Madera
Definición
La madera se ha utilizado durante miles de años como combustible, como material de construcción, para fabricar herramientas y armas, muebles y papel, y como materia prima para la producción de celulosa purificada y sus derivados, como el celofán y el acetato de celulosa.
En 2005, el creciente stock de bosques en todo el mundo era de aproximadamente 434 mil millones de metros cúbicos, el 47% de los cuales era comercial. Como recurso renovable abundante, neutro en carbono, los materiales leñosos han sido de gran interés como fuente de energía renovable. En 1991, se cosecharon aproximadamente 3.500 millones de metros cúbicos de madera. Los usos dominantes fueron para muebles y construcción.
Historia
Un descubrimiento de 2011 en la provincia canadiense de New Brunswick produjo las primeras plantas conocidas que han cultivado madera, hace aproximadamente entre 395 y 400 millones de años.
La madera puede fecharse mediante datación por carbono y en algunas especies por dendrocronología para determinar cuándo se creó un objeto de madera.
La gente ha utilizado la madera durante miles de años para muchos propósitos, incluso como combustible o como material de construcción para fabricar casas, herramientas, armas, muebles, empaques, obras de arte y papel. Las construcciones conocidas que usan madera datan de hace diez mil años. Edificios como la casa larga neolítica europea se hicieron principalmente de madera.
El uso reciente de la madera se ha mejorado mediante la adición de acero y bronce en la construcción.
La variación año a año en el ancho de los anillos de los árboles y las abundancias isotópicas da pistas sobre el clima predominante en el momento en que se cortó un árbol.
Propiedades físicas
Anillos de crecimiento
La madera, en sentido estricto, es producida por árboles, que aumentan de diámetro por la formación, entre la madera existente y la corteza interior, de nuevas capas leñosas que envuelven todo el tallo, ramas vivas y raíces. Este proceso se conoce como crecimiento secundario; es el resultado de la división celular en el cambium vascular, un meristemo lateral y la posterior expansión de las nuevas células. Estas células luego continúan formando paredes celulares secundarias engrosadas, compuestas principalmente de celulosa, hemicelulosa y lignina.
Cuando las diferencias entre las cuatro estaciones son distintas, por ejemplo, Nueva Zelanda, el crecimiento puede ocurrir en un patrón anual o estacional discreto, dando lugar a anillos de crecimiento; estos generalmente se pueden ver más claramente al final de un registro, pero también son visibles en las otras superficies. Si el carácter distintivo entre las estaciones es anual (como es el caso en las regiones ecuatoriales, por ejemplo, Singapur), estos anillos de crecimiento se conocen como anillos anuales. Donde hay poca diferencia estacional, es probable que los anillos de crecimiento sean indistintos o estén ausentes. Si la corteza del árbol se ha eliminado en un área particular, los anillos probablemente se deformarán a medida que la planta sobrepase la cicatriz.
Si hay diferencias dentro de un anillo de crecimiento, entonces la parte de un anillo de crecimiento más cercano al centro del árbol, y se forma temprano en la estación de crecimiento cuando el crecimiento es rápido, generalmente está compuesto de elementos más amplios. Por lo general, es de un color más claro que el que está cerca de la parte exterior del anillo, y se conoce como madera temprana o madera de primavera. La porción exterior formada más tarde en la temporada se conoce como latewood o summerwood. Sin embargo, existen grandes diferencias, dependiendo del tipo de madera (ver abajo).
Nudos
A medida que un árbol crece, las ramas más bajas a menudo mueren, y sus bases pueden llegar a ser cubiertas y cubiertas por capas posteriores de madera del tronco, formando un tipo de imperfección conocida como nudo. La rama muerta no se puede unir a la madera del tronco, excepto en su base, y puede caerse después de que el árbol haya sido aserrado en tablas. Los nudos afectan las propiedades técnicas de la madera, por lo general, reducen la resistencia local y aumentan la tendencia a dividirse a lo largo del grano de la madera, pero pueden explotarse para obtener un efecto visual. En una tabla longitudinalmente aserrada, un nudo aparecerá como una pieza de madera "sólida" aproximadamente circular (generalmente más oscura) alrededor de la cual fluye el grano del resto de la madera (partes y vueltas a juntar). Dentro de un nudo, la dirección de la madera (dirección del grano) es hasta 90 grados diferente de la dirección del grano de la madera normal.
En el árbol, un nudo es la base de una rama lateral o una yema latente. Un nudo (cuando la base de una rama lateral) tiene forma cónica (de ahí la sección transversal aproximadamente circular) con la punta interna en el punto del diámetro del tallo en el que se encontraba el cambium vascular de la planta cuando la rama se formó como un brote.
En la clasificación de madera y madera estructural, los nudos se clasifican de acuerdo con su forma, tamaño, solidez y la firmeza con la que se mantienen en su lugar. Esta firmeza se ve afectada, entre otros factores, por el tiempo durante el cual la rama estuvo muerta, mientras que el vástago de unión continuó creciendo.
Los nudos no influyen necesariamente en la rigidez de la madera estructural, esto dependerá del tamaño y la ubicación. La rigidez y la resistencia elástica dependen más de la madera sonora que de los defectos localizados. La resistencia a la rotura es muy susceptible a defectos. Los nudos sanos no debilitan la madera cuando se someten a compresión paralela al grano.
En algunas aplicaciones decorativas, la madera con nudos puede ser deseable para agregar interés visual. En aplicaciones en las que se pinta madera, como zócalos, tablas, marcos de puertas y muebles, las resinas presentes en la madera pueden continuar 'sangrando' hasta la superficie de un nudo durante meses o incluso años después de la fabricación y mostrarse como amarillo o mancha marrón. Una pintura o solución de imprimación de nudo (anudado), aplicada correctamente durante la preparación, puede hacer mucho para reducir este problema, pero es difícil de controlar por completo, especialmente cuando se utilizan materiales de madera secados en horno producidos en masa.
Duramen y albura
El duramen (o duramen) es madera que, como resultado de una transformación química natural, se ha vuelto más resistente a la descomposición. La formación del duramen es un proceso genéticamente programado que ocurre espontáneamente. Existe cierta incertidumbre en cuanto a si la madera muere durante la formación de duramen, ya que aún puede reaccionar químicamente a los organismos de descomposición, pero solo una vez.
El duramen es a menudo visualmente distinto de la albura viva, y se puede distinguir en una sección transversal donde el límite tenderá a seguir los anillos de crecimiento. Por ejemplo, a veces es mucho más oscuro. Sin embargo, otros procesos como la descomposición o la invasión de insectos también pueden decolorar la madera, incluso en plantas leñosas que no forman duramen, lo que puede generar confusión.
La albura (o albura) es la madera más joven y exterior; en el árbol en crecimiento es madera viviente, y sus funciones principales son conducir el agua de las raíces a las hojas y almacenar y devolver de acuerdo con la estación las reservas preparadas en las hojas. Sin embargo, cuando se vuelven competentes para conducir agua, todas las traqueidas y vasos del xilema han perdido su citoplasma y, por lo tanto, las células están funcionalmente muertas. Toda la madera en un árbol se forma primero como albura. Cuantas más hojas tenga un árbol y más vigoroso sea su crecimiento, mayor será el volumen requerido de albura. Por lo tanto, los árboles que crecen rápidamente al aire libre tienen albura más gruesa para su tamaño que los árboles de la misma especie que crecen en bosques densos. Algunas veces, los árboles (de especies que sí forman duramen) que crecen al aire libre pueden llegar a tener un tamaño considerable, 30 cm (12 pulgadas) o más de diámetro,
El término duramen deriva únicamente de su posición y no de ninguna importancia vital para el árbol. Esto se evidencia por el hecho de que un árbol puede prosperar con su corazón completamente descompuesto. Algunas especies comienzan a formar duramen muy temprano en la vida, por lo que solo tienen una capa delgada de albura viva, mientras que en otros el cambio llega lentamente. La albura fina es característica de especies como el castaño, la langosta negra, la morera, el osage-orange y el sasafrás, mientras que en el arce, la ceniza, el nogal americano, el almez, el haya y el pino, la albura espesa es la regla. Otros nunca forman duramen.
No existe una relación definida entre los anillos anuales de crecimiento y la cantidad de albura. Dentro de la misma especie, el área de la sección transversal de la albura es muy aproximadamente proporcional al tamaño de la corona del árbol. Si los anillos son estrechos, se requieren más de ellos que donde están anchos. A medida que el árbol crece, la albura necesariamente se adelgaza o aumenta materialmente en volumen. La albura es relativamente más gruesa en la parte superior del tronco de un árbol que cerca de la base, porque la edad y el diámetro de las secciones superiores son menores.
Cuando un árbol es muy joven, está cubierto con ramas casi, si no del todo, al suelo, pero a medida que envejece, algunas o todas ellas finalmente mueren y se rompen o se caen. El crecimiento posterior de la madera puede ocultar por completo los talones que, sin embargo, permanecerán como nudos. No importa cuán suave y claro sea un tronco en el exterior, es más o menos nudoso cerca del centro. En consecuencia, la albura de un árbol viejo, y particularmente de un árbol cultivado en el bosque, estará más libre de nudos que el duramen interno. Dado que en la mayoría de los usos de la madera, los nudos son defectos que debilitan la madera e interfieren con su facilidad de trabajo y otras propiedades, se deduce que una pieza dada de albura, debido a su posición en el árbol, puede ser más fuerte que una pieza de madera duramen del mismo árbol.
Es notable que el duramen interno de los árboles viejos permanezca tan sólido como siempre, ya que en muchos casos es cientos, y en algunos casos miles, de años. Cada extremidad o raíz rota, o una herida profunda del fuego, insectos o madera que cae, pueden permitir una entrada para la descomposición, que, una vez iniciada, puede penetrar en todas las partes del tronco. Las larvas de muchos insectos perforaron los árboles y sus túneles permanecen indefinidamente como fuentes de debilidad. Sin embargo, cualesquiera ventajas que la albura pueda tener a este respecto se deben únicamente a su edad y posición relativas.
Si un árbol crece toda su vida a la intemperie y las condiciones de suelo y sitio permanecen inalteradas, su crecimiento más rápido se producirá en la juventud y disminuirá gradualmente. Los anillos anuales de crecimiento son por muchos años bastante anchos, pero luego se vuelven cada vez más estrechos. Como cada anillo sucesivo se coloca en el exterior de la madera previamente formada, se deduce que, a menos que un árbol aumente materialmente su producción de madera de un año a otro, los anillos deben necesariamente adelgazarse a medida que el tronco se ensancha. Cuando un árbol alcanza la madurez, su corona se vuelve más abierta y la producción anual de madera se reduce, reduciendo aún más el ancho de los anillos de crecimiento. En el caso de los árboles cultivados en el bosque, tanto depende de la competencia de los árboles en su lucha por la luz y la nutrición que los períodos de crecimiento rápido y lento pueden alternar. Algunos árboles, como los robles del sur, mantienen el mismo ancho de anillo durante cientos de años. En general, sin embargo, a medida que un árbol aumenta de diámetro, el ancho de los anillos de crecimiento disminuye.
Las diferentes piezas de madera cortadas de un árbol grande pueden diferir decididamente, particularmente si el árbol es grande y maduro. En algunos árboles, la madera colocada al final de la vida de un árbol es más suave, más ligera, más débil y con una textura más uniforme que la producida anteriormente, pero en otros árboles, aplica lo contrario. Esto puede corresponder o no al duramen y la albura. En un tronco grande, la albura, debido al tiempo en la vida del árbol cuando se cultivó, puede ser inferior en dureza, resistencia y dureza al duramen del mismo tronco. En un árbol más pequeño, lo contrario puede ser cierto.
Color
En las especies que muestran una clara diferencia entre el duramen y la albura, el color natural del duramen suele ser más oscuro que el de la albura, y muy frecuentemente el contraste es conspicuo (ver la sección del leño arriba). Esto es producido por depósitos en el duramen de sustancias químicas, por lo que una variación de color dramática no implica una diferencia significativa en las propiedades mecánicas del duramen y la albura, aunque puede haber una marcada diferencia bioquímica entre los dos.
Algunos experimentos en especímenes de pino de hoja larga muy resinosa indican un aumento en la fuerza, debido a la resina que aumenta la fuerza cuando está seca. Este duramen saturado de resina se llama "encendedor de grasa". Las estructuras construidas de encendedor gordo son casi impermeables a la putrefacción y las termitas; sin embargo, son muy inflamables. Los tocones de los viejos pinos de hoja larga a menudo se cavan, se dividen en pequeños pedazos y se venden como fuego para incendios. Los tocones así excavados pueden permanecer un siglo o más desde que se cortaron. Las píceas impregnadas con resina bruta y secadas también se incrementan en gran medida en su resistencia.
Como la madera tardía de un anillo de crecimiento es usualmente de un color más oscuro que la madera temprana, este hecho se puede usar para evaluar visualmente la densidad y, por lo tanto, la dureza y la resistencia del material. Este es particularmente el caso de las maderas de coníferas. En las maderas con poros anulares, las vasijas de madera temprana a menudo aparecen en una superficie terminada como más oscura que la madera tardía más densa, aunque en las secciones transversales de duramen lo contrario es comúnmente cierto. De lo contrario, el color de la madera no es indicativo de fuerza.
La decoloración anormal de la madera a menudo denota una afección enferma, que indica falta de solidez. El control negro en la cicuta occidental es el resultado de ataques de insectos. Las rayas de color marrón rojizo tan comunes en el nogal americano y algunas otras maderas son principalmente el resultado de lesiones causadas por pájaros. La decoloración es simplemente una indicación de una lesión, y con toda probabilidad no afecta por sí misma las propiedades de la madera. Ciertos hongos productores de podredumbre imparten a la madera colores característicos que se vuelven sintomáticos de debilidad; sin embargo, un efecto atractivo conocido como spalting producido por este proceso a menudo se considera una característica deseable. La tinción ordinaria de savia se debe al crecimiento de hongos, pero no necesariamente produce un efecto debilitador.
Contenido de agua
El agua se produce en la madera viva en tres lugares, a saber:
- en las paredes de las celdas,
- en los contenidos protoplásmicos de las células
- como agua libre en las cavidades y espacios celulares, especialmente del xilema
En el duramen ocurre solo en la primera y última forma. La madera que se seca al aire conserva el 8-16% del agua en las paredes de las celdas, y ninguna, o prácticamente ninguna, en las otras formas. Incluso la madera secada al horno conserva un pequeño porcentaje de humedad, pero para todos, excepto para fines químicos, puede considerarse absolutamente seca.
El efecto general del contenido de agua sobre la sustancia de madera es hacerlo más suave y más flexible. Se produce un efecto similar en la acción suavizante del agua sobre el cuero crudo, papel o tela. Dentro de ciertos límites, cuanto mayor es el contenido de agua, mayor es su efecto suavizante.
El secado produce un aumento decidido en la resistencia de la madera, particularmente en muestras pequeñas. Un ejemplo extremo es el caso de un bloque de abeto completamente seco de 5 cm de sección, que soportará una carga permanente cuatro veces mayor que un bloque verde (sin secar) del mismo tamaño.
El mayor aumento de resistencia debido al secado es en la máxima resistencia al aplastamiento, y la resistencia en el límite elástico en la compresión de extremo; estos son seguidos por el módulo de ruptura y la tensión en el límite elástico en la flexión cruzada, mientras que el módulo de elasticidad se ve menos afectado.
Estructura
La madera es un material heterogéneo, higroscópico, celular y anisotrópico. Se compone de células, y las paredes celulares están compuestas de microfibrillas de celulosa (40% - 50%) y hemicelulosa (15% - 25%) impregnadas con lignina (15% - 30%).
En las especies coníferas o de coníferas, las células de madera son principalmente de un tipo, las traqueidas, y como resultado, el material es mucho más uniforme en su estructura que el de la mayoría de las maderas duras. No hay vasijas ("poros") en la madera de coníferas, como las que se ven tan prominentemente en el roble y la ceniza, por ejemplo.
La estructura de las maderas duras es más compleja. La capacidad de conducción del agua la atienden principalmente los buques: en algunos casos (roble, castaño, ceniza) son bastante grandes y distintos, en otros (castaño de Indias, álamo, sauce) demasiado pequeños para ser vistos sin una lente de mano. Al hablar de estas maderas, es costumbre dividirlas en dos clases grandes, anillo-poroso y difuso-poroso .
En especies porosas, como ceniza, acacia negra, catalpa, castaño, olmo, nogal, morera y roble, los vasos o poros más grandes (como se llaman las secciones transversales de los vasos) se localizan en la parte del anillo de crecimiento formado en primavera, formando así una región de tejido más o menos abierto y poroso. El resto del anillo, producido en verano, se compone de recipientes más pequeños y una proporción mucho mayor de fibras de madera. Estas fibras son los elementos que dan fuerza y resistencia a la madera, mientras que los vasos son una fuente de debilidad.
En maderas de poros difusos, los poros tienen un tamaño uniforme, de modo que la capacidad de conducción del agua se dispersa por todo el anillo de crecimiento en lugar de acumularse en una banda o fila. Ejemplos de este tipo de madera son el aliso, el tilo, el abedul, el castaño de Indias, el arce, el sauce y las especies de Populus , como el álamo, el álamo y el álamo. Algunas especies, como el nogal y el cerezo, se encuentran en el límite entre las dos clases, formando un grupo intermedio.
Earlywood y Latewood
En madera blanda
En las maderas blandas templadas, a menudo hay una marcada diferencia entre la madera tardía y la madera temprana. La madera tardía será más densa que la que se formó al principio de la temporada. Cuando se examinan bajo un microscopio, las células de madera tardía densa se ven como paredes muy gruesas y con cavidades celulares muy pequeñas, mientras que las formadas primero en la estación tienen paredes delgadas y grandes cavidades celulares. La fuerza está en las paredes, no en las cavidades. Por lo tanto, cuanto mayor es la proporción de madera tardía, mayor es la densidad y la fuerza. Al elegir una pieza de pino donde la resistencia o la rigidez es la consideración más importante, lo principal a observar es la cantidad comparativa de maderas tempranas y tardías. El ancho del anillo no es tan importante como la proporción y naturaleza de la madera tardía en el anillo.
Si se compara una pieza pesada de pino con una pieza ligera, se verá de inmediato que la más pesada contiene una mayor proporción de madera tardía que la otra y, por lo tanto, muestra anillos de crecimiento más claramente demarcados. En los pinos blancos no hay mucho contraste entre las diferentes partes del anillo, y como resultado, la madera tiene una textura muy uniforme y es fácil de trabajar. En los pinos duros, por otro lado, la madera tardía es muy densa y de color profundo, presentando un contraste muy decidido con la madera temprana suave y color paja.
No es solo la proporción de madera tardía, sino también su calidad lo que cuenta. En los especímenes que muestran una gran proporción de madera tardía, puede ser notablemente más porosa y pesar considerablemente menos que la madera tardía en piezas que contienen menos madera tardía. Uno puede juzgar la densidad comparativa, y por lo tanto hasta cierto punto la fuerza, mediante inspección visual.
Aún no se puede dar una explicación satisfactoria de los mecanismos exactos que determinan la formación de madera temprana y tardía. Varios factores pueden estar involucrados. En las coníferas, al menos, la tasa de crecimiento por sí sola no determina la proporción de las dos partes del anillo, ya que en algunos casos la madera de crecimiento lento es muy dura y pesada, mientras que en otros ocurre lo contrario. La calidad del sitio donde crece el árbol indudablemente afecta el carácter de la madera formada, aunque no es posible formular una regla que lo rija. En general, sin embargo, se puede decir que cuando la fuerza o la facilidad de trabajo es esencial, se deben elegir bosques de crecimiento moderado a lento.
En maderas porosas
En maderas con poros anulares, el crecimiento de cada estación siempre está bien definido, porque los poros grandes formados a comienzos de la temporada lindaban con los tejidos más densos del año anterior.
En el caso de las maderas duras porosas, parece existir una relación bastante definida entre la tasa de crecimiento de la madera y sus propiedades. Esto puede resumirse brevemente en la afirmación general de que cuanto más rápido es el crecimiento o más anchos los anillos de crecimiento, más pesada, dura, fuerte y rígida es la madera. Esto, debe recordarse, se aplica solo a maderas con poros anulares como roble, fresno, nogal americano y otras del mismo grupo, y está, por supuesto, sujeto a algunas excepciones y limitaciones.
En las maderas de poros anchos de buen crecimiento, suele ser la madera tardía en la que las fibras de paredes gruesas y fortalecedoras son más abundantes. A medida que disminuye la amplitud del anillo, esta madera tardía se reduce, por lo que un crecimiento muy lento produce una madera comparativamente ligera y porosa compuesta por vasos de paredes delgadas y parénquima de madera. En buen roble, estos grandes recipientes de la madera temprana ocupan del 6 al 10 por ciento del volumen del tronco, mientras que en el material inferior pueden constituir el 25% o más. La madera tardía de roble bueno es de color oscuro y firme, y consiste principalmente en fibras de paredes gruesas que forman la mitad o más de la madera. En roble inferior, esta madera tardía se reduce mucho tanto en cantidad como en calidad. Tal variación es en gran parte el resultado de la tasa de crecimiento.
La madera de anchos anillos a menudo se denomina "segundo crecimiento", porque el crecimiento de la madera joven en rodales abiertos después de que los árboles viejos han sido removidos es más rápido que en los árboles en un bosque cerrado, y en la fabricación de artículos donde la fuerza es una consideración importante es preferible el material de madera dura de "segundo crecimiento". Este es particularmente el caso en la elección de nogal para mangos y radios. Aquí no solo son importantes la fuerza, la dureza y la resistencia.
Los resultados de una serie de pruebas en el nogal por el Servicio Forestal de los Estados Unidos muestran que:
- "La capacidad de trabajo o resistencia a los impactos es mayor en madera de anillos anchos que tiene de 5 a 14 anillos por pulgada (anillos de 1.8-5 mm de grosor), es bastante constante de 14 a 38 anillos por pulgada (anillos de 0.7-1.8 mm de grosor) ), y disminuye rápidamente de 38 a 47 anillos por pulgada (anillos de 0.5-0.7 mm de espesor). La fuerza a la carga máxima no es tan grande con la madera de crecimiento más rápido, es máxima con 14 a 20 anillos por pulgada ( anillos de 1.3-1.8 mm de grosor), y de nuevo se reduce a medida que la madera se enrosca más de cerca. La deducción natural es que la madera de primer valor mecánico muestra de 5 a 20 anillos por pulgada (anillos de 1.3-5 mm de espesor) y que un crecimiento más lento produce un stock más pobre. Por lo tanto, el inspector o comprador de nogal debería discriminar contra la madera que tiene más de 20 anillos por pulgada (anillos de menos de 1.3 mm de grosor). Existen excepciones, sin embargo,en el caso del crecimiento normal en situaciones secas, en las que el material de crecimiento lento puede ser fuerte y resistente ".
El efecto de la tasa de crecimiento sobre las cualidades de la madera de castaño se resume en la misma autoridad de la siguiente manera:
- "Cuando los anillos son anchos, la transición de la madera de primavera a la de verano es gradual, mientras que en los anillos estrechos la madera de la primavera pasa abruptamente a la madera de verano. El ancho de la madera de la primavera cambia poco con el ancho del anillo anual, por lo que el estrechamiento o ensanchamiento del anillo anual es siempre a expensas de la madera de verano. Los angostos vasos de la madera de verano lo hacen más rico en sustancia de madera que la madera de la primavera compuesta de vasijas anchas. Por lo tanto, especímenes de crecimiento rápido con anillos anchos tienen más sustancia de madera que árboles de crecimiento lento con anillos angostos. Dado que cuanto más sustancia de madera mayor es el peso, y cuanto mayor es el peso más fuerte es la madera, las castañas con anillos anchos deben tener madera más fuerte que las castañas con anillos angostos.Esto concuerda con la opinión aceptada de que los brotes (que siempre tienen anillos anchos) producen madera mejor y más resistente que las castañas de las plántulas, que crecen más lentamente en diámetro ".
En maderas difusas porosas
En las maderas difusas porosas, la demarcación entre los anillos no siempre es tan clara y en algunos casos es casi (si no del todo) invisible a simple vista. Por el contrario, cuando hay una demarcación clara, puede no haber una diferencia notable en la estructura dentro del anillo de crecimiento.
En maderas de poros difusos, como se ha indicado, los recipientes o poros son de tamaño uniforme, de modo que la capacidad de conducción de agua se dispersa por todo el anillo en lugar de recogerse en la madera temprana. El efecto de la tasa de crecimiento no es, por lo tanto, el mismo que en las maderas porosas, acercándose más a las condiciones de las coníferas. En general, puede afirmarse que tales maderas de crecimiento medio proporcionan material más resistente que cuando crecen muy rápida o muy lentamente. En muchos usos de la madera, la resistencia total no es la principal consideración. Si se valora la facilidad de trabajo, la madera debe elegirse teniendo en cuenta su uniformidad de textura y rectitud de grano, que en la mayoría de los casos se produce cuando hay poco contraste entre la madera tardía del crecimiento de una estación y la madera temprana del siguiente.
Madera monocotiledónea
El material estructural que se asemeja a la madera ordinaria "dicot" o de coníferas en sus características de manipulación brutas es producido por varias plantas de monocotiledóneas, y también se las denomina coloquialmente madera. De estos, el bambú, botánicamente un miembro de la familia de la hierba, tiene una importancia económica considerable, los tallos más grandes se utilizan ampliamente como material de construcción y en la fabricación de pisos, paneles y chapas de ingeniería. Otro grupo principal de plantas que produce material que a menudo se llama madera son las palmas. De mucha menos importancia son las plantas como Pandanus, Dracaena y Cordyline. Con todo este material, la estructura y composición de la materia prima procesada es bastante diferente de la madera ordinaria.
Gravedad específica
La propiedad más reveladora de la madera como indicador de la calidad de la madera es la gravedad específica (Timell 1986), ya que tanto el rendimiento de la pulpa como la resistencia de la madera están determinados por ella. La gravedad específica es la relación entre la masa de una sustancia y la masa de un volumen igual de agua; la densidad es la relación entre una masa de una cantidad de una sustancia y el volumen de esa cantidad y se expresa en masa por unidad de sustancia, por ejemplo, gramos por mililitro (g / cm o g / ml). Los términos son esencialmente equivalentes siempre que se use el sistema métrico. Al secarse, la madera se encoge y su densidad aumenta. Los valores mínimos están asociados con la madera verde (saturada de agua) y se los conoce como gravedad específica básica (Timell 1986).
Densidad de madera
La densidad de la madera está determinada por el crecimiento múltiple y los factores fisiológicos combinados en "una característica de la madera bastante fácil de medir" (Elliott 1970).
La edad, el diámetro, la altura, el crecimiento radial (troncal), la ubicación geográfica, el sitio y las condiciones de crecimiento, el tratamiento silvicultural y la fuente de semillas influyen hasta cierto punto en la densidad de la madera. La variación es de esperar. Dentro de un árbol individual, la variación en la densidad de la madera es a menudo tan grande o incluso mayor que la que existe entre diferentes árboles (Timell 1986). La variación de la gravedad específica dentro del tronco de un árbol puede ocurrir en la dirección horizontal o vertical.
Maderas duras y suaves
Es común clasificar la madera como madera blanda o madera dura. La madera de coníferas (por ejemplo, pino) se llama madera blanda y la madera de dicotiledóneas (generalmente árboles de hoja ancha (por ejemplo, roble) se llama madera dura. Estos nombres son un poco engañosos, ya que las maderas duras no son necesariamente difíciles y las maderas blandas no necesariamente blando. La balsa conocida (una madera dura) es en realidad más suave que cualquier madera blanda comercial. Por el contrario, algunas maderas blandas (por ejemplo, el tejo) son más duras que muchas maderas duras.
Existe una fuerte relación entre las propiedades de la madera y las propiedades del árbol en particular que la produjo. La densidad de la madera varía según la especie. La densidad de una madera se correlaciona con su resistencia (propiedades mecánicas). Por ejemplo, la caoba es una madera dura de densidad media que es excelente para la fabricación de muebles finos, mientras que la balsa es liviana, por lo que es útil para la construcción de modelos. Una de las maderas más densas es el palo de hierro negro.
Química de la madera
La composición química de la madera varía de una especie a otra, pero tiene aproximadamente 50% de carbono, 42% de oxígeno, 6% de hidrógeno, 1% de nitrógeno y 1% de otros elementos (principalmente calcio, potasio, sodio, magnesio, hierro y manganeso) por peso. La madera también contiene azufre, cloro, silicio, fósforo y otros elementos en pequeñas cantidades.
Además del agua, la madera tiene tres componentes principales. La celulosa, un polímero cristalino derivado de glucosa, constituye aproximadamente 41-43%. Lo siguiente en abundancia es la hemicelulosa, que es alrededor del 20% en los árboles de hoja caduca, pero cerca del 30% en las coníferas. Se trata principalmente de azúcares de cinco carbonos que están vinculados de forma irregular, en contraste con la celulosa. La lignina es el tercer componente en alrededor del 27% en la madera de coníferas frente al 23% en los árboles de hoja caduca. La lignina confiere propiedades hidrofóbicas que reflejan el hecho de que se basa en anillos aromáticos. Estos tres componentes están entrelazados, y existen enlaces covalentes directos entre la lignina y la hemicelulosa. Un foco importante de la industria del papel es la separación de la lignina de la celulosa, de la que se fabrica el papel.
En términos químicos, la diferencia entre la madera dura y la madera blanda se refleja en la composición de la lignina constituyente. La lignina de madera dura se deriva principalmente de alcohol sinapílico y alcohol coniferílico. La lignina de madera blanda se deriva principalmente del alcohol coniferílico.
Extractivos
Aparte de la lignocelulosa, la madera consiste en una variedad de compuestos orgánicos de bajo peso molecular, llamados extractivos . Los extractos de madera son ácidos grasos, ácidos de resina, ceras y terpenos. Por ejemplo, la colofonia es exudada por las coníferas como protección contra los insectos. La extracción de estos materiales orgánicos de la madera proporciona aceite alto, trementina y colofonia.
Usos
Combustible
La madera tiene una larga historia de uso como combustible, que continúa hasta nuestros días, principalmente en las zonas rurales del mundo. La madera dura es preferible a la madera blanda porque crea menos humo y se quema por más tiempo. Agregar una estufa de leña o una chimenea a un hogar a menudo se siente para agregar ambiente y calidez.
Construcción
La madera ha sido un material de construcción importante desde que los humanos comenzaron a construir refugios, casas y barcos. Casi todos los barcos estaban hechos de madera hasta finales del siglo XIX, y la madera sigue siendo de uso común en la construcción de embarcaciones. Elm en particular se usó para este propósito ya que resistió la descomposición siempre que se mantuviera mojado (también sirvió para la tubería de agua antes de la llegada de la plomería más moderna).
La madera que se utilizará para la construcción se conoce comúnmente como madera en América del Norte. En otros lugares, la madera generalmente se refiere a árboles talados, y la palabra para tablones aserrados listos para usar es madera . En Europa medieval, el roble era la madera elegida para todas las construcciones de madera, incluyendo vigas, paredes, puertas y pisos. Hoy en día se usa una variedad más amplia de maderas: las puertas de madera maciza a menudo están hechas de álamo, pino de nudo pequeño y abeto de Douglas.
En la actualidad, las viviendas nuevas en muchas partes del mundo se fabrican a partir de construcciones con entramado de madera. Los productos de madera de ingeniería se están convirtiendo en una parte más importante de la industria de la construcción. Se pueden usar en edificios residenciales y comerciales como materiales estructurales y estéticos.
En edificios hechos de otros materiales, la madera se encontrará aún como material de soporte, especialmente en la construcción de techos, en puertas interiores y sus marcos, y como revestimiento exterior.
La madera también se usa comúnmente como material de encofrado para formar el molde en el que se vierte el hormigón durante la construcción de hormigón armado.
Suelos de madera
Un piso de madera sólida es un piso con tablones o listones creados a partir de una sola pieza de madera, generalmente de madera dura. Como la madera es hidroscópica (adquiere y pierde humedad de las condiciones ambientales que la rodean), esta inestabilidad potencial limita efectivamente la longitud y el ancho de las tablas.
Los pisos de madera maciza son generalmente más baratos que las maderas de ingeniería y las áreas dañadas se pueden lijar y volver a pintar repetidamente, y el número de veces está limitado solo por el grosor de la madera sobre la lengua.
Los pisos de madera dura maciza se utilizaron originalmente para fines estructurales, se instalaron perpendiculares a las vigas de soporte de madera de un edificio (vigas o portadores) y la madera maciza de construcción todavía se utiliza a menudo para pisos deportivos así como la mayoría de los bloques de madera tradicionales, mosaicos y parquets.
Madera de ingeniería
Los productos de madera de ingeniería, productos de construcción encolados "diseñados" para requisitos de rendimiento específicos de la aplicación, se utilizan a menudo en aplicaciones de construcción e industriales. Los productos de madera encolada se fabrican uniendo filamentos de madera, chapas, madera u otras formas de fibra de madera con pegamento para formar una unidad estructural compuesta más grande y más eficiente.
Estos productos incluyen madera laminada encolada (madera laminada encolada), paneles estructurales de madera (incluida madera contrachapada, paneles de fibra de madera orientada y paneles compuestos), madera de chapa laminada (LVL) y otros productos estructurales de madera compuesta (SCL), madera de hebras paralelas y viguetas en I. Aproximadamente 100 millones de metros cúbicos de madera se consumieron para este propósito en 1991. Las tendencias sugieren que el tablero de partículas y el panel de fibras superarán al contrachapado.
La madera no apta para la construcción en su forma original puede descomponerse mecánicamente (en fibras o virutas) o químicamente (en celulosa) y usarse como materia prima para otros materiales de construcción, como madera de ingeniería, así como tableros de partículas, tableros duros y medios fibra de densidad (MDF). Tales derivados de la madera son ampliamente utilizados: las fibras de madera son un componente importante de la mayoría del papel, y la celulosa se utiliza como un componente de algunos materiales sintéticos. Los derivados de madera se pueden usar para tipos de pisos, por ejemplo, pisos laminados.
Muebles y utensilios
La madera siempre se ha usado ampliamente para muebles, como sillas y camas. También se utiliza para mangos de herramientas y cubiertos, como palillos chinos, palillos de dientes y otros utensilios, como la cuchara de madera y el lápiz.
Productos de madera de la próxima generación
Otros desarrollos incluyen nuevas aplicaciones de cola de lignina, envases de alimentos reciclables, aplicaciones de reemplazo de llantas de caucho, agentes médicos antibacterianos y telas o compuestos de alta resistencia. A medida que los científicos e ingenieros aprenden y desarrollan nuevas técnicas para extraer varios componentes de la madera o, alternativamente, para modificar la madera, por ejemplo, al agregar componentes a la madera, aparecerán nuevos productos más avanzados en el mercado. La supervisión electrónica del contenido de humedad también puede mejorar la protección de madera de la próxima generación.
En las artes
La madera se ha usado durante mucho tiempo como un medio artístico. Se ha utilizado para hacer esculturas y tallas durante milenios. Los ejemplos incluyen los tótems tallados por indígenas de América del tronco de coníferas, a menudo del cedro rojo occidental ( Thuja plicata ).
Otros usos de la madera en las artes incluyen:
- Grabado grabado en madera y grabado
- La madera puede ser una superficie para pintar, como en la pintura de panel
- Muchos instrumentos musicales están hechos principalmente o en su totalidad de madera
Equipo deportivo y recreativo
Muchos tipos de equipos deportivos están hechos de madera o fueron construidos de madera en el pasado. Por ejemplo, los murciélagos de cricket generalmente están hechos de sauce blanco. Los bates de béisbol que son legales para su uso en las Grandes Ligas de Béisbol se hacen con frecuencia de madera de fresno o nogal, y en los últimos años se han construido a partir de arce a pesar de que la madera es algo más frágil. Los tribunales de la NBA se han hecho tradicionalmente con parquet.
Muchos otros tipos de equipos deportivos y recreativos, como esquís, palos de hockey sobre hielo, lacrosse sticks y arcos de tiro con arco, eran comúnmente de madera en el pasado, pero desde entonces han sido reemplazados con materiales más modernos como aluminio, titanio o materiales compuestos tales como fibra de vidrio y fibra de carbono. Un ejemplo digno de mención de esta tendencia es la familia de palos de golf comúnmente conocidos como los bosques , cuyas cabezas estaban tradicionalmente hechas de madera de caqui en los primeros días del juego de golf, pero ahora generalmente están hechas de metal o (especialmente en el caso de controladores) compuestos de fibra de carbono.
Degradación bacteriana
Poco se sabe sobre las bacterias que degradan la celulosa. Las bacterias simbióticas en Xylophaga pueden jugar un papel en la degradación de la madera hundida; mientras que bacterias como Alphaproteobacteria , Flavobacteria , Actinobacteria , Clostridia y Bacteroidetes se han detectado en madera sumergida durante un año.