física que mas puede determinar el tipo de
aplicación de la madera maciza, dado que en muchas ocasiones se necesita una precisión de
dimensiones, bien por razones de funcionalidad, bien por motivos estéticos.
Respecto a la contracciones lineales se obtuvieron los siguientes valores medios: 0.88
% la longitudinal, 5.81 % la radial y 10.25 % la tangencial. Esta característica nos sirve para
analizar el efecto de la anisotropía de la madera, que nos dice que los cambios dimensionales
se realizan de forma diferente según las distintas direcciones. La contracción longitudinal
suele ser despreciable, y la relación de las contracciones transversales, tangencial y radial,
suele ser de 1,5 a 2 veces mayor la primera respecto a la segunda. Cuanto más coincidentes
sean ambas contracciones menos tensiones se producen en la madera y más estabilidad tendrá.
Además especies que tienen una relación muy grande suelen tener mayores tendencias de
atejado que las que tienen un valor de relación pequeño. El caso de la madera de serbal el
valor de estas dos concentraciones resulta de 1.76, por lo que es sensible al atejado pero sin
llegar a producirse grandes tensiones.
6/10
Si realizamos un análisis conjunto de los valores obtenidos de las contracciones
podemos resumir que la madera de Sorbus aucuparia es de contracción media-alta, que debe
serrarse antes de secarse, pudiendo llegar a ser útil para madera de carpintería y ebanistería
tras un proceso de secado natural, y que resulta sensible al atejado de manera leve.
Dureza
La interpretación de los resultados de los ensayos obtenidos mediante el valor medio
de la dureza radial de 4,098 a una humedad del 12%, junto a la del peso especifico en t/m3,
obtenemos el valor de la cota de dureza para la muestra de 5,94.
Mediante este valor podemos determinar que la madera del serbal de los cazadores
(Sorbus aucuparia), por la clasificación de su dureza es una madera semidura (Tabla 3), y por
su cota de dureza es una madera de clase baja, útil para carpintería. Este valor cumple con los
requisitos mínimos de dureza establecidos para determinados usos de la madera, como suelos
y muebles, además de no ser lo suficientemente elevado como para resultar demasiado dura y
por lo tanto difícil de trabajar.
Tabla 3: Clasificación de la madera en función de la dureza radial y de la cota de dureza al 12% de humedad
Dureza(frondosas)
Clase
0,2-1,5
Muy blandas
1,5-3
Blandas
3-6
Semiduras
6-9
Duras
9-20
Muy duras
Cota de dureza
Clase
Madera
3-6
Baja
Para carpintería
6-9
Mediana
Para industria
9-12
Alta
Para usos especiales
Resistencia a la compresión axial
Esta propiedad de la madera valora la cifra absoluta de la resistencia a la rotura, así
como el cociente con 100 veces su densidad (cota estática) en función de su clasificación por
densidad. Esta es imprescindible en las maderas que se quieren curvar.
Con la media obtenida del ensayo de la resistencia a la compresión axial al 12% de
humedad en kg/cm2, y la media del peso específico al 12% de humedad en t/m3, obtenemos el
valor de la cota estática (ce), siendo este valor de 8,625223414 (Tabla 4).
Tabla 4: Resistencia a la compresión axial en Kg/cm2 a la humedad H%. A partir del 30 % permanece constante.
H%
5
10
12
15
20
25
30
CH
761,7341
642,7132
595,1048
523,6922
404,6713
285,6503
166,6293
La madera de serbal de los cazadores resulta de clase alta por su resistencia a la
compresión axial, y por lo tanto es una madera que se podría curvar (Tabla 5).
7/10
Tabla 5: Clasificación de la madera en función de la resistencia a la compresión axial al 12% de humedad en Kg/cm2 y de la
cota estática.
Madera de frondosas
Ligera
Clase
Pesada
Semipesada
Muy pesada
C12
Ce
C12
Ce
C12
Ce
C12
Ce
Baja
Mediana
200-300
300-400
<7
7-8
275-375
375-475
<6
6-7
400-500
500-700
<6
6-7
500-600
600-800
<7
7-8
Alta
400-600
>8
475-600
>7
700-800
>7
800-1000
>8
Flexión estática
Esta característica resulta probablemente la de mayor importancia mecánicamente y
sobre todo su módulo de rigidez, es decir, su módulo de elasticidad a la flexión estática en
dirección a la fibra, el cual resulta el problema mecánico más importante de la madera
(VIGNOTE, 2006).
El valor medio que se obtuvo en el ensayo fue 1181,5517 Kg/cm2, por lo que la
madera de serbal de los cazadores (Sorbus aucuparia), se puede clasificar como madera de
Clase Mediana de acuerdo con su resistencia a la flexión estática (Tabla 6).
Tabla 6: Clasificación de la madera en función de la flexión estática en Kg/cm2 al 12% de humedad
S12
Clase
<1100
Baja
1100-1800
Mediana
>1800
Alta
Compresión perpendicular a la fibra
Para la compresión perpendicular a las fibras no se ha encontrado una clasificación
normalizada para poder interpretar los resultados. A continuación se presenta una
comparación entre resistencias (radial y tangencial) en la tabla 7.
Tabla 7: Valores de la resistencia a la compresión perpendicular a la fibra en DaN/cm2 en sus caras radial y tangencial a
una humedad H% .
0
5
10
12
15
20
25
30
40
50
H%
CPT 112 104 95,2 91,8 86,8 78,3 69,9 61,4 61,4 61,4
CPR 98 90,6 83,3 80,3 75,9 68,5 61,1 53.7 53.8 53.9
60
70
80
90 100
61,4 61,4 61,4 61,4 61,4
53.1 53.11 53.12 53.1 53.1
Pese a no existir clasificación normalizada si que se puede interpretar a través de la
comparación con los resultados obtenidos con otras especies que la resistencia del serbal es
media.
5. Conclusiones
Los resultados obtenidos de las medias de los ensayos se reflejan en la siguiente tabla
(Tabla 8).
8/10
Tabla 8. Medias aritméticas obtenidas para cada una de las propiedades analizadas.
Propiedades físico-mecánicas de Sorbus aucuparia
Peso
específico
(Kg/cm2)
Densidad
básica
(Kg/cm2)
Contracción
volumétrica
(%)
689,96
551,8
16,73
Contracción lineal (%)
Dureza
R
T
L
R
T
5,81
10,25
0,88
4,1
5,15
Compresió
n axial
(Kg/cm2)
Flexión
estática
(Kg/cm2)
595,11
1181,55
Compresión
perpendicular
R
T
80,3
91,83
Nota. L: Longitudinal, T: Tangencial, R: Radial.
Respecto a todas las propiedades estudiadas se observo que la altura de donde se
extrajo la muestra, 1 m, 3 m y 5 m., no influye en los valores de las propiedades. En cambio el
lugar de donde se extrajo la muestra si influye sobre las mismas. Al detectar diferencias
significativas entre las zonas de muestreo respecto a la densidad es presumible pensar que no
es sino está la que determina que haya del mismo modo diferencias significativas respecto al
resto de las propiedades analizadas.
Podemos concluir que la madera de Sorbus aucuparia se trata de una madera
semipesada–pesada, con un secado algo lento y costoso, de contracción media-alta, que debe
serrarse antes de secarse, siendo útil para madera de carpintería y ebanistería tras un proceso
de secado natural, y sensible al atejado. En cuanto a la dureza resulta semidura, y útil para
carpintería. Y respecto a las propiedades mecánicas presenta unos valores medios, siendo de
clase alta su resistencia a la compresión axial, y de clase media su resistencia a la flexión
estática y a la compresión perpendicular a la fibra, por lo que le hacen medianamente apta
para usos estructurales.
Se podría destacar que la madera de serbal de los cazadores resulta apta para usos de
interiores, donde no se encontraría sometida a grandes variaciones de humedad, siendo útil
para usos de ebanistería y carpintería, ya sea en madera de pequeñas como de grades
dimensiones. Este hecho se puede ver reforzado por los trabajos que se están realizando en el
Departamento de Madera y Mueble del Centro Específico de Formación Profesional "Pico
Frentes", que se encuentran a punto de finalizar, respecto a la trabajabilidad de dicha especie,
en el que se está observando su buen comportamiento para la carpintería tras un secado
prolongado y moderado.
En la comparativa de Sorbus aucuparia frente a Prunus avium, se puede apreciar una
similitud en cuanto a las propiedades físico-mecánicas, por ello se puede afirmar que en
efecto son maderas muy parecidas, por lo que la madera de serbal puede ser una alternativa en
altura a la madera de cerezo (Tabla10).
Tabla 10. Comparativa de propiedades fisico-mecánicas del serbal frente al cerezo.
Características físico-mecánicas
ESPECIES
Peso
específico
(Kg/cm2)
Contr acción
volumétrica
(% )
Prunus avium
620
Sorbus aucuparia
689,96
Contracción lineal (% )
Dureza
Compresión
axi al
(Kg/cm2)
Flexi ón
estática
(Kg/cm2)
Compresión
perpendicul ar
Radi al
Tangencial
13,5
5
8,5
4,3
500
950
sin datos
16,73
5,81
10,25
4,1
595,11
1181,55
84,43
9/10
6. Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por el proyecto de investigación VA003B6
“Valorización de la madera de pequeñas dimensiones del serbal de los cazadores sorbus
aucuparia”de la Consejería de Educación de la Junta de Castilla y León. Se ha realizado en
el Departamento de Ingeniería Agrícola y Forestal. Escuela Universitaria de Ingenierías
Agrarias de Soria (Universidad de Valladolid) con la colaboración del Departamento de
Investigación y Experiencias Forestales de Valonsadero (Junta de Castilla y León), el
CESEFOR (Centro de Servicios y Promoción Forestal y de su Industria de Castilla y León), el
Departamento de Madera y Mueble del Centro Específico de Formación Profesional "Pico
Frentes”·y el Servicio Territorial de Medio Ambiente de Soria (Junta de Castilla y León).
7. Bibliografia
LLORENTE R., CISNEROS O., SÁNCHEZ O. Utilización del mapa forestal de España para
el estudio del hábitat climático de frondosas acompañantes en Castilla y León. IV Congreso
Forestal Nacional. Zaragoza, 2005.
Norma UNE 56-528-78. Características físico mecánicas de la madera. Preparación de
probetas para ensayos.
Norma UNE 56-528-77. Características físico mecánicas de la madera. Determinación del
contenido de humedad por desecación hasta el estado anhidro.
Norma UNE 56-531-77. Características físico mecánicas de la madera. Determinación del
peso específico.
Norma UNE 56-534-77. Características físico mecánicas de la madera. Determinación de la
dureza.
Norma UNE 56-533-77. Características físico mecánicas de la madera. Determinación de las
contracciones lineal y volumétrica.
Norma UNE 56-535-77. Características físico mecánicas de la madera. Determinación de la
resistencia a la compresión axial.
Norma UNE 56-537-79. Características físico mecánicas de la madera. Determinación de la
resistencia a la flexión estática.
Norma UNE 56-542-88. Características físico mecánicas de la madera. Determinación de la
resistencia a la compresión perpendicular a las fibras.
Norma UNE 56-540-78. Características físico mecánicas de la madera. Interpretación de los
resultados de los ensayos.
ORÍA DE RUEDA, J.A., DÍEZ, J. 2002. Guía de árboles y arbustos de Castilla y León..
Editorial Cálamo. Palencia. 381 pp
10/10
ORIA DE RUEDA, J.A., MARTÍNEZ DE AZAGRA, A. 2002. El jerbo (Sorbus domestica
L.), un valioso árbol en peligro. Medio Ambiente en Castilla y León, nº 17 12-22
VIGNOTE, S., MARTINEZ, I., 2006. Tecnología de la madera. Libro. Ediciones MundiPrensa.