INII - Universidad de Costa Rica

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingeniería
Instituto de Investigaciones en Ingeniería
Laboratorio de Productos Forestales
INFORME PROGRAMA
“Propiedades tecnológicas de especies
maderables provenientes de plantación
del Bosque Tropical Seco del
Pacífico Norte de Costa Rica”
No. 731-A2-025.
Investigadoras e Investigadores:
M. Sc. María Lorena Blanco R.
Principal
Dra. Julieta Carranza Velásquez.
Asociado
M. Sc. José Joaquín Chacón Leandro.
Asociado
Ing. René Rodríguez Leiva
Asociado
Licda. Isabel Ma. Carpio Malavassi,
Asociada
Dr. Georges Govaere Vicarioli
Asociado
Bach. Luis A. Cruz Meléndez
Asociado
Técnico Pedro Rojas Camacho
Colaborador
Diciembre 2006
Tabla de contenido
Antecedentes ...................................................................................................................................... 1
Materiales ........................................................................................................................................... 3
Referencias Bibliográficas .................................................................................................................. 4
Capítulo I
Anatomía de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres procedencias: Costa Rica, Tanzania
y Tailandia, plantadas en el Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
1. Metodología ................................................................................................................................... 5
1.1 Preparación de muestras .......................................................................................................... 5
1.2 Medición.................................................................................................................................... 5
1.3 Cálculos...................................................................................................................................... 5
1.4 Clasificación de las fibras según el factor Runkel ...................................................................... 6
1.5 Clasificación de las fibras según el Coeficiente de Flexibilidad ................................................. 6
2. Resultados....................................................................................................................................... 7
2.1 Descripción anatómica de la madera ........................................................................................ 7
2.2 Características generales de la madera..................................................................................... 7
2.3 Descripción macroscópica de la madera ................................................................................... 7
2.4 Descripción microscópica de la madera .................................................................................... 8
2.5 Usos Recomendados ............................................................................................................... 15
3. Conclusiones ................................................................................................................................. 15
4. Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 16
Capítulo II
Composición química de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres procedencias: Costa
Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
1. Antecedentes ................................................................................................................................ 18
2. Materiales ..................................................................................................................................... 22
3. Metodología ................................................................................................................................. 23
3.1 Caracterización química global................................................................................................ 23
3.2 Caracterización química elemental ......................................................................................... 24
3.3 Análisis de resultados .............................................................................................................. 24
4. Resultados..................................................................................................................................... 25
5. Conclusiones ................................................................................................................................. 28
6. Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 29
Capítulo III
Propiedades físicas y mecánicas de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres
procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque Tropical Seco del Pacífico
Norte de Costa Rica.
1. Resultados..................................................................................................................................... 30
1.1 Propiedades Físicas ................................................................................................................. 30
1.2 Propiedades Mecánicas en condición verde, edad 8 años ..................................................... 31
1.3 Propiedades Mecánicas en condición seca al aire, edad 8 años ............................................. 33
1.4 Propiedades Mecánicas en condición verde, edad 10 años ................................................... 34
1.5 Resultados de Propiedades Mecánicas en condición seca al aire, edad 10 años ................... 36
1.6 Propiedades Mecánicas en condición seca al aire, edad 12 años ........................................... 37
Capítulo IV
Secado al aire de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres procedencias: Costa Rica,
Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
1. Antecedentes ................................................................................................................................ 40
2. Metodología ................................................................................................................................. 43
3. Resultados..................................................................................................................................... 44
3.1 Defectos y deformaciones ....................................................................................................... 44
3.2 Curvas de secado ..................................................................................................................... 44
4. Conclusiones ................................................................................................................................. 48
5. Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 48
Capítulo V
Preservación de teca (Tectona grandis L. F.) con CCB, utilizando el método de pequeños bloques,
para dos edades y semilla de tres procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el
Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
1. Antecedentes ................................................................................................................................ 50
2. Metodología ................................................................................................................................. 50
2.1 Preparación de especímenes de ensayo ................................................................................. 50
2.2 Humedad de equilibrio y densidad aparente .......................................................................... 50
2.3 Preservativo............................................................................................................................. 50
2.4 Procedimiento de preservación .............................................................................................. 51
2.5 Retención de preservativos ..................................................................................................... 52
3. Resultados..................................................................................................................................... 54
4. Conclusiones ................................................................................................................................. 56
5. Referencias Bibliográficas ............................................................................................................ 57
ANTECEDENTES
Las plantaciones forestales de teca llevan más de 80 años en Costa Rica; varios
proyectos de cooperación internacional e incentivos nacionales han conducido a la
plantación de 135 000 ha con Bombacopsis quinata, Gmelina arborea, pequeñas
extensiones de Eucalyptus deglupta y algunas especies arbóreas nativas, así como
teca (Tectona grandis), la cual se ha plantado en 25 600 ha en varios lugares del
país al norte, centro y sur, así como en muchas pequeñas explotaciones agrícolas
(ECOBOSQUES).
La Tectona grandis se introdujo en América Central en 1926 con un envío de
semillas de Colombo (Sri Lanka) al Jardín Botánico Summit de Panamá, desde el
cual se exportaron semillas en los veinte años siguientes a la mayoría de los
países de América Central y el Caribe. Aparte de las plantaciones, se encuentran
también muchos árboles de teca (con edades de 20 a 40 años) formando setos
vivos alrededor de las estancias, mezclados a veces con otras especies
(ECOBOSQUES).
Según (MORA, 1996), la teca es una de las especies que ha sido reconocida con
un mayor potencial para formar masas puras de gran valor comercial, debido a
sus características silviculturales, a la rapidez con que crece, a su capacidad de
formar duramen desde muy temprana edad y de mantener una alta proporción
del mismo a lo largo de toda la vida, así también, debido a las excelentes
características tecnológicas de la madera.
Con un criterio semejante, (PANDEY, 1996) indica que La teca es una de las
principales maderas latifoliadas que existen en el mundo, apreciada por su color
claro, su excelente fibra y su durabilidad. Considera que “aunque no tiene una
gran importancia desde el punto de vista de la producción mundial de madera, por
su solidez y sus cualidades estéticas es la madera tropical de frondosas más
solicitada para un mercado específico de aplicaciones suntuarias como la
fabricación de muebles y barcos y de componentes decorativos para la
construcción”. Termina diciendo que es de gran trascendencia para la economía
forestal de los principales países productores y dada la reducción en el suministro
de madera de teca de la mayor parte de los bosques naturales, se ha redoblado el
interés en establecer plantaciones de esta especie Considera el autor, que “el
hecho de que la teca siga siendo una de las maderas más valiosas del mundo hará
que siga existiendo un gran interés en cultivar e invertir en esta especie. Será
necesario promulgar una legislación y ejercer una labor de vigilancia en las
esferas comercial y ambiental para conseguir que la industria del cultivo de la teca
alcance un desarrollo ordenado”.
Por otro lado, en el portal de la empresa ECOBOSQUES, se indica que la madera
de teca es fina y dura, cualidad muy apreciada para diversos usos, es una madera
que contiene sílice; fácil de trabajar, secar y preservar; su durabilidad natural es
buena y tiene buena estabilidad dimensional.
Además, que posee resistencia a las termitas, a los hongos y a la intemperie es
prácticamente insensible a la humedad y a los insectos. Tiene un aceite
antiséptico que la hace muy resistente y la protege del ataque de diversos
organismos. Por las características anteriores y por su belleza, se considera una
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de las especies más valiosas del mundo. Los muebles de exteriores fabricados
con teca no requieren de pintura ni barniz, soportando tanto severas tormentas
de nieve, las lluvias de los monzones y el calor tropical sin disminuir su
resistencia. La teca es una de las pocas maderas en el mundo que tiene un aceite
natural que la hace impermeable, evitando que se deforme, agriete, o se torne
quebradiza. La teca es extremadamente resistente a la descomposición y tiene
resinas (tecnoquinina) que repelen naturalmente las termitas.
La teca es especie nativa del sudeste de Asia, Malasia e Indochina. En el trópico
americano, ha sido plantada en gran cantidad en sitios como Puerto Rico,
Centroamérica, Belice y Panamá. En América del Sur se ha cultivado en Colombia,
Venezuela, Brasil y Guyanas. Se desarrolla en suelos profundos y de buen
drenaje, del tipo franco arenoso o arcilloso, con pH neutro o ácidos. Requiere
climas con una estación seca bien definida (22 y 28) ºC y una precipitación media
anual de (1250 a 2500) mm y altitudes desde el nivel del mar hasta 1000 m. Los
factores limitantes para la especie son los suelos poco profundos, compactados,
mal drenaje y altitudes mayores a 1000 msnm.
Esta especie alcanza más de 50 m de altura y 200 cm de diámetro, es deciduo,
con el fuste recto, corteza áspera y delgada, de color café que se desprende en
placas grandes y delgadas. Las hojas son opuestas, grandes y de pecíolos
gruesos. (CATIE- Madeleña, 1995).
Debido a sus características, la madera de teca se está utilizando eficazmente
como sustituto de otras especies maderables del país, por lo que actualmente
existen numerosas plantaciones de esta especie en diferentes sitios de Costa Rica.
En Costa Rica, se ha establecido el programa de reforestación TECA 2000, que
busca el establecimiento de (1,5·106 a 2,0·106) ha de teca en menos de cuarenta
años y dentro del cual la empresa Flor y Fauna S. A. ha reforestado desde 1989,
en el año 2004 contaba con 2568 ha de plantación (SANTAMARÍA, 2004).
De acuerdo a (CASTRO & RAIGOSA, 2001), la teca fue seleccionada para América
Central como una especie prioritaria con base en los resultados del proyecto
Medeleña del CATIE y también por el impulso que el gobierno quería dar al
desarrollo de las plantaciones forestales, apoyándose en los incentivos fiscales, a
partir de 1979. FONAFIFO (1996) citado por (CASTRO & RAIGOSA, 2001),
informa que para el período de 1972 a 1987, el área reforestada, manejada y
protegida mediante los incentivos forestales, fue de 309 864,28 ha, siendo entre
un 3 % y un 4 % el área forestada con tecas en la zona de Guanacaste.
Actualmente (MORALES, 2008) menciona que hay un gran interés de empresas
asiáticas en adquirir madera de teca, pues en países como India y Tailandia está
prohibida la tala de estos árboles. Por ello, indica que la empresa MVM Supply
Consulting, a través de su presidente, el señor Marco Mejía, detalló que pretenden
elaborar un portafolio de fincas productoras de teca para su comercialización, que
incluya: los metros cuadrados de terreno, el volumen existente de madera en
metros cúbicos, la cantidad de árboles existentes, las dimensiones y el historial
del manejo forestal que ha tendido cada finca.
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MORALES, (2008) informa que Alfonso Barrantes, Director Ejecutivo de la Oficina
de Nacional Forestal reconoció que el país carece de estadísticas precisas acerca
de la producción de teca y de las características de las fincas, así como, de la
cantidad de área sembrada y cosechas. Aseguró, que es muy probable que la teca
ocupe la mayoría de las exportaciones de madera.
En India y Myanmar, solamente entre 1990 y 1991 se extrajeron 535 000 m3 de
los bosques naturales y 470 000 m3 entre 1999 y el año 2000. Hay 5,7 x 106 ha
plantadas con teca a nivel mundial: Hay 5,7 x 106 ha en Asia Pacífica, 248 000 ha
en África y 240 000 ha en Centroamérica y Sudamérica (IITO, 2004).
Debido al manejo de las plantaciones, se dispone de una considerable cantidad de
árboles de diámetros pequeños y de poca edad provenientes de los distintos
raleos que se realizan, por lo que resulta de gran importancia estudiar el
comportamiento de este material de plantación, de diferentes edades y sitios de
procedencia.
Además, es muy importante conocer las posibles diferencias en el desarrollo de la
especie que se presentan al utilizar semillas de diferentes procedencias y de las
diferentes características climáticas de las zonas de crecimiento.
AGRADECIMIENTOS
A la empresa MACORI por la donación de los materiales y la atención de los
investigadores y técnicos en las recolectas de material.
MATERIALES
Se estudiaron muestras de Teca (Tectona grandis), provenientes de semillas de
Costa Rica, Tailandia y Tanzania, de dos edades: 7 y 10 años y de plantaciones
manejadas de la empresa MACORI, situadas en el distrito de Nicoya, del cantón
de Nicoya en la provincia de Guanacaste, Costa Rica. Específicamente, los árboles
se extrajeron de la Parcela de Repetición No. 2, del lote El Coyol, sembrados en el
año de 1995.
La plantación se encuentra entre las coordenadas 09º 55’ latitud norte y 85º 37’
longitud oeste, según la hoja cartográfica Garza, del Instituto Geográfico Nacional.
La finca colinda al norte con calle pública, al sur y al este con el Océano Pacífico y
al oeste con otras parcelas. Geológicamente se ubica sobre la formación volcánica
llamada “complejo de Nicoya”, específicamente en los Valles Profundos y
Serranías del mismo. Desde el punto de vista geomorfológico se ubica en la
subunidad de conos coluvio aluviales con influencia marina. En esta zona la
temperatura máxima promedio anual es de 31,9 ºC y la mínima promedio anual
de 21,8 ºC, siendo la media anual de 26,8 ºC. Con respecto a la humedad
promedio anual se tiene un reporte del 80 %, con una precipitación promedio
anual de 2961,3 mm, obteniéndose como los meses de menor precipitación enero
y febrero y los de mayor, agosto y setiembre. El viento se desplaza en promedio a
6,3 km/h con dirección predominante hacia el noreste; se tiene una presión de
996 hPa, la zona presenta, además, una topografía predominantemente plana
(Fernández, 2002).
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Figura 1.
grandis)
Plantación de Teca (Tectona
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CASTRO, F. & RAIGOSA, J. Crecimiento y propiedades físicas de la madera de teca
(Tectona grandis L. F.) de 17 años en San Joaquín de Abangares, Costa Rica.
Revista Forestal Centroamericana. Jul-set. 2001. 35:19-24
ITTO. Tropical Forest Update 2004.
2008.
En: www.itto.or.jp.
Visitado en mayo del
MORA, F. & GÓMEZ, M. Ecuaciones y tablas de volumen para árboles individuales
en plantaciones de teca (Tectona grandis). Vertiente del Pacífico, Costa Rica.
En: www.una.ac.cr/inis/docs/teca/temas/fmora.pdf. Visitado en mayo del
2008.
ECOBOSQUES. http://ecobosques.com. Visitado en mayo del 2008.
PANDEY, D. Una visión general de los recursos mundiales de teca y de los
elementos que influyen en sus perspectivas de futuro. Servicio de Información
Agropecuaria del Ministerio de Agricultura y Ganadería del Ecuador. Servicio
de Desarrollo de Recursos Forestales, FAO. 1996.
SANTAMARÍA, J. E. Obtención de pulpa a partir de teca (Tectona grandis L. F.) por
medio del pulpeo químico Kraft y evaluación del uso potencial de la lignina
obtenida.
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CAPÍTULO I
Anatomía de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres
procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque
Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
Licda. Isabel María Carpio Malavassi
1.
METODOLOGÍA
1.1.
Preparación de las muestras
Para la descripción de la madera en cuanto a las características generales,
macroscópicas y microscópicas, caracterización, se utilizó la metodología descrita
en la Guía para la descripción de la Madera (1968) y el Manual de Procedimientos
para la Sección de Anatomía y Morfología de la Madera (1992), del Laboratorio de
Productos Forestales.
La evaluación morfométrica de las fibras de la madera, se hizo siguiendo el
procedimiento descrito en la norma Morfometría de fibras, LPF-AN-001 (Carpio,
1996).
1.2.
Medición
Para cada una de las edades de corta y de cada árbol analizado, se tomaron tres
discos, uno del área Basal, Media y Distal del fuste, uno de los cuales se con un
espesor de 15 cm. De cada disco, se extrajo una cuña de 5 cm de ancho y se
dividió en pequeños trozos similares a astillas o palillos de fósforos.
Una vez obtenido este material, se procedió a sumergirlo en el reactivo de Jeffry,
el cual consiste en una disolución preparada con partes iguales de dicromato de
sodio y ácido nítrico, ambos al 10 %. Las astillas finas se colocaron en cajas de
Petri pyrex con el reactivo y se calentaron por 10 min sin llegar a ebullición,
repitiendo el procedimiento cada dos días con nuevas cantidades de reactivo hasta
lograr la disociación de los elementos constituyentes.
Las fibras ya separadas y limpias, se tiñeron con safranina en alcohol al 70 % y se
midieron en un Microscopio Optico Trinocular, De cada una de las muestras
disociadas, se midieron cincuenta fibras en perfecto estado, en cuanto a su
longitud, diámetro tangencial y lumen, obteniéndose un total de doscientas
mediciones por muestra.
1.3.
Cálculos
El espesor de la pared se obtuvo restando los valores del diámetro del lumen, de
los del diámetro tangencial de las fibras.
Los datos obtenidos se tabularon en una hoja electrónica, con el fin de calcular los
valores promedio de longitud, diámetro tangencial, lumen y espesor de la pared.
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Para cada una de las dimensiones medidas se calculó el valor promedio, el valor
mínimo y el valor máximo, así como la desviación estándar y el coeficiente de
variación. Para la longitud de las fibras se realizó la distribución en clases desde
cortas hasta muy largas, y para la longitud, el diámetro tangencial y el espesor de
la pared de las fibras se presentó una clasificación general. Asimismo, se
determinó la distribución porcentual de las fibras por longitud, el Coeficiente de
Flexibilidad y el Factor Runkel.
1.4.
Clasificación de las fibras según el Factor Runkel
Se calculó el Factor Runkel con base en las dimensiones de las fibras, según la
fórmula siguiente:
R = (2•e)/dL
Donde:
R: Factor Runkel (adimensional)
e: Promedio del espesor de la pared (µm)
dL: Promedio del diámetro del lumen (µm)
En el Cuadro 1.1. se detalla la clasificación de las fibras utilizando el Factor
Runkel.
Cuadro 1.1. Clasificación de las fibras según el Factor Runkel
1.5.
Hasta 0,25
Excelente para papel
Grupo I
0,25 – 0,50
Muy buena para papel
Grupo II
0,51 – 1,00
Buena para papel
Grupo III
1,01 – 2,00
Regular para papel
Grupo IV
> 2,00
Mala para papel
Grupo V
Clasificación de las fibras según el Coeficiente de Flexibilidad
El coeficiente de flexibilidad predice el comportamiento de las fibras durante la
formación del papel. Este es un parámetro calculado tomando en cuenta el
diámetro promedio del lumen y el diámetro promedio tangencial de las fibras,
según la fórmula:
CF = (dL/dF) • 100
Donde
CF: Coeficiente de Flexibilidad (%)
dL: Promedio del diámetro del lumen (µm)
dF: Promedio del diámetro de la fibra (µm)
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Cuadro 1.2. Clasificación de las fibras según el Coeficiente de Flexibilidad
Coeficiente de Flexibilidad
Características
Las fibras se colapsan, buena superficie de contacto,
buena unión fibra – fibra.
>75
75 – 50
Fibras parcialmente colapsadas, con buena sección
transversal elíptica, buena superficie de contacto,
buena unión fibra – fibra.
50 – 30
Fibras se colapsan muy poco, poca superficie de
contacto, poca unión fibra – fibra.
Fibras no se colapsan, muy poca superficie de
contacto, pobre unión fibra – fibra.
< 30
2.
RESULTADOS
2.1.
Descripción anatómica de la madera
Nombre científico:
Nombre común:
Familia:
Sinonimias:
2.2.
Tectona grandis
Teca, Teka
Verbenaceae
T. Theka Lour., Thecka grandis (L. f.) Lam.
Características generales de la madera
En condición verde el duramen es pardo claro y en condición seca es pardo rojizo
grisáceo; el grano es medianamente entrecruzado en bandas angostas; la textura
es de mediana a ligeramente cerosa y el lustre es regular. La figura presenta
arcos superpuestos, con alguna frecuencia muestra bandas oscuras. El corte
presenta bandas angostas verticales claras y oscuras alternadas debido al grano
entrecruzado. Posee un aroma fuerte y no tiene sabor característico.
2.3.
Descripción macroscópica de la madera
La madera es de porosidad circular o semicircular y los poros son moderadamente
pequeños. En el leño temprano son visibles a simple vista formando hileras
regulares e irregulares. En su mayoría los poros son solitarios, de forma ovada y
en ocasiones redonda. Se presentan poros múltiples radiales en grupos de dos a
tres. Hay excesiva cantidad de poros, en promedio 220/100 mm2 y puede
observarse tílides o tilosas en las paredes delgadas de algunos poros; éstas son
de color blanco, pardo y amarillo.
El parénquima se observa a simple vista, en bandas terminales y del tipo
paratraqueal vasicéntrico, y es de color más claro que las fibras.
Los radios son medianos, visibles a simple vista y relativamente escasos; en
promedio se encuentran veinticinco radios en 5 mm lineales.
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2.4.
Descripción microscópica de la madera
Los elementos de los vasos (poros) tienen un diámetro tangencial promedio de
210 µm con un ámbito de 190 µm a 300 µm. La longitud de los elementos
vasculares es de 308 µm con un ámbito de 209 µm a 418 µm. Las placas
perforadas son simples y muy inclinadas; el punteado intervascular es alterno y
las punteaduras son de forma ovalada y con aperturas extendidas.
El parénquima es paratraqueal escaso de tipo vasicéntrico y presenta de una a
dos células de ancho. Los radios son uniseriados con una altura promedio de seis
células y multiseriados con un promedio de dos, tres y cuatro células de ancho por
cuarenta células de alto. Hay radios homogéneos con células rectangulares
dispuestas verticalmente.
Las fibras son fusiformes, ligeramente estratificadas con punteaduras simples
escasas. La longitud promedio de las fibras es 1 550 µm, con un ámbito de 955
µm a 2 240 µm. El diámetro tangencial promedio es de 25 µm con un ámbito de
18 µm a 31 µm. El diámetro promedio del lumen es de 16 µm con un ámbito de
11 a 22 µm. El espesor promedio de la pared es de 4. µm con un ámbito de 2 µm
a 7 µm. La relación longitud y diámetro tangencial (L/D) es 64.
Se observa gomas de color pardo amarillento en las fibras, en el parénquima
longitudinal y en los radios.
Figura 1.1. Corte de sección transversal al microscopio
óptico de la madera de Tectona grandis. Objetivo (4X)
Figura 1.2. Corte de sección tangencial al microscopio
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óptico de la madera de Tectona grandis. Objetivo (4X)
Figura 1.3. Corte de sección radial al microscopio
óptico de la madera de Tectona grandis. Objetivo (4X)
Figura 1.4. Corte de sección transversal al microscopio
electrónico de la madera de Tectona grandis. Objetivo ( X)
Figura 1.5. Corte de sección tangencial al microscopio
electrónico de la madera de Tectona grandis. Objetivo ( X)
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Figura 1.6. Corte de sección radial al microscopio
electrónico de la madera de Tectona grandis. Objetivo ( X)
Cuadro 1.3. Características generales de la madera Teca (Tectona grandis) con semilla
procedente de Costa Rica, Tailandia y Tanzania (7 años de edad).
Características de la
madera
PROCEDENCIA
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Naranja claro
Naranja pardo
Naranja fuerte
Naranja pardo oscuro
Naranja grisáceo
Naranja pardo
50 %
60 %
60 %
Espesor en sección
transversal
50 %
40 %
40 %
Límite / anillos de
crecimiento
Bandas claras
irregulares
Bandas claras
irregulares
Número en 2,5 cm
2
2
3
Regulares
Regulares
Regulares
Mancha gris
No visible
No visible
Agradable
Agradable
No característico
Ligeramente
entrecruzado
Entrecruzado
Entrecruzado
Fina a mediana
Fina
Fina
Figura
Líneas verticales
Líneas verticales
Líneas verticales
Brillo
Regular, elevado en
sección radial
Regular
Regular
Albura seca
Duramen seco
Albura
Espesor en sección
transversal
Duramen
Excentricidad
Ataque por hongos
Olor
Grano
Textura
Bandas claras
irregulares
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Cuadro 1.4. Características generales de la madera Teca (Tectona grandis) con
semilla procedente de Costa Rica, Tailandia y Tanzania (10 años de edad).
Características
de la madera
PROCEDENCIA
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Café claro grisáceo
Naranja bajo
Naranja
Duramen seco
Naranja grisáceo
Naranja grisáceo
Naranja oscuro
Transición
Cambio abrupto
Cambio abrupto
Menos abrupto
Albura
50 %
30 %
20 %
Duramen
50 %
70 %
80 %
Irregular
Irregular
Circular
Bandas claras
irregulares
Bandas claras y
homogéneas
Duramen 2 y Albura 3
Duramen 4 y
Albura 5
Duramen 3 y
Albura 6
Excentricidad
Irregular
Irregular
Homogénea
Ataque por hongos
No visible
En médula
No visible
No característico
No característico
No característico
Ligeramente
entrecruzado
Entrecruzado
Entrecruzado
Textura mediana
Textura Fina
Textura Fina
Brillo
Regular, elevado en
sección radial
Bajo
Bajo
Figura
Líneas verticales y
reflejos satinados
Albura seca
Forma
Límite / Anillos de
crecimiento
Número en 2,5 cm
Olor
Grano
Apariencia de
superficie
Bandas claras
irregulares
Líneas verticales Líneas verticales y
arcos
y arcos
superpuestos
superpuestos
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Cuadro 1.5. Características macroscópicas de la madera de teca (Tectona grandis)
con semilla procedente de Costa Rica, Tailandia y Tanzania. (7 y 10 años de edad).
Descripción macroscópica
Porosidad
Concentración
Agrupación
PROCEDENCIA
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Semicircular
Semicircular
Semicircular
No cambia
No cambia
No cambia
Radiales
Radiales
Radiales
(Nº de poros = 2)
(Nº de poros 2)
(Nº de poros 2)
5 % múltiple
radial, 95 %
solitario
4 % múltiple
radial, 96 %
solitario
4 % múltiple
radial, 96 %
solitario
Tamaño
Muy pequeños
entre anillos
(0,05 mm)
Forma
Ovalados,
redondos, e
irregulares
Poros
Nº de poros en Abundantes (125
- 250)
100 mm2
Parénquima
Anillos de
crecimiento
Radios
Muy pequeños
Muy pequeños
entre anillos entre anillos (0,05
(0,05 mm)
mm)
Ovalados,
redondos
Ovalados,
redondos
Abundantes
(125 - 250)
Abundantes (125
- 250)
Contenido
Tílides escasas
Tílides escasas
Tílides escasas
Visibilidad
Baja a simple
vista
Baja a simple
vista
Baja a simple
vista
Tipo
Paratraqueal y
vasicéntrico
escaso
Paratraqueal y
vasicéntrico
escaso
Paratraqueal y
vasicéntrico
escaso
Color
Crema claro
Crema claro
Crema claro
Visibilidad
Visible a simple Visible a simple
vista
vista
Visible a simple
vista
Ancho
Medianos
Medianos
(0,05 - 0,1) mm (0,05-0,1) mm
Medianos
(0,05-0,1) mm
Número en 5
mm lineales
Altura
Distribución
Pocos
(menos de 25)
Pocos
(menos de 25)
Pocos
(menos de 25)
Menos de 1 mm Menos de 1 mm Menos de 1 mm
No estratificados
Estratificados
Estratificados
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Cuadro 1.6. Características morfométricas de las fibras de Teca (Tectona grandis) con
semilla procedente de Costa Rica, Tailandia y Tanzania (7 años de edad).
PROPIEDADES
Longitud de
fibra
(µm)
Diámetro
tangencial
(µm)
Lumen
(µm)
Pared
(µm)
Fibra corta
Fibra
Mediana
PROCEDENCIA
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Media
997,5
1043,7
937,4
Mínimo
591,0
610,0
578,5
Máximo
1368,3
1545,5
1340,0
Desviación estándar
163,4
203,2
169,3
Clasificación
mediano
mediano
mediano
Media
29,8
27,5
27,3
Mínimo
20,7
18,9
19,2
Máximo
46,1
37,2
35,6
Desviación estándar
5,5
5,0
4,2
Clasificación
mediano
mediano
mediano
Media
21,0
17,8
19,7
Mínimo
10,2
9,3
10,0
Máximo
35,9
27,5
32,1
Desviación estándar
5,5
4,3
4,4
Media
4,4
4,8
3,8
Mínimo
2,9
3,0
1,4
Máximo
6,4
7,7
5,7
Desviación estándar
0,8
1,2
1,0
Clasificación
mediana
mediana
mediana
Ámbito ( µm )
0 - 900
0 - 900
0 - 900
Media
809,1
803,5
764,6
Porcentaje (%)
30
28
38
Ámbito ( µm )
901 - 1600
901 - 1600
901-1600
Media
1078,3
1137,1
1137,1
Porcentaje (%)
70
72
72
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Cuadro 1.7. Características morfométricas de las fibras de Teca (Tectona grandis) con
semilla procedente de Costa Rica, Tailandia y Tanzania (10 años de edad).
PROCEDENCIA
PROPIEDADES
Longitud de fibra
(µm)
Diámetro tangencial
(µm)
Lumen
(µm)
Pared
(µm)
Fibra corta
Fibra mediana
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Media
1360,0
1342,6
1082,3
Mínimo
795,3
803,8
709,0
Máximo
1870
1728
1346
Desviación estándar
241,2
209,3
145,0
Clasificación
Mediana
Mediana
Mediana
Media
29,0
28,6
26,2
Mínimo
22,0
17,5
18,0
Máximo
41,1
51,5
36,4
Desviación estándar
4,2
5,1
3,7
Clasificación
Mediano
Mediano
Mediano
Media
13,1
14,0
12,1
Mínimo
8,1
6,7
6,9
Máximo
20,4
25,4
22,2
Desviación estándar
2,8
4,0
3,0
Media
8,1
7,3
7,0
Mínimo
5,3
4,4
3,4
Máximo
12,3
13,1
10,9
Desviación estándar
1,7
1,6
1,6
Clasificación
Delgada
Delgada
Delgada
Ámbito ( µm )
0-900
0-900
0-900
Media
854,0
812,1
800,6
Porcentaje (%)
6
8,4
92
Ámbito ( µm )
901 - 1600
901-1600
901-1600
Media
1347,2
1327,1
1106,8
Porcentaje (%)
179,1
150,0
120,0
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Cuadro 1.8. Parámetros de clasificación de las fibras de Teca (Tectona
grandis) según procedencia.
PROCEDENCIA
PARÁMETROS
Costa Rica
Edad (años)
Tailandia
Tanzania
7
10
7
10
7
10
Factor Runkel
0,4
1,2
0,4
1,0
0,5
1,2
Coeficiente de Flexibilidad (%)
70
45
72
49
65
46
Relación L/D
33
47
34
47
38
42
2.5. Usos recomendados
Se utiliza en construcción marina en general, madera contrachapada, paneles
decorativos, juguetería, madera torneada y tallada, muebles y gabinetes, cerchas,
marcos de puertas y ventanas, carpintería en general y pulpa para papel.
3.
CONCLUSIONES
1. La especie maderable Teca (Tectona grandis), igual que las demás
especies nativas como introducidas, poseen las mismas características
anatómicas, independiente de su edad, del tipo de suelo y clima en el que
se hallan desarrollado. En este caso, se analizaron las características
anatómicas de la madera de Teca de dos edades de corta (7 años y 10
años), creciendo en un mismo sitio y con semilla procedente de varios
países, en este caso Tailandia; Tanzania y Costa Rica.
2. En cuanto a las características generales de la madera de Teca, se
observa que existe alguna variación de estas características entre edades y
entre procedencias, se observaron las mejores características en la madera
con semilla procedente de Tailandia para ambas edades de corta.
3. El estudio de las características macroscópicas de la especie Teca, no
mostró variaciones importantes, las mismas presentaron apenas ligeraras
variaciones y se mantuvieron dentro del ámbito característico de la especie.
4. La morfometría de los elementos constituyentes de la madera de Teca, no
mostró variaciones significativas; en todos los casos de procedencia y edad
de corta, las dimensiones de las fibras variaron en forma imperceptible,
clasificándose como madera con fibra de longitud mediana, con diámetro
mediano y de pared delgada.
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5. El parámetro conocido como Factor Runkel, clasifica las fibras para ser
utilizadas en la obtención de pulpa para papel; éste determinó para la
madera de Teca de 7 años de edad de corta, que las fibras de la madera de
la Teca de Costa Rica y de Tailandia, se clasifican como Muy Buenas para
papel y las de la madera de Tanzania se consideran como Buenas para
papel. Este mismo parámetro aplicado para la madera de Teca de 10 años
de corta, indica que en todos los casos, las fibras se clasifican como
Regulares para la obtención de pulpa para papel.
6. En el caso del Coeficiente de Flexibilidad, las fibras de la madera Teca de 7
años de edad de corta, en los tres casos estudiados, indica que la unión
entre fibras durante la formación del papel es Buena, con buena superficie
de contacto entre ellas. Para la madera de Teca de 10 años de corta, este
Coeficiente determina poca unión entre las fibras durante el proceso de
formación del papel.
4.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BRAZIER, J. F. & FRANKLIN G. L. Identification of hardwoods, microscope. En:
Britain Dep. of Sci and I Res. Bulletin N° 46, 1961. 96p.
CARPIO, I. M.
Manual de procedimientos para la Sección de Anatomía y
Morfología de la Madera. Laboratorio de Productos Forestales. Instituto de
Investigaciones en Ingeniería. Universidad de Costa Rica. 1992.
CARPIO, I. M. Morfometría de fibras LPF-AN-001. Laboratorio de Productos
Forestales. Instituto de Investigaciones en Ingeniería. Universidad de Costa
Rica. 1996.
IAWA Committee. Standards terms of size lengths of vessel members and wood
fibers. Tropical Woods. 51:21. 1937.
LPF. Guía para la descripción de la madera. Laboratorio de Productos Forestales.
Instituto de Investigaciones en Ingeniería. Universidad de Costa Rica. 1967.
27p.
Página 16 de 57
CAPÍTULO II
Composición química de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y
tres procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el
Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
Ing. María Lorena Blanco Rojas, M. Sc.
RESUMEN
Madera de Teca (Tectona grandis L. F.), de una plantación manejada ubicada en
Garza de Nicoya, Guanacaste, con semilla procedente de tres países: Tailandia,
Tanzania y Costa Rica, y de dos edades: 7 años y 10 años se caracterizó en
cuanto a la composiciones químicas globales y elementales y las solubilidades en
agua caliente y fría y en hidróxido de sodio al 1 %.
Se obtuvieron como resultados los contenidos de holocelulosa, lignina, extractos
totales y cenizas a 525 °C; los contenidos de N, P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, B, S y
las solubilidades en agua caliente, agua fría, hidróxido de sodio al 1%.
Los resultados permiten la caracterización química de especies provenientes de
plantaciones manejadas en Costa Rica. Esta información puede ayudar a mejorar
la administración de áreas boscosas y seleccionar tecnologías dirigidas a
incrementar la recuperación de compuestos químicos industriales del bosque.
Palabras clave: Teca, Tectona grandis, composición química, Costa Rica,
Tanzania, Tailandia.
ABSTRACT
A Teak wood (Tectona grandis L.F.) sample from the Garza plantation (Nicoya,
Guanacaste) was analyzed according to its global and elemental chemical
characteristics as well as its solubility in hot and cold water and sodium hydroxide
at 1 %. The wood sample was obtained from a seed coming from three countries:
Thailand, Tanzania, and Costa Rica. The age was seven and ten years.
The holocelulose, lignin, and inorganic material content were obtained at 525 C.
Likewise the content of N, P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, B, S, and solubility in hot
and cold water and sodium hydroxide at 1 % were also obtained as results.
This study allows us to chemically characterize species coming from different
plantations within Costa Rica. The information gathered can be used to help
improve different wood administration areas as well as select the best
technologies aimed at increasing the industrial chemical compound recovery of a
forest.
Key words: Teak, Tectona grandis, chemical composition, Costa Rica, Tanzania,
Thailand.
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1. ANTECEDENTES
La caracterización química de una especie se utiliza principalmente para
determinar sus usos potenciales, por ejemplo en: farmacología, perfumería,
industria papelera, producción de polímeros, paneles, dificultad o facilidad para
trabajar el material, métodos de pulpeo adecuados, rendimientos probables de
pulpeo, uso potencial de algún extracto y otros (Ruiz, 2000; Gutiérrez y Blanco,
1998). Esta actividad ha generado una valiosa información considerada como
investigación básica sobre el tema y prácticamente única en Costa Rica; ésta se
encuentra dispone en el Centro de Documentación e Información del Instituto de
Investigaciones en Ingeniería (CEDI) y del Laboratorio de Productos Forestales de
la Universidad de Costa Rica.
Castro (1998) había realizado un estudio de las propiedades tecnológicas de
madera de Teca de 17 años de edad, proveniente de la Zona del Pacífico Norte de
Costa Rica, de la Provincia de Guanacaste, recolectada en Colorado de Abangares,
de la Finca Mayilandia. Posteriormente, el LPF realizó la caracterización química
de esta especie, los resultados se incluyen en (Abarca, 2003) y (Blanco, Carpio &
Muñoz, 2005).
Cartográficamente, la Finca Mayilandia se ubica en la hoja de Abangares escala
1:50000 #3146-1, según las coordenadas horizontales 417-418 y coordenadas
verticales 249-250.
El clima del área de estudio se caracteriza por tener una temperatura promedio
anual de 27,5 ºC y una precipitación anual promedio de 1611 mm de acuerdo con
los datos suministrados por el Instituto Meteorológico Nacional, de la estación
Taboga, la cual se encuentra cercana al sitio de estudio. Basándose en treinta y
seis años de registro de la estación, la temperatura máxima fue de 32,2 ºC y la
mínima de 21 ºC; en tanto que la máxima precipitación fue de 2251 mm y la
mínima de 1016 mm (Castro, 1998).
Aquí no hay meses excesivamente lluviosos, pero los meses de mayo, junio,
agosto, septiembre y octubre se han caracterizado por ser los más lluviosos, con
precipitaciones que varían desde los 205 mm hasta los 303 mm. La estación seca
es bien definida y va de diciembre a abril, en general, acentuándose la sequía en
los meses de enero, febrero y marzo, ya que en ninguno de estos meses la lluvia
sobrepasa los 20 mm de precipitación; lo que caracteriza la existencia de un
déficit de agua en el suelo y una pérdida de follaje en los árboles (Castro, 1998).
La finca se localiza a una altitud de 30 msnm, caracterizándose por poseer pocas
variaciones de altura. La plantación de teca se encuentra en topografías que van
desde 0 % a 2 % de pendiente; en general son tierras planas y bien drenadas.
Originalmente fueron terrenos dedicados al cultivo del arroz. Hoy día, todavía
muchas áreas vecinas se dedican al cultivo de la caña de azúcar y del arroz
(Castro, 1998).
La plantación de teca fue establecida en 1980 con pseudoestacas de semilla
procedente de Quepos. Durante toda su vida ha contado con manejo silvicultural y
fertilización. Las prácticas de manejo han sido plateos, deshija de rebrotes, poda y
raleos. La fertilización ha sido hecha utilizando estiércol de gallina, ceniza, hojas
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de teca o de leguminosas, tierra y agua. Las dosis han oscilado de 100 g a 1 kg
de abono por árbol, en periodos intercalados de dos año; sin embargo, desde
1992 ha recibido una fertilización anual de 0,5 kg por árbol (Castro, 1998).
Años después, Abarca (2003), estudió la madera de teca de seis años proveniente
de Altamira de Aguas Zarcas de San Carlos, provincia de Alajuela; de las
plantaciones de la empresa Flor y Fauna S.A., del proyecto TEAKWOOD V. Este
proyecto se localiza entre las coordenadas horizontales 494-497 y verticales 283284 de la hoja cartográfica Tres Amigos número 3 347-IV. Esta zona pertenece a
la unidad biótica Tropical, tropical húmeda con uno o dos meses secos. El
proyecto presenta un bosque tropical lluvioso de bajura, con topografía planaondulada y colinas, el clima es húmedo muy caliente, una evapotranspiración
anual mayor que 1710 mm. Por información del Instituto Meteorológico Nacional,
se registra una precipitación promedio anual de 3 076,7 mm, y una temperatura
promedio anual de 26,6 ºC, con una máxima anual de 31,4 °C y mínima de 20,2
ºC. Los vientos predominantes en la zona, presentan velocidad promedio anual de
12,3 km/h y el terreno presenta pendientes entre un 0 y 40% y una elevación de
90 m a 120 m (Abarca, 2003).
Las partes del árbol y las procedencias estudiadas, para mayor facilidad se
codificaron de acuerdo a lo presentado en el Cuadro 2.1.
Cuadro 2.1. Codificación de las partes y la procedencia de la madera estudiada.
Distrito
Parte del
árbol
Código
Especie
Provincia
Cantón
TECA1
Teca
Alajuela
San Carlos
Aguas Zarcas
Duramen +
Albura*
TECA2
Teca
Alajuela
San Carlos
Aguas Zarcas
Albura
TECA3
Teca
Alajuela
San Carlos
Aguas Zarcas
Duramen +
Albura*
TECA4
Teca
Guanacaste
Abangares
Colorado
Duramen +
Albura*
* Sin corteza y en la proporción original.
(ABARCA, 2003) concluye que los resultados obtenidos son coherentes con lo
esperado, los resultados para la madera de teca se encuentran para la mayoría de
las pruebas realizadas, en medio de los valores obtenidos para la albura y el
duramen, no siendo un promedio, ni aritmético, ni ponderado, pero sí guardando
un respaldo que asegura la certidumbre de los análisis. Analizando holocelulosa
y lignina, se puede decir que los resultados en las tecas de Aguas Zarcas son
prácticamente iguales entre sí, al igual que el caso de las tecas de la plantación de
Nicoya.
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Cuadro 2.2. Composición química de las muestras de Teca (Tectona grandis L.
F.) (% base seca)
Código
TECA 1
TECA 2
TECA 3
TECA 4
Parte del árbol
Duramen +
Albura*
Albura*
Duramen +
Albura*
Duramen +
Albura*
64,31
63,42
52,41
29,73 ± 0,82
31,30 ± 1,64
Compuestos esenciales
Holocelulosa
Lignina
64,76
29,95 ± 0,35 29,98 ± 0,48
Compuestos secundarios
Extractos totales
4,31 ± 0,11
4,20 ± 0,18
6,00 ± 0,19
11,43 ± 0,38
Inorgánicos a 525 ºC
0,98 ± 0,04
1,51 ± 0,02
0,85 ± 0,03
4,86 ± 1,70
en NaOH al 1%
10,94 ± 0,42
13,30 ±0,65
12,71 ± 0,36
14,02 ± 0,82
en agua caliente
1,60 ± 0,31
1,70 ± 0,23
1,61 ± 0,20
4,86 ± 1,70
en agua fría
1,51 ± 0,13
1,41 ± 0,24
1,51 ± 0,30
3,03 ± 0,94
en etanol al 95%
3,35 ± 0,16
2,52 ± 0,09
3,72 ± 0,06
--
Solubilidades
* Sin corteza y en la proporción original.
Fuente: (Abarca, 2003).
Además que, en el caso de las tecas de Aguas Zarcas, la albura es más soluble en
NaOH 1%, que el duramen, siendo que existe un mayor contenido de
hemicelulosas en la holocelulosa de la albura que en la del duramen. En estas
tecas se encuentra también que la prueba que presenta mayor diferencia entre los
resultados de albura y duramen es la determinación del contenido de extractos.
Con respecto a los solubles en la albura y el duramen se observa una clara
diferencia; los del duramen en etanol-benceno presentaron un color ámbar opaco,
mientras que los de la albura fueron claros y transparentes, de un tono algo
amarillento; esta diferencia recuerda la misma en la madera, donde la albura es
clara y el duramen más oscuro. Los solubles en etanol, en ambos casos, son más
claros y transparentes, aunque siempre más claro el de la albura. Debido a la
poca cantidad de almidón existente en la teca, se encuentra ante todo en la
albura, las solubilidades en agua caliente y fría muestran una mayor diferencia en
lo que es la albura que en el duramen. El contenido de cenizas que presentan
estas especies, es un poco alto para maderas, sin embargo no fuera de lo
esperado (ABARCA, 2003).
Sarmiento (2002) estudió madera de teca de 6 y 10 años, proveniente de Aguas
Zarcas de San Carlos, de la empresa Flor y Fauna, sometiendo por separado
muestras de albura y de duramen al ataque del hongo de podredumbre blanca
Rigidoporus sp, aislado directamente de tocones de la plantación.
Cuantificó en términos de contenidos químicos, el efecto del hongo, evaluando a
tres y seis meses de exposición el contenido de lignina insoluble en ácido y la
solubilidad de la madera en NaOH al 1%. Los resultados se presentan en el
Cuadro 2.5.
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Cuadro 2.3. Composición química global y elemental y
solubilidades de las muestras de 17 años de edad de Teca
(Tectona grandis L. F.) (% base seca)
Característica
Basal
Medio
Distal
Compuestos esenciales
Holocelulosa
57,2
52,6
54,3
Lignina
31,0
31,6
32,1
11,6
15,6
16,6
0,2
1,5
0,1
en NaOH al 1%
15,2
15,6
16,6
en agua caliente
4,2
3,9
4,8
en agua fría
3,8
3,9
2,2
Compuestos secundarios
Extractos totales
Inorgánicos a 525 ºC
Solubilidades
Fuente: (Abarca, 2003)
Cuadro 2.4. Composición química elemental de la
Teca (Tectona grandis L. f.) (mg/kg base seca)
Elemento
TECA 1
TECA 2
TECA 3
TECA 4
N
3 400
3 500
3 300
1 200
P
1 050
1 400
700
2 700
Ca
2 350
3 000
1 700
10 100
Mg
1 000
1 000
1 000
2 300
K
2 200
2 700
1 700
21 600
Fe
126
54
198
149
S
500
600
400
ND
Cu
8
6
10
14
Zn
14
8
20
8
Mn
4
6
2
139
B
10,2
8,7
11,7
ND
ND: No detectado.
Fuente: (Abarca, 2003) y (Blanco, Carpio & Muñoz,
2005)
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Cuadro 2.5. Solubilidades en NaOH al 1 % y contenido de
lignina Klason después de la exposición al hongo Rigidoporus sp
(% base seca)
Tiempo de exposición al
Tres meses
Seis meses
hongo
Solubilidad en NaOH al 1 %
Albura 6 años
9,71
10,99
Albura 10 años
9,92
10,90
Duramen 6 años
10,67
11,72
Duramen 10 años
13,41
13,84
Albura 6 años
28,75
33,45
Albura 10 años
27,82
31,33
Duramen 6 años
26,71
28,13
Duramen 10 años
25,40
29,00
Contenido de lignina
Fuente: (Sarmiento, 2002).
La autora indica que este hongo evidentemente tuvo preferencia por los
carbohidratos de bajo peso molecular, ya que, los solubles en NaOH al 1%
aumentaron en todos los tratamientos, producto de la degradación de celulosa y
hemicelulosa ya que la cantidad de carbohidratos de bajo peso molecular aumenta
por la fragmentación de las cadenas de estos polímeros en las paredes celulares.
Además, que la lignina reflejó un aumento en todos los caso, siendo una evidencia
química de que existen modificaciones en la estructura celular, al aumentar la
degradación de celulosa y hemicelulosa, disminuye la holocelulosa y se refleja
matemáticamente como un aumento en el contenido de lignina.
La autora concluye que la madera de Teca es altamente resistente al ataque
ocasionado por el hongo Rigidoporus sp., hongo que produce en ella podredumbre
blanca del tipo simultánea.
2.
MATERIALES
Se estudiaron muestras de Teca (Tectona grandis), provenientes de semillas de
Costa Rica, Tailandia y Tanzania, de dos edades: 7 y 10 años y de plantaciones
manejadas de la empresa MACORI, situadas en el distrito de Nicoya, del cantón
de Nicoya en la provincia de Guanacaste, Costa Rica. Específicamente, los árboles
se extrajeron de la Parcela de Repetición No. 2, del lote El Coyol, sembrados en el
año de 1995.
La plantación se encuentra entre las coordenadas 09º 55’ latitud norte y 85º 37’
longitud oeste, según la hoja cartográfica Garza, del Instituto Geográfico Nacional.
La finca colinda al norte con calle pública, al sur y al este con el Océano Pacífico y
al oeste con otras parcelas. Geológicamente se ubica sobre la formación volcánica
llamada “Complejo de Nicoya”, específicamente en los Valles Profundos y
Serranías del mismo. Desde el punto de vista geomorfológico se ubica en la
Página 22 de 57
subunidad de conos coluvio aluviales con influencia marina. En esta zona la
temperatura máxima promedio anual es de 31,9 ºC y la mínima promedio anual
de 21,8 ºC, siendo la media anual de 26,8 ºC. Con respecto a la humedad
promedio anual se tiene un reporte del 80 %, con una precipitación promedio
anual de 2961,3 mm, obteniéndose como los meses de menor precipitación enero
y febrero y los de mayor, agosto y setiembre. El viento se desplaza en promedio a
6,3 km/h con dirección predominante hacia el noreste; se tiene una presión de
996 hPa, la zona presenta, además, una topografía predominantemente plana
(Fernández, 2002).
3.
METODOLOGÍA
3.1.
Caracterización química global
La caracterización química de una especie se utiliza principalmente para
determinar sus usos potenciales, por ejemplo en: farmacología, perfumería,
industria papelera, producción de polímeros, paneles, dificultad o facilidad para
trabajar el material, métodos de pulpeo adecuados, rendimientos probables de
pulpeo, uso potencial de algún extracto y otros (Ruiz, 2000; Gutiérrez y Blanco,
1998). Esta actividad ha generado una valiosa información considerada como
investigación básica sobre el tema y prácticamente única en Costa Rica; ésta se
encuentra dispone en el Centro de Documentación e Información del Instituto de
Investigaciones en Ingeniería (CEDI) y del LPF.
Fueron determinadas las composiciones químicas globales y elementales y
solubilidades en algunos solventes. Se obtuvieron como resultados los contenidos
de holocelulosa, lignina, extractos totales, cenizas a 525 °C; los contenidos de N,
P, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, B, S y las solubilidades en agua caliente, agua fría,
hidróxido de sodio al 1% y en algunos casos en diclorometano-etanol-benceno y
en etanol-benceno.
Los resultados permiten la caracterización química de especies provenientes de
plantaciones manejadas en Costa Rica. Esta información puede ayudar a mejorar
la administración de áreas boscosas y seleccionar de tecnologías dirigidas a
incrementar la recuperación de compuestos químicos industriales del bosque.
Las muestras fueron acondicionadas a una humedad relativa de 60 % ± 5 % y 20
ºC ± 2 ºC, hasta una humedad de equilibrio cercana al 18 %. Luego fueron
molidas en un molino de martillos y posteriormente tamizadas en una malla 40
mesh, recolectándose la fracción que pasó por ella para la realización de los
ensayos químicos. Para la determinación de la composición química se siguieron
básicamente los procedimientos de ensayo descritos por la Asociación Técnica de
la Industria de la Pulpa y el Papel (TAPPI) en (TAPPI, 2004) y adecuados según
(BLANCO, 1998).
El material se preparó de acuerdo al procedimiento LPF-QM-03 y la fracción
extraída se reportó como extractos totales. El material extraído se utilizó
posteriormente para el análisis de lignina insoluble en ácido o Klason, según LPFQM-15. El contenido de material inorgánico se determinó en una mufla a 525 ºC ±
25 ºC, según LPF-QM-06. El contenido de holocelulosa se calculó por diferencia
Página 23 de 57
entre la masa original libre de humedad y los extractos totales, el material
inorgánico y la lignina. Además se analizó la solubilidad de los materiales en tres
solventes: agua fría y agua caliente, siguiendo el método de ensayo LPF-QM-09, e
hidróxido de sodio al 1% según LPF-QM-08. Para algunas muestras se
determinaron los solubles en etanol, benceno y diclorometano o en etanol y
benceno (TAPPI, 2004).
3.2.
Caracterización química elemental
El análisis químico elemental se realizó siguiendo el método de espectroscopía de
absorción atómica para determinar la presencia de los elementos: N, P, Ca, Mg, K,
Fe, Cu, Zn, Mn, Cr y S.
Para ello se molió la madera acondicionada utilizando un molino Weber con una
malla de 0,010 pulgadas de abertura entre las ranuras. Posteriormente, se
realizó una digestión húmeda del material molido siguiendo el procedimiento
descrito por (LACHICA et al., 1965); y se determinaron los elementos; el
nitrógeno se determinó con un autoanalizador de inyección de flujo y el fósforo
colorimétricamente; todo esto fue realizado en el Centro de Investigaciones
Agronómicas (CIA) de la Universidad de Costa Rica.
3.3.
Análisis de resultados
Para determinar si existía diferencia significativa entre los componentes
esenciales, secundarios y los materiales solubles en NaOH al 1 %, agua caliente y
agua fría, entre edades, se realizó inicialmente un estudio de varianzas. Cuando
las varianzas fueron semejantes, se compararon las medias experimentales,
definiéndose como hipótesis nula (Ho), que la propiedad analizada no presenta
diferencias entre edades estudiadas. Para ello se empleó el estadístico t-Student
estimando la desviación estándar muestral mezclando las desviaciones estándares
de cada muestra, según la ecuación (1) y los grados de libertad, según la
ecuación (2), con estos valores se calcula el valor estimado de t, utilizando la
ecuación (3).
Cuando se encontraron varianzas no semejantes se usaron las ecuaciones (4) y
(5), para el cálculo de los grados de libertad y el estimado de t, respectivamente,
de acuerdo a lo descrito por (Millar & Millar, 2002).
(n1 − 1) s12 + (n 2 − 1) s 22
s =
(n1 + n 2 − 2)
(1)
υ = n1 + n 2 − 2
(2)
2
t=
( x p1 − x p 2 )
s
1 1
+
n1 n2
(3)
Página 24 de 57
s12 s 22 2
+ )
n1 n2
υ=
s14
s 24
( 2
)
+
n1 (n1 − 1) n 22 (n1 − 1)
(
(4)
Redondeándose el valor a un número entero.
t=
( x p1 − x p 2 )
s12 s 22
+
n1 n2
(5)
Donde:
s: desviación estándar de la muestra.
n: número de determinaciones.
x: valor promedio de la propiedad estudiada
t: estadístico t-Student
υ: grados de libertad
Los resultados de este estudio se presentan en el Cuadro 2.8.
4.
RESULTADOS
Los resultados de la composición química global y elemental para las muestras de
Teca estudiadas, para 7 y 10 años de edad se presentan en los Cuadros 2.6 y 2.7
respectivamente.
Página 25 de 57
Cuadro 2.6. Composición química global y elemental y solubilidades de las
muestras de 7 años de edad de Teca (Tectona grandis L. F.).
Característica
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
x
s
x
s
x
s
Holocelulosa* (% base seca)
65,7
0,9
64,2
0,05
65,4
0,08
Lignina (% base seca)
28,8
0,8
30,0
0,02
29,3
0,00
4,6
0,4
4,9
0,1
4,4
0,1
0,92
0,01
0,91
0,01
0,89
0,08
10,8
0,3
10,5
0,4
10,4
0,6
Agua caliente (% base seca)
1,4
0,2
1,9
0,8
1,4
0,5
Agua fría (% base seca)
1,0
-
0,7
0,1
0,9
0,4
Compuestos esenciales
Compuestos secundarios
Extractos totales (% base
seca)
Inorgánicos a 525 ºC (%
base seca)
Solubilidad en
NaOH al 1% (% base seca)
Composición química elemental
N (% base seca)
0,27
0,25
0,20
P (% base seca)
0,12
0,08
0,03
Ca (% base seca)
0,27
0,14
0,07
Mg (% base seca)
0,11
0,12
0,08
K (% base seca)
0,27
0,15
0,14
S (% base seca)
0,01
0,01
0,00
Fe (mg/kg)
16
22
42
Cu (mg/kg)
5
7
3
Zn (mg/kg)
2
2
3
Mn (mg/kg)
1
1
1
B (mg/kg)
3
3
1
x: valor promedio
s: desviación estándar muestral
* Calculada por diferencia
Página 26 de 57
Cuadro 2.7. Composición química global y elemental y solubilidades de las
muestras de 10 años de edad de Teca (Tectona grandis L. F.).
Característica
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
x
s
x
s
x
s
Holocelulosa* (% base seca)
63,6
1,3
65,0
0,8
63,4
1,9
Lignina (% base seca)
30,7
1,2
29,2
0,7
31,0
1,9
4,6
0,4
4,9
0,3
4,6
0,4
1,15
0,01
0,91
0,02
1,03
0,03
Compuestos esenciales
Compuestos secundarios
Extractos totales (% base
seca)
Inorgánicos a 525 ºC (%
base seca)
Solubilidad en
NaOH al 1% (% base seca)
14,5
0,5
11,8
3,0
9,6
0,1
Agua caliente (% base seca)
2,7
0,4
2,1
0,1
1,8
0,4
Agua fría (% base seca)
2,5
1
1,8
0,1
1,5
0,8
x
s
x
s
x
s
0,21
0,02
0,21
0,01
0,22
0,01
Composición química elemental
N (% base seca)
P (% base seca)
0,07
0,01
0,08
0,01
0,14
0,01
Ca (% base seca)
0,08
0,00
0,09
0,01
0,10
0,01
Mg (% base seca)
0,07
0,00
0,07
0,01
0,11
0,00
K (% base seca)
0,20
0,03
0,17
0,02
0,19
0,03
S (% base seca)
0,01
0,00
0,01
0,00
0,01
0,00
Fe (mg/kg)
43
3
24
1
33
0
Cu (mg/kg)
8
0
6
1
5
1
Zn (mg/kg)
1
0
2
0
3
1
Mn (mg/kg)
ND
--
ND
--
ND
--
5
3
9
5
7
5
B (mg/kg)
* Calculada por diferencia
ND: No detectado
x: valor promedio
s: desviación estándar muestral
Página 27 de 57
Cuadro 2.8. Resultados del estudio de medias usando el estadístico tStudent entre edades, para las tres procedencias de las semillas de Teca
(Tectona grandis L. F.).
Característica
Costa Rica
Tailandia
Tanzania
Ho
Ho
Ho
Compuestos esenciales
Se acepta
Se acepta
Se acepta
Se acepta
Se acepta
Se acepta
No se acepta
Se acepta
No se acepta
NaOH al 1%
No se acepta
Se acepta
Se acepta
Agua caliente
No se acepta
Se acepta
Se acepta
Agua fría
No se acepta
No se acepta
Se acepta
Lignina
Compuestos secundarios
Extractos totales
Inorgánicos a 525 ºC
Solubilidad en
5.
CONCLUSIONES
Con los resultados obtenidos del estudio de medias, no se puede concluir si hay
diferencia significativa entre los contenidos esenciales y secundarios, para las tres
procedencias de la semilla, al evaluar los resultados entre 7 años y 10 años.
Con los resultados obtenidos del estudio de medias, no se puede concluir si hay
diferencia significativa entre las solubilidades estudiadas, para las tres
procedencias de la semilla, al evaluar los resultados entre 7 años y 10 años.
Con miras al futuro, se debe pensar en obtener otros productos valiosos del
bosque, además de la madera, como los son las fibras, sustancias químicas,
flores, frutas, agua, fauna, corcho, fijación de dióxido de carbono y obtención de
energía renovable. Entre las sustancias químicas con potencial de comercialización
importante están: ceras, caucho, taninos, aceites esenciales, resinas, gomas no
elásticas y ligninas. Con este afán, los resultados de este estudio pueden ser de
utilidad en un futuro.
La obtención y uso potencial de esos productos no maderables, en mucho
depende de los estudios de químicos que se realicen a las diferentes partes del
árbol o a la biomasa después de la extracción, a saber: hojas, corteza, tocones o
en su efecto a la materia de raleos y podas.
Conforme al uso de residuo, biomasa y extractos aumenta, las plantaciones
forestales tienden a constituirse en industrias de base forestal y fuentes de
desarrollo sostenible, que a su vez permiten la diversificación productiva y el
acceso a mercados con productos no tradicionales provenientes del bosque.
Página 28 de 57
6.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABARCA, R. Evaluación del uso potencial de la pulpa para papel y lignina obtenidas
de Tectona grandis de plantación. San José, 2003. (Licenciatura en Ingeniería
Química – Universidad de Costa Rica)
BLANCO, M. L. Procedimientos de ensayo de la Sección de Química de la Madera.
Laboratorio de Productos Forestales. Instituto de Investigaciones en
Ingeniería. Universidad de Costa Rica. 1998.
BLANCO, M. L.; CARPIO, I. M. & MUÑOZ, F. M. Fichas técnicas de veinte
especies maderables de importancia comercial en Costa Rica. Editorial de
la Universidad de Costa Rica. 2005. 106p.
CASTRO, F. Propiedades tecnológicas de la madera de teca procedente de
Colorado de Abangares. Tesis de Licenciatura en Ingeniería Civil, Universidad
de Costa Rica, San José (1998).
MILLAR, J. N. & MILLER, J. C. Estadística y quimiometría para la Química Analítica.
Primera edición en español. Pearson Educación. Madrid. 2002. 296p.
LACHICA, M.; RECALDE, L.; ESTEBAN, E. Análisis foliar. Métodos analíticos
utilizados en la Estación Experimental del Zaidin. Anales de Edafología y
Agrobiología. 24 (9,10):593. 1965.
RUÍZ, J. Pulpeo biológico de Gmelina arborea utilizando el hongo Trametes villosa.
Tesis de Licenciatura en Ingeniería Química, Universidad de Costa Rica, San
José (2000).
SARMIENTO, E. 2002. Variaciones en las propiedades físicas, químicas, mecánicas
y anatómicas de la madera de Teca (Tectona grandis) en Costa Rica,
causadas por el hongo Rigidoporus sp. (Basidiomicete). Tesis de Maestría,
Escuela de Biología, Universidad de Costa Rica, Costa Rica.
TAPPI. Tappi Test Methods. TAPPI PRESS, Atlanta, 2004.
Página 29 de 57
CAPÍTULO III
Propiedades físicas y mecánicas de teca (Tectona grandis L. F.) para dos
edades y tres procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas
en el Bosque Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
Ph. D. Georges Govaere Vicarioli
1.
RESULTADOS
1.1.
PROPIEDADES FÍSICAS
Cuadro 3.1. Densidad de la madera de Teca de 8 años.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
Parámetro
x
s
x
s
x
s
x
s
Densidad verde (g/cm3)
1,15
0.04
1,00
0,11
1,05
0,09
1,03
0,54
Densidad seca al aire (g/cm3)
0,63
0,03
0,59
0,04
0,62
0,05
1,07
0,05
Peso específico básico (g/cm3)
0,55
0,02
0,50
0,05
0,54
0,04
0,46
0,04
Cuadro 3.2. Contracciones de la madera de Teca de 8 años.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Contracción
radial (%)
1,66
3,10
2,15
3,43
2,09
3,27
1,50
2,91
Contracción
tangencial (%)
2,53
4,58
3,12
5,24
2,64
4,66
2,29
4,50
Razón de
contracción
(C,T,/C,R,)
1,52
1,48
1,45
1,53
1,26
1,43
1,53
1,55
3,8
8,1
2,52
7,09
2,84
6,81
3,60
7,95
Parámetro
Contracción
volumétrica (%)
Cuadro 3.3. Densidad de la madera de Teca de 10 años.
Procedencia
Costa Rica
Parámetro:
3
Densidad verde (g/cm )
Tanzania
Tailandia
x
s
x
s
x
s
1,1
0,04
1,1
0,09
1,1
0,03
3
0,6
0,05
0,6
0,03
0,6
0,03
3
0,5
0,04
0,5
0,05
0,5
0,03
Densidad seca al aire (g/cm )
Peso específico básico (g/cm )
Página 30 de 57
Cuadro 3.4. Contracciones de la madera de Teca de 10 años.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Verde a
seco al
aire
Verde a
seco al
horno
Contracción radial (%)
1,18
2,32
1,33
2,48
0,96
2,24
Contracción tangencial (%)
1,75
3,44
2,19
3,88
2,0
3,66
Razón de contracción
(C,T,/C,R,)
1,48
1,42
1,65
1,56
2,08
1,63
4,2
9,3
2,0
6,2
5,1
14,1
Parámetro:
Contracción volumétrica (%)
1.2.
PROPIEDADES MECÁNICAS EN CONDICIÓN VERDE, EDAD 8 AÑOS
Cuadro 3.5. Flexión estática para madera de Teca, 8 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
51
52
56
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
362
24
427
9,3
322
19
Módulo de ruptura (kg/cm2)
641
52
672
52
487
7,4
94 600
10 300
90 100
1 314
68 000
4 000
Parámetro
2
Módulo de elasticidad (kg/cm )
Cuadro 3.6. Compresión paralela al grano para madera de Teca, 8 años en condición
verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
x
s
x
s
x
s
274
73
246
18
276
73
Humedad (%)
Parámetro
2
Esfuerzo al límite proporcional (kg/cm )
Esfuerzo máximo (kg/cm2)
Módulo de elasticidad (kg/cm2)
Cuadro 3.7. Compresión perpendicular al grano para madera de Teca, 8 años en
condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
x
x
Tailandia
Humedad (%)
Parámetro
s
s
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
Página 31 de 57
Cuadro 3.8. Dureza de madera de Teca, de 8 años en condición verde
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
106
113
103
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Resistencia lateral (kg)
463
122
505
127
568
92
Resistencia extremos o axial (kg)
516
107
512
86
568
49
Parámetro
Cuadro 3.9. Cortante de madera de Teca, de 8 años en condición verde
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
117
114
103
Humedad (%)
Parámetro:
2
Esfuerzo máximo radial (kg/cm )
2
Esfuerzo máximo tangencial (kg/cm )
2
Esfuerzo máximo promedio (kg/cm )
x
s
x
s
x
s
73
14
80
14
65
23
92
13
93
12
88
10
82,56
14
87
13
76
17
Página 32 de 57
1.3.
PROPIEDADES MECÁNICAS EN CONDICIÓN SECA AL AIRE, EDAD 8 AÑOS
Cuadro 3.10. Flexión estática de madera de Teca, de 8 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
12
12
12
12
Humedad (%)
Parámetro
x
s
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite
proporcional (kg/cm2)
139
41
440
60
179
29
267
169
Módulo de ruptura
(kg/cm2)
281
32
869
47
322
32
474
270
87 000
17 500
94 800
13 800
103 300
11 000
143 400
90 800
Módulo de elasticidad
(kg/cm2)
Cuadro 3.11. Compresión paralela al grano de madera de Teca, de 8 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
Humedad (%)
Parámetro
x
s
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite
proporcional (kg/cm2)
230
22
270
49
279
32
348
76
Esfuerzo máximo
(kg/cm2)
346
33
368
52
423
35
488
78
39 300
11 800
44 500
16400
75 800
121 140
49 800
11 300
Módulo de elasticidad
(kg/cm2)
Página 33 de 57
Cuadro 3.12. Compresión perpendicular al grano de madera de Teca, de 8 años en condición
seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
Parámetro:
Esfuerzo al límite
proporcional (kg/cm2)
Tanzania
13
Tailandia
13
Limón
12
11
x
s
x
s
x
s
x
s
75
14
67
20
84
7
89
12
Cuadro 3.13. Dureza de madera de Teca, de 8 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
13
13
12
11
Humedad (%)
Parámetro:
x
s
x
s
x
s
x
s
Resistencia lateral (kg)
443
114
417
81
475
65
541
113
Resistencia extremos o axial (kg)
564
88
456
97
508
49
538
49
Cuadro 3.14. Cortante de madera de Teca, de 8 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
Limón
13
13
13
12,3
Humedad (%)
Parámetro
2
Esfuerzo máximo radial (kg/cm )
x
s
x
s
x
s
x
s
101
9
84
8
107
7
108
11
2
Esfuerzo máximo tangencial (kg/cm )
125
14
113
22
128
16
132
23
Esfuerzo máximo promedio (kg/cm2)
113
12
104
15
117
11
120
17
1.4.
PROPIEDADES MECÁNICAS EN CONDICIÓN VERDE, EDAD 10 AÑOS
Cuadro 3.15. Flexión estática de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
108
110
110
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
411
142
349
65
338
54
Módulo de ruptura (kg/cm2)
768
318
672
138
681
82
95 000
43 000
91 400
15 500
90 400
12 500
Parámetro:
Módulo de elasticidad
(kg/cm2)
Página 34 de 57
Cuadro 3.16. Compresión paralela al grano de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
108
108
105
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite
proporcional (kg/cm2)
211
400
185
60
170
55
Esfuerzo máximo
(kg/cm2)
284
45
321
37
302
40
98 400
27 200
123 300
43 400
103 800
28 900
Parámetro:
Módulo de elasticidad
(kg/cm2)
Cuadro 3.17. Compresión perpendicular al grano de madera de Teca de 10 años en
condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
112
122
110
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
55
13
49
13
53
14
Parámetro:
Esfuerzo al límite proporcional (kg/cm2)
Cuadro 3.18. Dureza de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
x
s
x
s
x
s
Resistencia lateral (kg)
482
84
430
61
554
109
Resistencia extremos o axial (kg)
526
106
484
34
579
71
Humedad (%)
Parámetro:
Cuadro 3.19. Cortante de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
114
120
116
Humedad (%)
Parámetro:
2
Esfuerzo máximo radial (kg/cm )
x
s
x
s
x
s
89
11
82
11
84
7,9
2
99
7,5
88
8,0
92
4,5
Esfuerzo máximo promedio (kg/cm )
94
9,0
85
10
88
6,2
Esfuerzo máximo tangencial (kg/cm )
2
Página 35 de 57
1.5.
RESULTADOS DE PROPIEDADES MECÁNICAS EN CONDICIÓN SECA AL AIRE, EDAD 10 AÑOS
Cuadro 3.20. Flexión estática de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
15
15
15
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite
proporcional (kg/cm2)
400
79
411
78
355
76
Módulo de ruptura
(kg/cm2)
784
61
831
79
680
207
86 600
6 400
94 600
9 200
90 400
24 000
Parámetro:
Módulo de elasticidad
(kg/cm2)
Cuadro 3.21. Compresión paralela al grano de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
12
11
12
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
179
38
209
71
193
52
Esfuerzo máximo (kg/cm2)
417
24
441
24
406
38
105 000
17 700
122 300
23 000
112 900
38 500
Parámetro:
2
Módulo de elasticidad (kg/cm )
Página 36 de 57
Cuadro 3.22. Compresión perpendicular al grano de madera de Teca de 10 años en
condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
13
14
14
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
58
9,7
53
23
53
6,8
Parámetro:
2
Esfuerzo al límite proporcional (kg/cm )
Cuadro 3.23. Dureza de madera de Teca de 10 años en condición verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
14
14
14
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Resistencia lateral (kg)
396
54
355
74
410
85
Resistencia extremos o axial (kg)
505
68
453
42
485
79
Parámetro:
Cuadro 3.24. Cortante de madera de Teca de 10 años en condición
verde.
Procedencia
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
13
12
13
Humedad (%)
x
s
x
s
x
s
Esfuerzo máximo
radial (kg/cm2)
100
7,7
88
9,8
100
8,0
Esfuerzo máximo
tangencial (kg/cm2)
108
13
106
13
114
11
Esfuerzo máximo
promedio (kg/cm2)
104
10
97
11
107
9,3
Parámetro:
1.6.
PROPIEDADES MECÁNICAS EN CONDICIÓN SECA AL AIRE, EDAD 12
AÑOS
Cuadro 3.25. Flexión estática de madera de Teca de 12 años
en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
13
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
483
64
Módulo de ruptura (kg/cm2)
900
116
92 900
8 600
Parámetro:
2
Módulo de Elasticidad (kg/cm )
Página 37 de 57
Cuadro 3.26. Compresión paralela al grano de madera de
Teca de 12 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
10
x
s
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
318
50
Esfuerzo máximo (kg/cm2)
420
50
104 700
19 400
Parámetro
2
Módulo de elasticidad (kg/cm )
Cuadro 3.27. Compresión perpendicular al grano de madera
de Teca de 12 años en condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
10
Parámetro:
Esfuerzo al límite proporcional
(kg/cm2)
x
s
76
14
Cuadro 3.28. Dureza de madera de Teca de 12 años en
condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
10
x
s
Resistencia lateral (kg)
373
56
Resistencia extremos o axial (kg)
405
56
Parámetro
Cuadro 3.29. Cortante de madera de Teca de 12 años en
condición seca al aire.
Procedencia
Costa Rica
Humedad (%)
11
Parámetro
2
Esfuerzo máximo radial (kg/cm )
x
s
81
7,7
2
96
11
Esfuerzo máximo promedio (kg/cm )
89
9,3
Esfuerzo máximo tangencial (kg/cm )
2
Página 38 de 57
CAPÍTULO IV
Secado al aire de teca (Tectona grandis L. F.) para dos edades y tres
procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque
Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
Ing. María Lorena Blanco Rojas, M. Sc.
RESUMEN
Madera de Teca (Tectona grandis L. F.), de una plantación manejada ubicada en
Garza de Nicoya, Guanacaste, con semilla procedente de tres países: Tailandia,
Tanzania y Costa Rica, y de dos edades: 7 años y 10 años se caracterizó en
cuanto a su propiedad de secado al aire y los defectos de secado.
Se obtuvieron como resultados las curvas de secado al aire para cada procedencia
y para cada edad, registrándose los defectos de secado encontrados en
especímenes testigo.
Se concluye que la teca presenta una lenta velocidad de secado al aire, sin
embargo, presenta pequeñas deformaciones de pandeo; además, alguna
presencia de hongos manchadores y rajaduras laterales.
Palabras clave: Teca, Tectona grandis L. F., secado, secado al aire, curvas de
secado, Costa Rica, Tanzania, Tailandia.
ABSTRACT
A Teak wood (Tectona grandis L. F.) sample from the Garza plantation (Nicoya,
Guanacaste) was characterized according to its property of drying under normal
air temperature and according to its defects of drying as well. The wood sample
was obtained from a seed coming from three countries: Thailand, Tanzania, and
Costa Rica. The age was seven and ten years.
As a result it was obtained different curves showing the drying under normal air
temperature for each region of origin and the corresponding age of the sample.
The defects of drying were also recorded and compared with another sample used
as reference or witness specimen.
This study allows us concluded that the Teak wood speed of drying is low. In
addition to that, there are small deformations of buckling and some lateral
presence of colors fungi and splits.
Key words: Teak, Tectona grandis L. F., curves of drying, defects of drying,
Costa Rica, Tanzania, Thailand.
Página 39 de 57
1.
ANTECEDENTES
Existen técnicas de secado que permiten alcanzar la humedad de equilibrio en la
madera en poco tiempo, sin que presenten problemas de agrietamiento o
torceduras, no obstante, este proceso es caro. Los hornos que se requieren para
el secado de la madera en cantidades comerciales tienen un alto costo inicial y de
mantenimiento, costos que solo se justifican cuando existe un alto volumen de
comercialización o un detallado análisis de costos, en el caso de que el servicio
sea contratado (Castro, 1998).
En las maderas en que definitivamente se requiera de un secado controlado, o en
que el tiempo de secado al aire sea extremadamente lento, deberá analizarse la
factibilidad del uso de estos hornos. El principal problema se puede presentar a la
hora de secar al aire una madera además del prolongado tiempo que se puede
requerir para llegar a peso constante, es la potencial degradación por torceduras,
grietas u otro tipo de defecto. El secado al aire es una técnica que bien ejecutada
y controlada permite reducir los efectos que se pueden presentar durante el
proceso. El estibamiento adecuado, así como de la temperatura y humedad
externas determinan en gran medida el comportamiento de la madera durante el
secado al aire (Castro, 1998).
Castro (1998) estudió las propiedades tecnológicas de madera de Teca de 17 años
de edad, proveniente de la Zona del Pacífico Norte de Costa Rica, de la Provincia
de Guanacaste, recolectada en Colorado de Abangares en la Finca Mayilandia.
Cartográficamente, esta finca se ubica en la hoja de Abangares escala 1:50000
#3146-1, según las coordenadas horizontales 417-418 y coordenadas verticales
249-250.
El clima del área de estudio se caracteriza por tener una temperatura promedio
anual de 27,5 ºC y una precipitación anual promedio de 1611 mm de acuerdo con
los datos suministrados por el Instituto Meteorológico Nacional, de la estación
Taboga, la cual se encuentra cercana al sitio de estudio. Basándose en treinta y
seis años de registro de la estación, la temperatura máxima fue de 32,2 ºC y la
mínima de 21 ºC; en tanto que la máxima precipitación fue de 2251 mm y la
mínima de 1016 mm (Castro, 1998).
Aquí no hay meses excesivamente lluviosos, pero los meses de mayo, junio,
agosto, septiembre y octubre se han caracterizado por ser los más lluviosos, con
precipitaciones que varían desde los 205 mm hasta los 303 mm. La estación seca
es bien definida y va de diciembre a abril, en general, acentuándose la sequía en
los meses de enero, febrero y marzo, ya que en ninguno de estos meses la lluvia
sobrepasa los 20 mm de precipitación; lo que caracteriza la existencia de un
déficit de agua en el suelo y una pérdida de follaje en los árboles (Castro, 1998).
La finca se localiza a una altitud de 30 msnm, caracterizándose por poseer pocas
variaciones de altura. La plantación de teca se encuentra en topografías que van
desde 0 % a 2 % de pendiente; en general son tierras planas y bien drenadas.
Originalmente fueron terrenos dedicados al cultivo del arroz. Hoy día, todavía
muchas áreas vecinas se dedican al cultivo de la caña de azúcar y del arroz
(Castro, 1998).
Página 40 de 57
La plantación de teca fue establecida en 1980 con pseudoestacas de semilla
procedente de Quepos. Durante toda su vida ha contado con manejo silvicultural y
fertilización. Las prácticas de manejo han sido plateos, deshija de rebrotes, poda y
raleos. La fertilización ha sido hecha utilizando estiércol de gallina, ceniza, hojas
de teca o de leguminosas, tierra y agua. Las dosis han oscilado de 100 g a 1 kg
de abono por árbol, en periodos intercalados de dos año; sin embargo, desde
1992 ha recibido una fertilización anual de 0,5 kg por árbol (Castro, 1998).
Para la clasificación de la madera de Teca según sus características de secado, el
autor estableció dos criterios. El primero corresponde a la estabilidad dimensional
presentada por la madera; es decir, con qué frecuencia se presentaron grietas,
torceduras u otros defectos, mientras el segundo toma en cuenta la duración del
proceso, o tiempo que fue necesario para que la madera alcanzara el equilibrio
con el medio (masa constante) (Castro,1998).
Los resultados de Castro (1998) de algunas propiedades físicas y de secado al aire
se presentan en el Cuadro 4.1.
Cuadro 4.1. Propiedades físicas y de secado al aire de Teca procedente de
Abangares, Colorado de 17 años de edad.
Características
0,58
Peso específico básico
Humedad inicial
Contracciones
ƒ
93 %
Contracción radial
de verde a seca al aire (12 %)
de verde a seca al horno
ƒ
Descripción
Muy pequeña (1,0 %)
Pequeña (2,2 %)
Contracción tangencial
de verde a seca al aire (12 %)
de verde a seca al horno
Muy pequeña (1,9 %)
Pequeña (3,9 %)
ƒ
Contracción volumétrica
6,2 %
ƒ
Razón de contracción
1:1,8
Características de secado al aire
velocidad
De moderada a lenta
caracterización
Fácil
estabilidad posterior de las dimensiones
Estable
posibilidad de rajadura durante el secado
Ninguna a despreciable
posibilidad de torcedura
Ninguna a despreciable
Fuente: (Castro,1998)
El autor concluye que de acuerdo con su peso específico básico, la teca de
Abangares se clasifica como una madera pesada. La razón de contracción de 1/1,8
advierte que esta madera no presentará problemas de agrietamiento ni
Página 41 de 57
deformaciones que pueden afectar el buen comportamiento de la madera en el
proceso de secado, así también, que por el valor de contracción volumétrica
obtenida esta madera tiene una buena estabilidad dimensional y no presentará
problemas de agrietamiento o torceduras.
El autor realizó un secado al aire y construyó una curva, que se muestra en la
Figura 4.1.
100%
Datos del Ensayo
PORCENTAJE DE HUMEDAD
90%
P.E.B. : 0.58
80%
Edad: 17 años
70%
Zona de extracción: C olorado de
Abangares
60%
50%
Dimensiones de las muestras:
5x5x80 cm
40%
Inicio de la prueba: Agosto 97
30%
Fecha de estabilización: Mayo 98
20%
10%
0%
0
50
100
150
200
250
300
350
TIEMPO EN DÍAS
Figura 4.1. Curva de secado al aire para la Teca de Colorado de
Abangares de 17 años de edad.
Fuente: (Castro, 1998)
Con base en esta información, el autor concluye que el tiempo de estabilización de
la madera de teca fue de aproximadamente 180 d, por lo que considera como una
especie de secado moderadamente lento y libre de defectos, con muy pequeñas
deformaciones. Observó una pequeña degradación del color que luego se
homogeneiza al estabilizarse el contenido de humedad. Debido a la variabilidad
del contenido inicial de humedad pueden existir pequeñas diferencias en cuanto a
los tiempos de secado. Debe protegerse a la madera verde contra un rápido
secado, ya que esto podría ocasionar algunos giros y torceduras (Castro, 1998).
Con respecto a los defectos y deformaciones presentados durante el secado el
autor encontró los resultados que se muestran en el Cuadro 4.2. se concluye que
esta especie no presenta defectos y deformaciones durante el secado al aire,
coincidente con los valores de contracciones previamente presentados.
CASTRO & RAIGOSA (2001) mencionan que con base en la baja contracción
volumétrica encontrada (6,2 %), la madera de teca tiene una buena estabilidad
dimensional y no presenta problemas como torceduras y agrietamientos.
Por otro lado, ECOBOSQUES, informa que la madera de teca seca lentamente pero
bien, y una vez seca se caracteriza por su excelente estabilidad dimensional.
Página 42 de 57
Cuadro 4.2. Características generales de secado al aire de
Teca procedente de Abangares, Colorado de 17 años de edad.
Características
Clasificación
Defectos de secado
ƒ
Huecos
1
ƒ
Grietas laterales
1
ƒ
Grietas en la cabeza
0
ƒ
Rajaduras laterales
1
ƒ
Contracciones
1
Deformaciones
ƒ
Pandeo
0
ƒ
Giro axial
0
ƒ
Alabeo
0
Clasificación
3: se presentó con mucha frecuencia
2: se presentó con regular frecuencia
1: se presentó con baja frecuencia
0: no se presentó
Fuente: (Castro,1998)
2.
METODOLOGÍA
El material se preparó de acuerdo a la norma estándar ASTM D143, siempre que
fue posible. De cada espécimen se tomaron diez muestras al azar bajo el siguiente
criterio: tres tipo N, tres tipo S, dos tipo W. El tamaño de los especimenes fue de
5 cm X 5 cm X 80 cm en promedio e inicialmente, los extremos de las muestras
se sellaron con parafina para evitar pérdidas excesivas de humedad.
Las muestras se pesaron y se determinó el contenido de humedad verde, luego se
apilaron perfectamente, utilizando separadores de 2,54 cm X 2,54 cm (1” X 1”),
en cuadro. La pila de secado se colocó en un lugar con buena ventilación, ella
poseía un techo, para evitar el contacto al agua de lluvia o a la exposición directa
del sol y se llevó un control quincenal de masa a varias muestras testigo.
Se anotaron los defectos originales, a saber, números de huecos, longitud de
rajaduras y grietas, tanto de las cabezas como de las caras laterales, también se
anotó la altura de comba y se verificó el grado de torceduras presentes (SOTELA
et al, 1995), características que se verificaron al final del proceso de secado.
Página 43 de 57
3.
RESULTADOS
3.1.
Defectos y deformaciones
Con respecto a los defectos y deformaciones presentados durante el secado el
autor encontró los resultados que se muestran en el Cuadro 4.2.
Cuadro 4.2. Características generales de secado al aire de Teca de tres
procedencias y dos edades.
Características
Defectos de secado
Procedencia de la semilla
Costa Rica
Tanzania
Tailandia
2
ƒ
Huecos de 0,1 cm a 0,4 cm
de diámetro
1
2
ƒ
Grietas laterales
1
1
ƒ
Grietas en la cabeza
0
0
ƒ
Rajaduras laterales
3
3
3
ƒ
Nudos
2
2
2
ƒ
Hongos manchadores
3
3
3
0
Deformaciones
ƒ
Pandeo de 0,1 cm a 0,4 cm
3
3
3
ƒ
Giro axial
0
0
0
ƒ
Alabeo
0
0
0
Clasificación
3: se presentó con mucha frecuencia
2: se presentó con regular frecuencia
1: se presentó con baja frecuencia
0: no se presentó
3.2.
Curvas de secado
Las curvas de secado al aire, se presentan para cada procedencia de la semilla y
para 7 años de edad, en las Figuras 4.2, 4.3 y 4.4., para la edad de 10 años de edad,
en las Figuras 4.5, 4.6 y 4.7.
Página 44 de 57
Contenido de humedad
(% base seca)
120
100
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
Tiempo (d)
Figura 4.2. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de Costa
Rica, para 7 años de edad.
120
Contenido de humedad
(% base seca)
100
Procedencia de la semilla: Tanzania
Edad: 8 años
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
Tiempo (d)
Figura 4.3. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de
Tanzania, para 7 años de edad.
Página 45 de 57
Contenido de humedad
(% base seca)
120
100
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
Tiempo (d)
Figura 4.4. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de
Tailandia, para 7 años de edad.
120
Procedencia de la semilla: Costa Rica
Edad: 10 años
Contenido de humedad
(% base seca)
100
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
112
Tiempo (d)
Figura 4.5. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de Costa
Rica, para 10 años de edad.
Página 46 de 57
120
Procedencia de la semilla: Tanzania
Edad: 10 años
Contenido de humedad
(% base seca)
100
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
112
Tiempo (d)
Figura 4.6. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de
Tanzania, para 10 años de edad.
120
Procedencia de la semilla: Tailandia
Edad: 10 años
Contenido de humedad
(% base seca)
100
80
60
40
20
0
0
14
28
42
56
70
84
98
112
Tiempo (d)
Figura 4.7. Curva de secado al aire para la Teca con semilla procedente de
Tailandia, para 10 años de edad.
Página 47 de 57
4.
CONCLUSIONES
De manera general, los especímenes ensayados presentaron deformaciones
solamente de pandeo simple, con alturas de 1 mm a 4 mm.
Con mucha frecuencia, los especimenes de ensayo fueron infestados, durante el
proceso de secado, por hongos manchadores y presentaron muchas rajaduras
finas y cortas; en mayoría menores a 7 cm de longitud y menores de 4 mm de
ancho; su presencia fue más notoria cerca de los nudos. La presencia de grietas
fue casi nula, sin sobrepasar los 6 cm de longitud cuando existieron; sin embargo,
la madera posee gran cantidad de nudos, muchos de los cuales presentan
agrietamientos considerables.
Para las tres procedencias de semilla y las dos edades estudiadas, los
especimenes de ensayo sometidos a secado al aire, en San Pedro de Montes de
Oca, demoraron cerca de ochenta días en alcanzar la humedad de equilibrio.
5.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASTM. Annual Book of ASTM Standards specimens of timber. ASTM-D-143.83,
ASTM D-3345-74. USA, 1983.
CASTRO, F. Propiedades tecnológicas de la madera de teca procedente de
Colorado de Abangares. Tesis de Licenciatura en Ingeniería Civil, Universidad
de Costa Rica, San José (1998).
ECOBOSQUES. http://ecobosques.com. Visitado en mayo del 2008.
MORA, F. & GÓMEZ, M. Ecuaciones y tablas de volumen para árboles individuales
en plantaciones de teca (Tectona grandis). Vertiente del Pacífico, Costa Rica.
En: www.una.ac.cr/inis/docs/teca/temas/fmora.pdf. Visitado en mayo del
2008.
SOTELA, J. A.; CARPIO I. M.; ALTAMIRANO, J. L.; BLANCO, M. L. Estudio de diez
especies forestales de Sarapiquí. Laboratorio de Productos Forestales. Instituto
de Investigaciones en Ingeniería. Universidad de Costa Rica. (UCR-CORENAMAG-AID/515-T-0.32). 1985.
Página 48 de 57
CAPÍTULO V
Preservación de teca (Tectona grandis L. F.) con CCB, utilizando el
método de pequeños bloques, para dos edades y semilla de tres
procedencias: Costa Rica, Tanzania y Tailandia, plantadas en el Bosque
Tropical Seco del Pacífico Norte de Costa Rica.
Ing. María Lorena Blanco Rojas, M. Sc.
RESUMEN
Madera de Teca (Tectona grandis L. F.), de una plantación manejada ubicada en
Garza de Nicoya, Guanacaste, con semilla procedente de tres países: Tailandia,
Tanzania y Costa Rica, y de dos edades: 7 años y 10 años se preservó con el
preservativo hidrosoluble comercial, a base de Cu, Cr y B (CCB), utilizando el
método a presión de pequeños bloques.
La retención de los componentes activos: CuO, CrO3 y B, fueron calculados a
partir de la composición elemental de Cu, Cr y B obtenida por espectroscopía de
absorción atómica. Utilizando cálculos estequiométricos y la densidad aparente de
la madera, se calcularon la retención de ingredientes activos y la retención total.
Se concluye que la teca es una madera difícil de preservar, al comprar resultados
con otras maderas analizadas en el mismo laboratorio y por el mismo método, así
también que la especie con semilla de Costa Rica presenta, para ambas edades,
una retención mayor que para las otras dos procedencias.
Palabras clave: Teca, Tectona grandis, preservación, CCB, Costa Rica, Tanzania,
Tailandia.
ABSTRACT
A Teak wood (Tectona grandis L. F.) sample from the Garza plantation (Nicoya,
Guanacaste) was preserved using a commercial water soluble preservative
containing Cu, Cr and B (CCB) and the small-blocks-pressure method. The wood
sample was obtained from a seed coming from three countries: Thailand,
Tanzania, and Costa Rica. The age was seven and ten years.
The retention of the active components: CuO, CrO3 and B was calculated from the
elementary composition of Cu, Cr and B obtained by spectroscopy of atomic
absorption. Both the retention of active ingredients and the total retention were
obtained using stoichiometric calculations and the wood's apparent density.
We can conclude that Teak wood is difficult to preserve in comparison to other
kinds of wood analyzed in the laboratory and by the same method. Also, the
sample coming from the Costa Rica seed, for both ages, showed a greater
retention than the seed coming from the other countries.
Key words: Teak, Tectona grandis, Costa Rica, Tanzania, Thailand, CCB,
preservation process, small blocks.
Página 49 de 57
1.
ANTECEDENTES
Las especificaciones mínimas para la retención de preservantes hidrosolubles a
base de CCB, según las normas brasileñas, se presentan en el Cuadro 5.1.
Cuadro 5.1. Retención mínima de preservantes CCA y CCB en maderas
Zona de ensayo
(cm)
2,0
Retención
(kg/m3)
9,6
Poste para cerca (albura)
2,0
6,5
Carretes para bobinas para
cordeles o cables eléctricos
0,5
2,0 - 4,0
Madera aserrada en contacto
con el suelo
1,5
9,6
Madera aserrada fuera del
contacto con el suelo
1,5
4,0
Producto
Poste de eucalipto (albura)
REFERENCIA: (Lepage et al, 1986)
2.
METODOLOGÍA
2.1.
Preparación de especimenes de ensayo
Los especímenes de ensayo fueron confeccionados a partir de la albura y el
duramen, sin diferenciar entre ellos, de cada una de las edades y procedencias,
obteniendo cubos perfectamente orientados con relación a los planos de la
madera, con las siguientes dimensiones aproximadas: 20 mm x 20 mm x 10 mm.
Las caras de cada uno de los especímenes de ensayo fueron lijadas haciendo uso
de una lijadora de banda.
2.2.
Humedad de equilibrio y densidad aparente
Los especímenes de ensayo lijados se acondicionaron en un cuarto a condiciones
controladas, a una humedad relativa de 50 % ± 2 % y una temperatura de 23 °C ±
2 °C. Luego se pesaron cada ocho días hasta obtener masa constante la cual fue
determinada en una balanza con precisión de ± 0,0001g, ésta se registró como
(M1) y se les midieron las dimensiones de las tres caras con un pie de rey digital.
Con las dimensiones de cada espécimen se calculó el volumen, utilizando la
fórmula de volumen para un cubo (V) y la densidad aparente (DA) para cada uno
dividiendo la masa a las condiciones de equilibrio (M1) entre el volumen. Los
resultados promedio junto con su desviación estándar se presentan en el Cuadro
5.4.
2.3.
Preservativo
El preservativo CCB, descrito por (LEPAGE et al, 1986) como una solución acuosa
compuesta por sales de cromo, cobre y boro, cuya composición básica nominal es
presentada en el Cuadro 5.2.
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Cuadro 5.2. Composición básica nominal del preservativo CCB.
Ingrediente activo
Valor promedio (%)
CrO3
26,0
CuO
63,5
B
10,5
Fuente: (Lepage et al, 1986)
Se utilizó una formulación comercial denominada Xilocromo®, vendido por la
empresa Central de Servicios Químicos, de Costa Rica. Este preservante se
recomienda en el tratamiento de madera en ambiente exterior, enterrado o bajo
techo; en pisos de muelles o marinas. (CENTRAL DE SERVICIOS QUÍMICOS, ficha
técnica del producto).
2.4.
Procedimiento de preservación
El procedimiento que se describe a continuación se realizó para cada una de las
especies estudiadas, utilizando en promedio treinta especímenes de ensayo. El
sistema de preservación utilizado es semejante al descrito en el método M10-77
de AWPA (1982), un esquema del mismo se muestra en la Figura 5.1.
1.
Se acondicionaron los especímenes de ensayo en un cuarto a 50 % ± 2 % y
23 °C ± 2 °C y se pesaron hasta masa constante en balanza analítica (M1).
Se colocaron en la cámara de preservación (2), dentro de la cámara de
vacío (1).
2.
Con la válvula de paso (9) abierta y la válvula de paso (8) cerrada, se
accionó la bomba de vacío (7) hasta alcanzar una altura en el manómetro
(4) de alrededor de 100 mm.
3.
Los especímenes de ensayo fueron sometidos a presión de vacío durante 30
minutos. La presión deseada se mantuvo durante todo el intervalo de
tiempo accionando la bomba cada vez que fuera necesario.
4.
Al finalizar los 30 min se cerró la válvula de paso (9) y se abrió la válvula
(8) de tal manera que la solución preservante fluyera a la cámara de
preservación, a una presión de 100 mmHg.
5.
Se cerró la válvula (8) cuando la solución preservante cubriera los cubos en
estudio.
6.
Se dejaron los especímenes de ensayo inmersos durante 30 min.
7.
Luego de la preservación, los especímenes de ensayo fueron escurridos,
secados con una toalla de papel e introducidos en bolsas de color negro, las
cuales se dejaron a condiciones ambientales durante una semana.
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8.
Finalmente, las muestras se colocaron en el cuarto de acondicionamiento,
hasta obtener masa constante (M2.).
Figura 5.1. Equipo de preservación
2.5.
Retención de preservativos
La retención de los preservativos se determinó de dos maneras: por diferencia de
masa y por espectroscopía de absorción atómica.
El método de retención por diferencia de masa consistió en pesar el espécimen
antes y después del proceso de preservación, tomando ambas masas después de
que los especímenes habían sido acondicionados durante al menos un mes en una
atmósfera a 50% ± 2% de humedad y 23 °C ± 2 °C. El cálculo se realizó utilizando
la siguiente ecuación:
R = (M2 – M1)/V
Donde:
M1
M2
V
es la masa del espécimen antes de la preservación;
es la masa del espécimen después de la preservación; y
es el volumen del espécimen de ensayo, determinado en 2.2.
La retención por diferencia de masa se informa como los kilogramos promedio de
preservativo retenidos por cada metro cúbico de madera (kg/m3), a las
condiciones de equilibrio del cuarto de acondicionamiento.
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En el método de espectroscopía de absorción atómica se analizó la presencia de
los elementos base de cada uno de los ingredientes activos presentes en los
preservativos utilizados, a saber, cromo, cobre, boro y arsénico. Para ello se
molieron cinco especímenes tanto de albura como de duramen de cada una de las
especies (preservada y sin preservar), utilizando un molino Weber con una malla
de 0,010 pulgadas de abertura entre las ranuras.
Posteriormente, se realizó una digestión húmeda a los especímenes de ensayo
siguiendo el procedimiento descrito por (LACHICA et al, 1965); luego los
elementos se midieron en un espectrofotómetro de absorción atómica.
Con los resultados obtenidos de cobre, boro, cobre y arsénico y cálculos
estequiométricos, se calculó la masa retenida de cada uno de los ingredientes
activos como: CuO, B y CrO3, en kilogramos de ingrediente activo. Luego esos
valores se dividieron por la densidad aparente calculada se determinó la retención
en kilogramos de ingrediente activo por metro cúbico de madera (kg/m3).
La retención total por espectroscopía de absorción atómica se calculó como la
sumatoria de las retenciones volumétricas de cada uno de los ingredientes activos
presentes en los preservativos utilizados, con base seca.
Debe considerarse claramente que los resultados de retención de preservante,
calculada con base en la diferencia de masa, antes y después de la preservación,
están al 50 % de humedad relativa y 23 ºC, y los obtenidos con el sistema
espectrofotométrico de absorción atómica están en base seca, por lo que no son
comparables entre sí.
Los resultados se presentan en los Cuadros del 5.3 al 5.6.
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3.
RESULTADOS
Cuadro 5.3. Dimensiones de los especimenes de ensayo sin preservar de
Teca (Tectona grandis), a 50 % ± 2 % y 23 °C ± 2 °C.
Procedencia de
la semilla
Largo (mm)
Ancho (mm)
Espesor (mm)
x
s
x
s
x
s
Costa Rica
22,54
0,21
22,03
0,15
11,87
0,29
Tailandia
22,60
0,13
21,68
0,15
11,75
0,20
Tanzania
22,49
0,17
21,92
0,18
11,92
0,32
x: valor promedio
s: desviación estándar de la muestra
Cuadro 5.4. Propiedades de los especimenes de ensayo sin preservar de Teca (Tectona
grandis), a 50 % ± 2 % y 23 °C ± 2 °C.
Procedencia de
la semilla
Humedad
Masa promedio
Volumen
promedio
Densidad
aparente
(% en base
seca)
(g)
(cm3)
(kg/m3)
x
s
x
s
x
s
x
s
Costa Rica
9,00
0,18
3,3015
0,20
5,89
0,15
560,5
25
Tailandia
9,05
0,04
3,1749
0,15
5,75
0,11
551,8
43
Tanzania
9,20
0,17
3,2753
0,16
5,87
0,13
557,6
21
x: valor promedio
s: desviación estándar de la muestra
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Cuadro 5.5. Contenido de ingredientes activos de CCB
retenidos en las muestras preservadas, por procedencia de
Teca (Tectona grandis) para 7 y 10 años.
Edad: 7 años
Procedencia de
la semilla
Contenido (mg/kg en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
2290
9050
3,9
11344
Tailandia
1126
3619
462
5207
Tanzania
1890
6335
578
8803
Contenido (% en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
20,2
79,8
0,03*
100
Tailandia
21,6
69,5
8,9
100
Tanzania
21,4
72,0
6,6
100
* Este valor es anormal.
Edad: 10 años
Procedencia de
la semilla
Contenido (mg/kg en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
1638
2623
295
4556
Tailandia
770
1469
153
2392
Tanzania
985
1726
199
2910
Contenido (% en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
35,9
57,6
6,5
100
Tailandia
32,2
61,4
6,4
100
Tanzania
33,8
59,3
6,8
99,9
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Cuadro 5.6. Retención de ingredientes activos de CCB
retenidas en las muestras preservadas, por procedencia de
Teca (Tectona grandis) para 7 y 10 años.
Edad: 7 años
Procedencia de
la semilla
Retención (kg/m3 en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
1,3
5,1
0,002
≈6,4
Tailandia
0,6
2,0
0,3
2,9
Tanzania
1,0
3,5
0,3
4,8
Edad: 10 años
Procedencia de
la semilla
Retención (kg/m3 en base seca)
CuO
CrO3
B
TOTAL
Costa Rica
0,9
1,5
0,2
2,6
Tailandia
0,4
0,8
0,1
1,3
Tanzania
0,5
1,0
0,1
1,6
Retención por diferencia de masa
(kg/m3 a 50 % ± 2 % y 23 °C ± 2 °C )
4.
Costa Rica
2,75
Tailandia
2,2
Tanzania
--
CONCLUSIONES
Dadas algunas remodelaciones en infraestructura, el área de acondicionamiento
de los especimenes de ensayo preservados para la edad de 7años y la muestra de
Tanzania de 10 años, no pudieron ser informados, dado que se desestabilizó la
humedad y los valores eran anómalos. Es importante cuando se desee utilizar
dicho método, tener un cuarto con las condiciones de humedad relativa y
temperatura perfectamente controladas, para evitar valores anómalos.
Se recomienda, realizar estudios con este método pero aumentando el tamaño de
los especimenes de ensayo, dado que los valores de retención de ingredientes
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activos, en masa, son tan pequeños con el tamaño de espécimen utilizado, que
son sumamente susceptibles a pequeños cambios en el contenido de humedad.
La especie teca, para las tres procedencias de semilla, por el método estudiado,
presenta retenciones de ingredientes activos menores a 6 kg/m3. Por los valores
obtenidos, tan variables, no fue interesante realizar ningún estudio estadístico
entre edades o entre procedencias.
El método debe ser afinado, para lograr valores más exactos y reproducibles, lo
que permita luego realizar comparaciones de interés.
5.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AWPA. Standard method of testing wood preservatives by laboratory soil-block
cultures M10-77. American Wood Preservers Association, Washington, 1982.
P1-8.
BLANCO, M. L. & CRUZ, L. A. Evaluación de la resistencia a la degradación por
insectos de algunas especies maderables de uso comercial bajo diferentes
tratamientos. Informe final del proyecto de investigación 731-95-251.
Laboratorio de Productos Forestales, Universidad de Costa Rica. 1995. 95p.
GUTIÉRREZ, J. R.; BLANCO, M. L.; CRUZ, L. A. Caracterización química y
resistencia natural al ataque de termitas de especies maderables y bambú
creciendo en Costa Rica. Laboratorio de Productos Forestales. Instituto de
Investigaciones en Ingeniería. Universidad de Costa Rica. 1997. (INII-113-96)
LACHICA, M.; RECALDE, L. & ESTEBAN, E. Análisis foliar. Métodos analíticos
utilizados en la Estación Experimental del Zaidin. Anales de Edafología y
Agrobiología. 24 (9,10):593. 1965.
LEPAGE, E. S. Química de la madera. En: Lepage, E. S.; Oliveira, A. M.; Lelis, A.
T.; López, G.; Chimelo, J.; Oliveira, L. C.; Cañedo, M. D.; Cavalcante, M.; Ielo,
P.; Zanotto, P. A.; Milano, S. Manual de preservação de madeiras. V. II, CPA.
IV. São Paulo.
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