1 Caracteristicas de la Madera by Juan Antonio Gabaldon

1. CARACTERISTICAS DE LA MADERA La madera es un material orgánico, producido por un organismo vivo, el árbol. Es una materia fibrosa y organizada y cuyas características mecánicas la hacen especialmente atractiva tanto como elemento de construcción como para su utilización en la industria del mueble. Las maderas se suelen clasificar en dos grandes grupos Resinosas, también denominadas Coníferas, o Softwoods en ingles, pertenecen al grupo biológico de las Gimnospermas, son menos porosas y suelen ser de hoja perenne. En este grupo encontramos: Pino, Abeto, Alerce, Cedro, Ciprés, Sabina, Tejo, etc. El otro grupo es el de las Frondosas, Hardwoods en ingles, pertenecen al grupo biológico de las Angiospermas, de hoja ancha y caduca, con vasos que conducen la savia y que están constituidos por células de la madera con extremos abiertos y unidos unas con otras formando un conducto (vaso) que transporta agua y savia en el árbol. Dentro de este grupo se suele establecer la siguiente clasificación: Maderas Duras: Roble, Encina, Olmo, Haya, Fresno, Aliso, Arce, Eucalipto, Plátano. Maderas Blandas: Balsa, sauce, Abedul, Álamo. Maderas Finas: Nogal, Castaño, Cerezo, Olivo, Peral, Manzano. Maderas Africanas: Acajú, Okume, Padouk, Sapelly, Bubinga, Wenge, Iroko, Mansonia, Ukola. Maderas Exóticas: Caoba, Ébano, Palisandro, Palo Rosa, Teca. La vida de la pintura depende bastante de la especie de madera, especialmente en exposición al exterior. En general, las pinturas permanecen durante más tiempo en maderas suaves de grano fino, con un mínimo de variación de dureza entre madera invernal y estival. La duración es inferior en maderas duras, con grandes poros y con maderas con vetas alternadas suaves y duras.

1.1 ANATOMIA Y ESTRUCTURA DE LA MADERA 1.1.1

ESTRUCTURA MACROSCÓPICA

Si se realiza un corte en el fuste de un árbol se observaran las siguientes partes: -

Corteza: Es la parte más externa, formada por materia muerta de aspecto resquebrajado, debido a que el árbol sigue creciendo en espesor, mientras que la corteza no.

Liber o Flema: Capa más o menos delgada de apariencia similar a la corteza, más blanda y cuya función es conducir la savia elaborada.

Cambium: Capa prácticamente inapreciable a simple vista, formada por células reproductoras, formando el Xilema hacia dentro y flema hacia fuera.

Xilema o Madera: Es la capa más interna, normalmente gruesa en relación con las demás capa, cuyas funciones en el árbol son de sostén y conducción del agua y sales minerales (savia bruta).

Elementos Anatómicos.- Las características del Xilema son: Anillos de Crecimiento y Albura.- En clima templado o frio el periodo vegetativo es anual y el número de anillos coincide con el de años. En climas cálidos y tropicales el número de periodos vegetativos depende de los periodos de lluvia seguidos de sequía, por lo que el número de anillos puede ser distinto de la edad real. Cuando comienzan a formarse (madera primaveral o temprana), se necesita mucha savia por lo que estos vasos se caracterizan por vasos de luz muy ancha con escasa fibra. Por el contrario en la madera tardía (o verano-otoño), las fibras son más anchas, se reduce la cantidad de vasos, se forman más lentamente y son de color más oscuro. Los anillos de crecimiento son estrechos en la juventud del árbol, aumentan en la madurez y disminuyen de nuevo en la vejez. La apariencia de los anillos depende del corte, así en el corte Transversal se aprecian como anillos concéntricos, cuyo origen es la médula del árbol. En Longitudinal Radial se aprecian como líneas paralelas, en la misma dirección que la longitud de la pieza, mientras que en el corte Longitudinal Tangencial se aprecian en forma de V invertida. Cuando se aplica la pintura o el barniz, parte del ligante tiende a penetrar en los vasos, como la absorción es diferente (madera temprana más absorbente), se pueden dar relaciones pigmento/ligante diferentes sobre unas zonas u otras. La humedad al penetrar la madera hincha más la madera estival, más fibrosa, por lo que en la zona de contacto entre ambas zonas pueden darse diferencia de tensión y producirse el fallo en esa zona de contacto. Es característico de cada especie, la apariencia de los anillos, la anchura de la madera que forma en cada periodo, la anchura de los anillos de crecimiento y la regularidad de dicha anchura. Se denomina Textura de una madera la relación entre la anchura de la madera tardía respecto del total. A mayor textura más resistencia de la madera. La Albura, localizada entre el Cambium y el Corazón o Duramen, consta tanto de células vivas como muertas y funciona normalmente como almacenamiento de alimento aunque en las proximidades del Cambium, colabora en el transporte de agua y savia. Los Vasos pueden presentar un tamaño tan grande en algunas especies de frondosas, tanto en diámetro como en longitud que se hacen perceptibles a simple vista. En un corte transversal aparecen como agujeros circulares de apenas unas décimas de mm de diámetro. Mientras que en un corte longitudinal rajas de unas décimas de mm en anchura y profundidad y varios mm de longitud, orientadas según el eje longitudinal Es característico de cada especia, la forma de disponerse los vasos visibles a simple vista, en unos casos se presentan como vasos agrupados en la parte más clara de los anillos de crecimiento. En otros casos no existe dicha agrupación y se distribuyen en la misma proporción por toda la madera, vasos difusos. Existen especies en donde la agrupación es intermedia, vasos semidifusos. La mayoría de las células tienen orientación axial (longitudinal), quedando una pequeña proporción de células orientadas en dirección transversal (radial), es decir con origen en la médula hacia el exterior, Radios Leñosos. Cuando están formados por varias células en anchura y altura es posible su observación a simple vista. Otros elementos que podemos encontrar son canales resiníferos, oleosos, odoríferos, etc. que a veces se pueden observar a simple vista.

Duramen o Corazón.- La madera más antigua, con unos años de antigüedad, sufre unos procesos denominados de duraminización. Que determina como principal efecto el cambio de color hacia tonos más oscuros, produciéndose también otros cambios, entre los que destaca la perdida en contenido de humedad, menor permeabilidad y el incremento del contenido en grasas, resinas, taninos y otras sustancias extraíbles, lo que hace a esta parte más resistente a los agentes xilófagos. Consiste en células que han perdido su función tanto de conducción de agua como de almacenamiento de alimento. Otra característica del Duramen es que esta más Lignificado, que la albura. Todos estos elementos ponen de manifiesto la Anisotropía de la madera, es decir su diferente comportamiento según el plano que se considere. ESTRUCTURA MICROSCOPICA.- Analizada la madera a través del microscopio, se comprueba que al igual que cualquier ser vivo, esta constituido por células en general alargadas y en su mayoría dispuestas en dirección del eje del árbol y sin contenido protoplasmático. Sólo un pequeño porcentaje de células tiene formas más o menos rectangulares o/y están orientadas transversalmente al eje del árbol en una dirección radial o/y tienen contenido protoplasmático. Así en las coníferas el 90% de las células son del tipo Traqueida, con funciones conductoras y de sostén. Estas células, no tienen contenido protoplasmático, tienen forma de tubo acabado en punta de 1 a 4 mm de longitud y de sección 40 micras las de primavera y 10 micras las de verano. Orientadas en general en sentido longitudinal. La comunicación entre células se hace a través de punteaduras aeroladas de gran tamaño, entre 6 y 30 micras, que van a ser determinantes tanto en su capacidad de impregnación como de secado. El resto de las células que conforman la madera de coníferas lo forman las células de Parénquima y las células secretoras de los canales Resiníferos. Las células de parénquima tienen las funciones de almacenamiento. Su forma es rectangular dispuesta fundamentalmente en el eje transversal radial formando los radios leñosos y menos en el longitudinal. Su contenido protoplasmático permanece durante varios años después de su formación. Las células secretoras de los canales Resiníferos tienen como misión segregar la resina, cuya misión fundamental es defensa y protección contra agentes patógenos. La forma de estas células, al igual que las del parénquima, es prismática. Estas células rodean orificios llenos de resina. En las frondosas la estructura es más complicada pues existe una mayor especialización de las células, así las funciones de conducción las realizan células de tubo o de vaso y las de sostén células de fibra, aunque también existen traqueadas con la doble función conductoras y de sostén, como en las coníferas. Otra diferencia notable en las frondosas es el tamaño de las células que raramente llegan en longitud a 2 mm. Los vasos constituyen entre el 5 y el 60% del volumen y están formados por células sin contenido protoplasmático, dispuestas axialmente, cuya principal característica es que las paredes transversales están desaparecidas total o parcialmente de forma que existe una comunicación perfecta entre una célula y la siguiente. Por otra parte la comunicación transversal se realiza a través de punteaduras areoladas (si se comunican con fibras o traqueadas) o simples (si se 1.1.2

comunica con parénquima), cuyo tamaño es sensiblemente inferior al de las coníferas, siendo raro que superen las 6 micras. La variabilidad de la compasión de las frondosas es muy grande, pudiendo darse el caso en que la masa más frecuente sea el parénquima, en otros los vasos aunque lo más frecuente es que las fibras sean las más predominantes. 1.1.3

Composición de la Pared Celular.- Esta formada por tres capas. Estas paredes están formadas por fibras orientadas en sentido variable, según la capa de que se trate, separadas entre si, pero unidas por un material amorfo la Lignina. Cada fibra esta formada por fibras elementales y estas por cadenas de Celulosa. Las fibras elementales están en parte ordenada y en parte desordenada, dando las primeras un carácter elástico a la madera, mientras que la segunda le proporciona un carácter plástico. La constitución de cada una de las paredes es la siguiente: -

Pared Intercelular.- También llamada laminilla media, esta formada por Lignina y algo de Hemicelulosa de forma irregular. Constituye un elemento de cohesión entre células para formar tejidos. Pared Primaria.- Es una pared delgada constituida por microfibrillas en un fondo de lignina en forma desordenada. Pared Secundaria.- Es la más interna constituida fundamentalmente por microfibrillas incrustadas en pequeña cantidad de lignina. Las microfibrillas están orientadas en forma diferente en cada una de las tres subcapas de que consta esta capa.

Resumiendo se puede decir que la madera esta formada por una serie de tubos dispuestos a lo largo del eje, estando esos tubos formados por celulosa ligados entre si por la lignina, pudiendo considerarse como un material compuesto.

1.2. QUÍMICA DE LA MADERA.- La madera esta formada fundamentalmente por Lignina, Celulosa y Hemicelulosa, junto con otra serie de sustancias en mucha menor proporción. La Celulosa es un polímero lineal homogéneo, polisacárido formado por unidades de Celobiosa (C6H10O5) unidos en un número variable entre 7000 y 13000 mediante puentes de Hidrogeno y fuerzas de Van der Waals, lo que justifica su extraordinaria resistencia. La molécula de Celulosa tiene una longitud de 5 micras con zonas amorfas y cristalinas. Tiene grupos H-C-OH y H-CH2OH que dan un carácter polar a la celulosa y por tanto a la madera. Estos grupos polares permiten la unión de cadenas de celulosa entre si formando las fibrillas elementales. Las Hemicelulosas son similares a las Celulosas, polímero lineal polisacárido, pero la unidad es muy variable pudiendo ser pentosano o hexosano. El grado de polimerización es más pequeño (y por tanto su resistencia) siendo sólo de entre 70 y 200 unidades. Por contener grupos alcohol también da carácter polar a la madera. La Lignina es un polímero tridimensional amorfo, compuesto de unidades de fenil propano. No dispone de grupos polares, lo que da un carácter hidrófobo a la madera. Es una sustancia bastante inerte, existiendo escasos organismos que se alimenten de ella, lo que proporciona gran durabilidad. Aunque no es tan resistente a la degradación por la

radiación UV. La lignina rodea a las microfibrillas sirviendo de unión entre estas y permitiendo que trabajen solidariamente. Sustancias de Impregnación: Son muchos los tipos de sustancia de impregnación que tiene la madera, y muy variables con los tipos de especie. Su función es muy compleja, aunque en general están ligados a prevención de ataques por organismos patógenos. Se les suele denominar también Extractivos y son productos metabólicos de secreción Los más comunes son los siguientes: Ácidos Resínicos: Sustancia de forma empírica C20H30O2, entre los que destacan, ácidos de tipo Abiético (levopimárico, abiótico, neoabiético y palústrico). Ácidos de tipo pimárico (dextro- e isopimárico). Terpenos: Sustancias de formula general C10H16, son compuestos cíclicos u olefínico derivado del Isopreno, constituyen la fracción líquida (Terpentina) de la resina. Los más importante son Pineno, Canfeno, Limoneno, Terpinoleno y Careno. Ceras: Bajo esta denominación se agrupan polímeros heterogéneos resultado de la mezcla de diferentes componentes, de los que predominan: Hidrocarburos saturados lineales con número impar de átomos de C (21-37). Ésteres de ácidos y alcoholes ambos alifáticos y con cadenas de C entre 18 y 32. Taninos, Materias Nitrogenadas y Sustancias Colorantes: Suelen estar en pequeña proporción aunque en algunas especies (castaño, quebracho) están en suficiente proporción para su utilización como fuente de taninos. Químicamente pertenecen al grupo de los polifenoles, derivados del Ácido Gálico y contienen Nitrógeno, pueden ser Hidrolizables , en los que el azúcar está unido a polifenoles de pequeño tamaño o Táninos Condensados que son moléculas de gran tamaño formadas por varias unidades de Flavonol (un polifenol). Estos Extractivos son en general de bajo peso molecular por lo que pueden ser solubles en agua y alcohol (Glucósidos) o en disolventes orgánicos (los derivados de esteres, como aceites, grasas, ceras), pudiendo afectar a la adherencia, color, o incluso como en el caso de los terpenos que son secuestrantes de radicales libres afectar al secado de determinados tipos de barnices. Algunos de ellos pueden tener propiedades antisépticas y por tanto proporcionar durabilidad a las maderas que los contienen. La cantidad y calidad de los extractivos depende de la especie, del momento de corte (ciclo estacional), de la proveniencia (área de crecimiento, naturaleza del terreno, exposición y método de desecación), etc. En madera de zona templada suele estar comprendida su proporción entre el 1-5%, pero en maderas tropicales puede oscilar entre el 10 y 20%, haciendo más difícil el barnizado de estas maderas. Finalmente puede también encontrarse en la madera Cristales de oxalato cálcico, sílice u otras sustancias minerales. Se pueden encontrar en el interior de algunas células parenquimatosas en cantidades apreciables. A su vez estas células pueden estar dispuestas bien en forma dispersa en toda la madera o bien concentrarse en bandas a lo largo del eje del árbol. Ambos casos son típicos de ciertas especies tropicales, como el Iroko o la Ukola. En el caso del Iroko es posible que se den simultáneamente las dos formas de disposición

de las células. En el caso de la Ukola, las células con alto contenido en sílice suelen estar dispersas en el árbol. Estos cristales pueden actuar como abrasivos de las herramientas de corte, pudiendo además al dispersarse en el aire causar alergias a los trabajadores que se encuentren en las proximidades.

1.3. PROPIEDADES DE LA MADERA Siempre que tratemos de la madera hemos de tener en cuenta las propiedades de la misma, que derivan de su estructura y composición. 1.3.1 Anisotropía.- La madera no es un material homogéneo, sino un material muy diferente según el plano o dirección que se considere. Como resultado de esa desigual configuración, presenta un desigual comportamiento. Así por ejemplo la madera resiste entre 20 y 200 veces más en el sentido del eje del árbol que en el sentido transversal del árbol. Las tres principales direcciones en la madera son: Dirección Axial: La del eje del árbol. Dirección Radial: La dirección de los Radios, perpendicular al eje del árbol. Dirección Tangencial: La dirección tangencial al árbol, perpendicular al eje del árbol. Hay que recordar que también se pueden dar diferencias de comportamiento entre Albura y Duramen, células primaverales y estivales, etc. lo que hace que la madera sea un material complejo. Esta Anisotropía puede reflejarse también, como veremos más adelante en temas como absorción de agua, permeabilidad, resistencia a organismos patógenos, etc. 1.3.2 Higroscopicidad.- La madera es un material polar e higroscópico, es decir que tiene la capacidad de absorber la humedad de la atmósfera y de retenerla en forma de agua líquida o vapor de agua. La madera contiene huecos en el lúmen celular, entre las microfibrillas y entre las fibrillas elementales todos ellos susceptibles de ser ocupados por agua. El hueco del lúmen celular es relativamente tan grande que su fuerza capilar no es suficiente para captar agua de la atmósfera llenándose sólo de agua, cuando la madera se sumerge en ella. Por el contrario los huecos entre las microfibrillas son tan pequeños que originan fuerzas de van der Waals, capilares y de adhesión superficial tan grandes que pueden captar agua de la atmósfera que le rodea, como a su vez el agua tiende a pasar a la atmósfera, dependiendo de la humedad relativa ambiente, se establecerá un equilibrio entre la humedad de la madera y la humedad relativa y temperatura del aire. Resumiendo el agua puede estar contenida en la madera de las siguientes formas: - Agua de Sorción.- Es la que está retenida por fuerzas de tipo Van der Waals consecuencia de los grupos polares activos de la pared celular. Esta agua es la que más fuertemente queda retenida por la pared celular. La madera puede llegar a contener un 8% de agua respecto del peso de la madera seca.

- Agua de Adsorción.- Es el agua retenida en la pared celular como consecuencia de las fuerzas de adhesión superficial. Puede llegar a contener entre un 6-8 % de peso de agua respecto del peso de la madera seca. - Agua de Condensación o Capilar.- Es la retenida por fuerzas capilares, provocadas por los espacios entre microfibrillas. Pudiendo llegar a contener la madera entre un 14 a un 16% de peso de agua respecto del de la madera seca. - Agua Libre.- Es la contenida en el lúmen de las células parenquimatosas. Su fuerza de retención es muy pequeña, de forma que no puede captar agua de la atmósfera sólo si se produce una inmersión de la madera en agua. La Humedad de la madera se expresa como el peso de agua contenido en una determinada cantidad de madera, dividido por el peso de dicha madera completamente seca. Dicho valor suele expresarse en tantos por cien. PH – P0 H = ------------- . 100 P0 siendo PH el peso de la madera húmeda al H% de humedad. El estudio de la relación entre el agua y la madera es quizás el más importante de todos los que dependen de este material, dado que afecta a la mayoría de los procesos de la madera, como aserrado, encolado, barnizado, etc. Respecto del comportamiento, la humedad es un factor determinante de su durabilidad, resistencia, peso y sobre todo en sus dimensiones, la madera varía sus dimensiones hinchándose cuando gana humedad y mermando cuando la pierde. En un árbol recién cortado la humedad del mismo es muy alta, entre el 60 y 150%, dependiendo de la época de corte, ya que el agua es necesaria para la vida del árbol. En ese momento el agua llena todos los huecos entre las fibras elementales, entre las microfibrillas, las fibras e incluso gran parte del lumen celular contiene agua. En contacto con el aire el agua comienza a evaporarse, empezando por la que se encuentre más hacia el exterior y continuando hacia el interior, siendo este proceso muy lento, hasta que se equilibra la fuerza desecante del aire con la fuerza de absorción de humedad de la madera. Se denomina Humedad de Equilibrio Higroscópico HEH a aquella humedad de la madera que se equilibra con la fuerza desecante del aire (Humedad relativa del aire). Esta humedad de equilibrio depende de la Humedad Relativa del aire así como también de la temperatura ambiente. Kollman, comprobó que la HEH es casi constante para todas las maderas estableciendo un ábaco, para determinar su valor. Según ese ábaco, la HEH máxima que puede tener una madera, cuando se expone a un aire saturado de humedad es del 30%, (este valor puede variar algo según la especie) esta es la humedad que satura todos los huecos existentes entre las fibrillas elementales, las microfibrillas y entre las fibras que componen la pared celular. A este punto de humedad se denomina Punto de Saturación de la Fibra PSF, que corresponde aproximadamente a un 30% de Humedad de la madera. Para que la madera adquiera una humedad superior al PSF, es necesario sumergirla en agua y que esta penetre en el lúmen celular. La madera cambia de dimensiones, aumentando (hinchazón) o disminuyendo (merma) cuando toma o cede agua por debajo del PSF. Ello se debe a que el espacio entre las microfibrillas disminuye o aumenta según lo hace el contenido en agua. Al

variar de tamaño dicho espacio, también lo hace el de la pared celular y el de la célula y con ello el de la madera. Hay que hacer notar que el agua que se aloja en el lúmen, por ocupar un espacio vacío no incrementa el tamaño de la célula. Como la madera es anisótropa los cambios dimensionales se realizan de modo muy diferente según la dirección que se considere, así los cambios en la dirección longitudinal son prácticamente nulos o despreciables, frente a los que tienen lugar en la dirección transversal, y en esta las contracciones en dirección tangencial son el doble de las que ocurren en dirección radial. Esta diferencia de contracciones en el plano transversal es el “Atejado” de las tablas tangenciales, tanto mayor cuanto mayor sea la relación entre ambos coeficientes de contracción, así si dicha relación es superior a 2, se dice que tiene tendencia a atejar, mientras que no atejan si la relación es inferior a 1,7. Otro aspecto importante de la hinchazón y la merma es la gran variabilidad de sus niveles de unas especies a otras; las especies que tienen contracciones muy pequeñas se denomina especies nobles, mientras que las que tienen valores muy grandes se denominan nerviosas. 1.3.3. Otras propiedades de la Madera: Densidad o peso Especifico.- El Peso Específico es la relación entre el Peso y el Volumen de la madera, como tanto el peso como el volumen dependen de la humedad de la madera, debe de indicarse esta al determinar la humedad. En general se suelen referir a humedades del 0% (densidad anhidra) o 12% (densidad normal). Esta densidad aumenta ligeramente al hacerlo la humedad de la madera, hasta que alcanza el 30% (PSF), a partir del cual el incremento en densidad es mucho más rápido. El Peso Específico Normal de la madera es muy variable según las especies, así puede variara de 0,2 g/cc para la madera de balsa a maderas de 1,4 g/cc, madera de quebracho, o de Palo de Hierro. La máxima densidad teórica que puede alcanzar la madera es de 1,54 g/cc que corresponde a la densidad de la pared celular, el que sea siempre inferior a este valor se debe a la porosidad de la madera el valor de la densidad anhidra de la madera nos permite calcular su porosidad. Las maderas ligeras son de tonos claros, blandas, poco nerviosas pero con tendencia a atejar, poco resistentes, pero elásticas, poco durables, muy fáciles de trabajar, con tacto basto. Las maderas pesadas, son oscuras, duras, nerviosas, pero sin tendencia a atejar, muy resistentes pero frágiles, muy durables, difíciles de trabajar, con tacto fino. Resistencia de la madera.- La madera sometida a carga tiene un comportamiento viscoelástico. Ante una carga inferior al límite elástico, se deforma perdiendo la deformación al cesar la carga, pero si esta permanece durante bastante tiempo, la deformación inicial se va incrementando pudiendo llegar a valores que sean el doble de la deformación inicial. Respecto a sus valores de resistencia, la madera es muy resistente en dirección longitudinal, mientras que transversalmente su resistencia es muy pequeña. También varia con la humedad pudiendo establecerse aproximadamente que cuando la humedad se incrementa en el 1% la resistencia disminuye entre el 1.5-2%. Combustibilidad.- La madera tiene una reacción al fuego según el sistema Euroclases entre las clases C y E (corresponden a las clases M-2 difícilmente inflamables y M-4 fácilmente inflamable). Las especies de mayor densidad, en gruesos importantes y con humedad superior al 50% pueden llegar a la clase C, por el contrario,

maderas ligeras, con espesores menores de 18 mm y humedad en torno al 12% la reacción al fuego llega a la clase E. En los casos más corriente, la madera se comporta como medianamente inflamable, clase D. La madera expuesta al fuego arde en superficie rápidamente formándose una capa carbonosa que impide que el oxigeno necesario para la combustión pase al interior de la madera ralentizando la combustión. Esto hace que la combustión, tras unos primeros momentos muy intensos se ralentice, profundizando a velocidades del orden de 0,7 mm por minuto. Este hecho unido a que la madera gana resistencia al deshidratarse, hace que la madera resista mucho tiempo antes de romperse. Dilatación Térmica.- Es muy pequeña en la madera, especialmente si se la compara con elementos metálicos, como el acero. También es despreciable frente a las variaciones producidas en la madera por la humedad. También es baja la Conductividad Térmica, y es uno de los mejores materiales aislantes, sólo superada por el caucho y algunos materiales sintéticos (poliuretano, poliestireno). Relacionado con esta propiedad esta la Difusividad Térmica, que es la velocidad con que un cuerpo se calienta puesto en contacto con una fuente de calor. Al ser muy baja, en el caso de la madera, puesta en contacto con nuestra piel, notamos el tacto cálido frente el tacto frío de los metales o el plástico. Conductividad Eléctrica.- La madera seca es muy mala conductora de la electricidad, pero conforme aumenta su porcentaje de humedad, la conductividad aumenta de forma muy directa hasta el punto de que esta propiedad se ha utilizado para medir la humedad (Xilohigrómetros). Aunque influye en la conductividad la especie, la dirección de la fibra y la temperatura en la tabla siguiente se expresa una aproximación. Resistividad madera en ohmios-metro, según el grado de humedad Humedad (%) Resistividad

106

104

103

100

0,1

0,01

Estos valores se ven profundamente alterados cuando a la madera se introduce algún tipo de sal, por ejemplo cuando se quiere aumentar la durabilidad de la madera. En estos casos la medida eléctrica de la humedad puede conducir a resultados falsos. Como la madera no es conductora de la electricidad actúa como un dieléctrico, dando un valor de la constante dieléctrica muy bajo, valor que aumenta al hacerlo la humedad. La medida de la capacidad eléctrica también se puede utilizar para determinar la humedad de la madera, con la ventaja de que en este caso la medida se realiza en toda la masa de la madera y no en la superficie. Propiedades Acústicas.- El aislamiento de los materiales frente a ruidos aéreos externos depende del peso especifico de los mismos, al ser bajo en la madera, esta no es buen aislante frente a ruidos externos. Sin embargo su comportamiento frente a ruidos aéreos internos (Reverberación), es mucho mejor. La Reverberación se produce cuando el sonido producido en una habitación ni se transmite fuera de ella, ni es absorbido por los materiales existentes en su interior, rebotando de una pared a otra hasta extinguirse, causando una desagradable

sensación acústica. Los materiales absorbentes del sonido son aquellos que contienen muchos poros como madera, corcho, textiles, etc. También se caracteriza la madera por su buena transmisión del sonido (del orden de 4.500 m/sg), empleándose en instrumentos musicales. Como además la velocidad de transmisión del esta relacionada con la densidad y el modulo elástico de la madera, permite conocer la resistencia de esta sin necesidad de hacer ensayos destructivos. Incluso permite conocer el estado de una viga, atacada por insectos u hongos, sin necesidad de quitarla del servicio. Durabilidad Natural.- Es una característica que debe de considerarse en todas las aplicaciones de la industria mecánica de la madera, sobre todo en aquella en que la madera debe de quedar expuesta a cambios de humedad de equilibrio higroscópico superior al 18% manteniendo sus propiedades mecánicas (p. e. vigas, estructuras, etc). Para el resto de los casos la durabilidad se refiere a la resistencia al ataque por organismos biológicos y así puede ser durabilidad frente a hongos, y frente a insectos xilófagos (termitas) y polillas y carcomas, como puede ser el caso de postes, carpintería exterior, donde las solicitaciones mecánicas son menos importantes. Coloración de la Madera.-También la madera puede presentar diversas coloraciones, blanco (chopo, abeto), verde (Liriodendrum Tulipífera), rojo (sequoia, caoba), azul (Haemethoxylon Campechianum), negro (ébano, wenge), prácticamente, existen toda la gama de coloraciones. También el Olor es característico de algunas maderas como Pino Oregon (mandarina), Pino Piñonero (limón), sabina. Algunas maderas presentan sabor dulce (Pterocarpus Soyanx), amargo (Juniperus Virginiana), picante (Libocedrus Decurrens).

1.4. CARACTERISTICAS DE LOS TABLEROS DE MADERA 1.4.1. INTRODUCCIÓN.- Ya que las propiedades de la madera varían entre especies, entre árboles de la misma especie e incluso entre partes del mismo árbol, la madera maciza no puede igualar a la madera reconstituida en el rango de propiedades que pueden controlarse durante el proceso. Cuando las variables del proceso son elegidas adecuadamente, el resultado final puede sobrepasar al de la madera maciza. En esta los cambios en propiedades son estudiados a nivel celular. Con la madera reconstituida los cambios en propiedades se estudian a nivel de fibra, partícula, escama o chapa. Las propiedades de dichos materiales pueden cambiarse por combinación, reorganización o estratificación de dichos elementos. El elemento básico de los productos de madera podría ser la fibra, como en el papel, pero también partículas mayores constituidas por muchas fibras y tamaños y geometrías variables. Así pues podemos tener tableros basados en fibras (MDF y Hardboard), basado en partículas (tablero de partículas y OSB) y basados en madera (contrachapado, alistonado). Para evitar los problemas principales de la madera maciza derivados de la hinchazón o merma, anisotropía, patología, defectos, etc. se han tratado de resolver de muchas maneras. Quizás los más sorprendentes sean las combinaciones madera plástico o últimamente la llamad madera termotratada, donde se la trata a alta temperatura (200280º) en atmósfera inerte.

Las alternativas más utilizadas son las obtenidas por la desintegración del fuste del árbol y recomposición con la ayuda de colas en la forma que más interese, surgiendo así los tableros contrachapados, alistonados, de partículas, de fibras, madera laminada, etc. El primer producto que surgió fue el tablero contrachapado, encolado con cola de caseína, y como una derivación de este el tablero alistonado. Posteriormente en los 50 del siglo pasado surgió el tablero de partículas, también conocido como aglomerado, utilizándose una cola sintética con mejores resistencias que la propia madera. Al mismo tiempo, surgieron los tableras de fibras duro, que utilizan como aglomerante la propia resina de la madera, y ya más recientemente los tableros de fibra de densidad media (MDF). 1.4.2 TABLEROS DE MAYOR UTILIZACION

1.4.2.1. Tipos y Composición.- Son los siguientes: Tablero Alistonado (SWP): Tablero formado por listones de madera, de ancho variable, aunque es común los 22 mm y longitud la del tablero, unidos entre si mediante colas de acetato de Polivinilo o Urea Formol. Una variante es el denominado Tablero Tricapa, formado por tres capas de tablero alistonado, dispuestas con las fibras de forma perpendicular. Siendo generalmente las dos capas exteriores por listones de madera noble, mientras que la interior más gruesa y con defectos, sea de madera de conífera. Tablero Contrachapado: Está formado por un número impar de chapas de madera de apenas décimas de mm o mm de espesor, dispuestas consecutivamente con la fibra cambiada 90º y encoladas con adhesivos termoendurecibles, que varían según la calidad que se quiere dar al tablero. Las láminas exteriores se denominan cara y contracara. Las interiores son las centrales. El centro puede ser de chapa, madera maciza o tablero de partículas, el espesor total suele estar entre 1.6 mm y no suele sobrepasar los 76 mm. El que la dirección de la fibra cambie en cada capa proporciona a los paneles estabilidad dimensional en anchura, así como incrementa rigidez en la dirección axial y en la dirección perpendicular al plano del panel, haciendo las propiedades similares a lo largo y ancho del panel. Así las calidades que se comercializan y la cola utilizada son las siguientes. Interior: El adhesivo utilizado es Urea-Formol. Semiexterior: Urea-Formol, mezclado con Melamina-Formol. Exterior: Melamina-Formol. Resistente al agua hirviendo: Fenol-Formaldehído Tablero de Partículas P: Esta industria surgió de la disponibilidad de abundantes cantidades de serrín, virutas y otros restos de la industria de la madera. Simplemente se obtiene reduciendo mecánicamente el material en partículas pequeñas, aplicando adhesivo y consolidando el resultado con calor y presión. El tablero de partículas esta constituido típicamente por tres capas. Las caras contienen las partículas de madera más finas y el núcleo contiene el material más

grosero, así la cara más suave presenta una superficie más suave para su acabado, laminado, pintado, chapado, etc. Aunque requiere menos energía la transformación en partículas que en fibras, los tableros de partículas generalmente no son tan fuertes como los de fibras. Se utilizan para interiores de muebles, recubiertos de otros materiales, para suelos, et. Los tableros más finos se emplean para panelado. Las partículas de madera tienen apenas unos cm. de longitud, unos mm de anchura y entre 0,4-0,6 mm de espesor, encolados con adhesivos termoendurecibles y prensados de forma que la densidad oscile alrededor de 0,65 grs./cc. Al igual que los tableros contrachapados se clasifican según la resistencia a la humedad en: Interior con adhesivo de urea-formol o Hidrófugo (con adición de parafina o cera microcristalina) con mezcla de urea y melamina formol o bien fenol-formol. Puede estar sometidos a un tratamiento Ignífugo, que los hace más resistentes al fuego. Tablero de Fibras.- Es el formado por la unión de las fibras de madera, es decir las células individualizadas de la madera, traqueidas si son coníferas o fibras y traqueadas si son frondosas. Como la madera es fibrosa por naturaleza, el tablero de fibras, explota la fortaleza inherente de la madera en mayor extensión que lo hace el tablero de partículas. Para obtener las fibras es preciso romper los enlaces entre las fibras de la madera. En su forma más simple se consigue con un molino de atrición, en el que un disco gira sobre otro fijo, a medida que el material se fuerza a entrar en el espacio entre los dos discos es retorcido, cortado y dividido en fibras y grupos de fibras. El proceso anterior puede aumentarse su efecto por empapado con agua, tratamiento con vapor o tratamientos químicos. Al vaporizar se debilita los enlaces de lignina entre las fibras celulósicas, que se separan con más facilidad. Los tratamientos químicos, generalmente alcalinos, también debilitan dichos enlaces. Los tableros de fibras se clasifican normalmente por su densidad y pueden obtenerse de por procesos en seco o húmedos. Los adhesivos son los mismos que los indicados en los tableros de partículas, según las calidades son de interior o hidrófugo. La aglomeración se realiza prensando el tablero, según las tres calidades siguientes: Baja densidad: Si la densidad es inferior a 0,7 gr./cc. Media Densidad (MDF): Si la densidad oscila entre 0,7 y 0,9 gr./cc. Alta Densidad o Tablero de Fibra Duro (HD) (Harboard): Si la densidad es superior a 0,9 gr. /cc. Dentro de esta calidad existen dos tipos de tablero según el procedimiento de fabricación: Procedimiento seco (dos caras lisas) y procedimiento húmedo (una cara lisa). Los Tableros MDF también pueden fabricarse como ignífugos o hidrófugos. Tableros de Virutas Orientadas (OSB): Tiene su principal aplicación en la construcción, como elemento estructural. Esta formado por virutas de madera de entre 5-10 mm de ancho y de 100 a 120 mm de largo, esta longitud siempre en dirección de la fibra. El espesor oscila alrededor de los 0,4 mm, encoladas entre si por diferentes tipos de colas según la resistencia que quiera darse al exterior. El aspecto del OSB es perfectamente identificable debido al tamaño de las virutas y su orientación en la superficie del tablero. Su color depende de la especie de madera utilizada, de la cola empleada o de las condiciones de prensado y puede variar desde un color amarillento hasta un marrón suave. Las principales ventajas de este tablero están

en sus propiedades mecánicas, que están directamente relacionadas con la geometría de las virutas, así como su orientación en el tablero. Aunque el OSB esta constituido por virutas relativamente largas, su superficie es máciza y relativamente lisa pudiendo ser mejorada sin perder el aspecto estético característico del OSB. Compuestos de Madera con otros materiales: Se ha desarrollado interés en combinar madera con otros materiales, tales como plástico, yeso y cemento, lo que permite obtener productos compuestos con propiedades especiales, además de poder reciclar materiales y bajar costos utilizando materiales como carga. 1.4.3. Características de los Tableros: Los tableros derivados de la madera tienen comportamientos bastante parecidos a esta, en propiedades físicas y mecánicas, aunque sus valores no son exactamente iguales. Así en relación con el agua, los tableros son higroscópicos hinchando y mermando según absorba o ceda agua, aunque en el caso de los tableros la variación de tamaño sólo afecta al espesor. La dureza de los tableros es superior a la de la madera maciza, lo que puede dificultar su trabajabilidad. También al igual que la madera, los tableros son susceptibles de ser atacados por insectos y hongos xilófagos. Además la presencia de humedad puede afectar a la cola, hidrolizándola, y deteriorando el tablero. Solo los tableros encolados con colas fenólicas son resistentes a la humedad. Además los adhesivos empleados contienen formaldehído en exceso y que se va desprendiendo con el tiempo y en concentraciones superiores a 0,60 mg/m 3 comienza a ser irritante, siendo además sospechoso de ser un producto cancerígeno. Por lo que existe una regulación del contenido que deben de tener los tableros, en función de la ventilación o renovación de aire de la estancia donde se empleen. 1.4.4. Recubrimientos.- Los Tableros anteriormente citados suelen estar recubiertos, siendo los más utilizados los siguientes: Chapa de Madera o similares.- Se suelen aplicar chapas de madera de madera con espesores entre 6 y 8 décimas de mm. En el rechapado obtenido es necesario su acabado mediante los métodos tradicionales. Aunque a veces sólo sea necesario rechapar una sola cara, suele ser necesario aplicar en la contracara del tablero un papel o resina de para compensar las tensiones. También se puede rechapar con chapas artificiales, que son chapas de madera obtenidas de forma compleja, reconstituyendo una troza a base de chapas de diferentes especies o de una única pero de diferentes tintes. La homogeneidad de las chapas hace que se obtengan calidades más uniformes y que se desperdicie menos chapa. Papeles Impregnados.- Son papeles decorativos, que tienen impresa la malla de la madera, con gramajes comprendidos entre 40 y 60 grs./cc impregnados en resinas de urea-formol en proporción del 60 al 100% del peso del papel. Las diferentes denominaciones de estos papeles indican la necesidad o no de dar barnices de acabado. Folios post-impregnados (Pre impregnated): Necesitan acabado, siendo la calidad de este último la que proporciona la calidad de la superficie obtenida. Finish Foil post-impregnado: Al papel anterior se le ha añadido de 40 a 60 2 grs./m de laca en superficie, por lo que no requiere de acabados. También es un

recubrimiento de mayor resistencia al rasgado, al impacto y a la humedad que el anterior. Finish Foil pre-impregnado: papel con acabado superficial, pero poco manejable en hojas, cuya utilización requiere una instalación de recubrimiento a base de debobinadora y prensas de un hueco o calandras. Finish Foil con poro químico (repintable): Son papeles de alguno de los tipos anteriores a los que se ha aplicado una ligera capa de laca superficial que admite un barnizado posterior gracias a la especie de poro que tiene en superficie. Estratificados decorativos plásticos de baja presión, Melamina: Son papeles kraft de diferentes gramajes decorados con color o fotos de madera, impregnado con una resina de melamina, en caso de superficies horizontales se suele aumentar la cantidad de resina para aumentar la resistencia. El proceso de revestimiento consiste en superponer el papel al tablero y prensar con temperaturas de 150-160º y presiones de entre 70 y 80 Kg./ cm2. Las características de resistencia son muy elevadas, tanto a efectos de corrosión de por productos químicos como a rasgadura por cuchillo y al desgaste por abrasión. Estratificados decorativos plásticos de alta presión, Fenólicos: Están formados por varios papeles (papel decorativo impregnado en melamina y papel base de tipo Kraft en una o varias capas, impregnadas con colas fenólicas) con una capa exterior decorativa impregnada en melamina. Además puede tener o no una capa de “overlay” (papel transparente) impregnado en melamina. El conjunto tiene un grueso entre 0,7 a 1 mm. Las resistencias son también elevadas. Estratificados decorativos plásticos de media presión, Laminados en continuo: Están formados por dos papeles (papel decorativo impregnado en melamina y papel Kraft en una o varias capas impregnadas en resina plástica) con un espesor total de 0,3 – 0,4 mm. No tiene capa de overlay, salvo que se quiera utilizar en superficies horizontales, en cuyo caso al igual que con los laminados de baja presión se le añade una capa de resina. Su aspecto es muy similar al de alta presión. Su resistencia a la abrasión es mucho menor que los recubrimientos de alta presión, pero tiene la ventaja de su menor precio y que se puede recubrir en prensas continuas. Se utiliza principalmente en superficies verticales. Laminas de PVC: Están formados por unas láminas de plástico de 0,4 mm de espesor, dando unas características de resistencia inferior a los laminados. Su utilidad radica en la gran elasticidad del PVC que le permite adaptarse a diferentes formas de la cara del tablero. A base de Lacas (Poliéster o Acrílicas): Normalmente sólo se utilizan en los tableros de fibra gracias a la calidad de superficie que tienen. También los cantos del tablero se recubren, empleándose, listones de madera maciza, chapas de madera, láminas de PVC, láminas de papel decorativo impregnado en resinas de poliéster.