Informe
Anatomia de la Madera
Ing. Ruben Ananias Nancy F. Romero Cruz_Arq - Claudia Marcela Pacheco Pinilla_Ing - Walter Mauricio Barreto Castillos - Guillermo Gonzรกlez Cardozo_arq
Modulo 1 : Ciencia y Tecnologia de la Madera
1. Mencionar los componentes de la pared celular La madera se obtiene del tallo de las plantas vasculares (arboles), el que esta constituido de un tejido central (vascular) y un tejido exterior (protector) .La unidad estructural y fisiologica basica de los vegetales es la celula vegetal, que se caracteriza fundamentalmente por la presencia de pared celular. La fotosíntesis es llevada a cabo en las hojas por una sustancia catalítica denominada clorofila y produce glucosa la que migra hacia abajo por la corteza interior para servir como materia prima para la síntesis de los componentes químicos de la madera, la celulosa, hemicelulosa y lignina. En síntesis la madera esta conformada por polímeros y extraíbles. Los polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento) son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos los polímeros naturales más comunes y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita. Los Extraibles son susbtancias presentes en la madera en muy pequeña proporción, que pueden ser extraidas sin que la madera deje de ser madera. Estas susbtancias son las principales responsables de la durabilidad natural de la madera presentes en todo el leño, pero con naturaleza química distinta en el duramen donde estas sufren una descomposición producto del proceso de duraminizacion.. Ej; resina, tropolones, terpenos, taninos Esta síntesis de elementos químicos se realiza a través de. procesos bioquímicos complejos, en la parte viva de las células denominada citoplasma. 2. Describir la estructura de la pared celular La madera es un material sólido, poroso, heterogéneo y de estructura celular conformado por unas unidades estructurales básicas denominadas células vegetales. Tales células tienen un aspecto tubiforme y presentan una pared celular que deja en su interior una cavidad denominada lumen celular .La formación de cada una de estas células es el resultado de divisiones que se producen en una zona del árbol encargada de la reproducción de los diferentes tejidos denominada cambium. La celula vegetal est§ formada por una parte viva (citoplasma y nucleo) y otra parte no-viva (pared celular, vacuola, etc.) La parte no-viva esta conformada principalmente por : Pared celular, esto es pared primaria y/o pared secundaria. La pared primaria esta siempre presente en todas las celulas vegetales, en cambio la pared secundaria no se presenta en celulas jovenes y en aquellas encargadas de la reproducci6n. a. Membrana plasmatica, que contiene al citoplasma y regula el intercambio de sustancias con el medio ambiente. b. Reticulo endoplasmatico. c. Vacuola, que en las celulas de conduccion se caracteriza por su gran tamano. En ella se encuentran principalmente agua, sales y azucares. La parte viva de la celula vegetal esta provista de : a. Nucleo, que controla y dirige el desarrollo de la celula y que ademas contiene: cromatina, nucleolo, reticulo endoplasmatico y membrana. b. Citoplasma, constituido por el hialoplasma granular fibroso que es el medio en que se localizan los organoides citoplasmaticos (mitocondrios encargados de la sintesis ce proteinas Modulo 1 : Ciencia y Tecnologia de la Madera _Enero_2013
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c. El aparato reticular de Golgi que esta relacionado con la acumulaci6n y sintesis de polimeros de glucosa . Estructura basica de la pared celular la pared celular esta compuesta de pared primaria y pared secundaria. La pared celular esta conformada por celulosa localizada en una matriz de hemicelulosa adherida por lignina, dando origen a la microfibrilla, las que a su vez se agrupan generanco la fibrilla, que en conjunto forma la fibra o pared celular . La pared primaria La pared primaria esta formada por microfibrillas adheridas por agregacion y en desorden fibrilar. Durante el proceso de diferenciacion celular esta asociada a la division y elongacion celular. Tiene importancia en el proceso de formacion de las punteaduras de la pared celular, ya que estas se originan a partir del campo de puntuaciones primarias (conexiones citoplasmaticas derivadas de la division celular), que es una zona rica en microtubulos lo que permite comunicar las celulas entre si. Por otra parte al complejo formado por lamela media y pared primaria se le denomina lamela media compuesta la que representa un 2% en volumen, y contiene un 9% de celulosa. Su espesor es de 0,03 a 0,1 um y su orientacion fibrilar se ha estimado en aproximadamente 85째
La pared secundaria Posterior a la etapa de elongacion celular, comienza el engrosamiento secundario o formacion de la pared celular, mediante agregacion de microfibrillas en una matriz de hemicelulosa y con una orientacion determinada que depende de la posicion hacia el interior de la pared.
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3. Mencionar las etapas de formación de la madera Los tejidos son forrnados de acuerdo al proceso de diferenciacion celular en cinco etapas principales: a. Division celular, en que se acumula material genetico y se produce la mitosis. b. Elongacion celular, a nivel de pared prirnaria y con enfasis en el largo para las fibras y en el diámetro para los vasos. c. Engrosamiento secundario, desarrollo de la pared secundaria. d. Lignificacion de la pared celular. e. Perdida del citoplasma, muerte de la celula. La agrupacion de celulas que cumplen igual funcion se denominan tejidos celulares, es asi como en los arboles se da: Tejido conductor, formado por celulas cuya funcion es la conducci6n de sustancias (Por Ej. vasos). Tejido mecanico, formado por celulas de soporte (Por. Ej. fibras) . Tejido almacenamiento, donde se acumulan sustancias alimenticias de reserva (por ej. radios). Las zonas del arbol relacionadas con el crecimiento de los diferentes tejidos se denominan meristemas, asi se tiene meristema apical primario y meristema secundario o cambium vascular. Meristema apical Esta ubicado en el apice del arbol y esta formado por celulas que se reproducen perpetuamente y que se encargan de la elongacion de las ramas y el tallo, permitiendo el crecimiento en altura. La teoria de tunica-corpus explica lo dicho del crecimiento en altura, lo que supone la existencia de un promeristema (protodermis, procambium y ground meristema)y la concentracion de celulas alrededor de un centro denominado corpus y el cubrimiento de este por una o mas capas de celulas, la tunica . 4. Describa las partes componentes del tallo de un árbol
Médula: Parte central del árbol. Constituida por tejido flojo y poroso. Tiene un diámetro muy pequeño. Madera vieja y normalmente agrietada. Se suele desechar en los procesos de elaboración de la madera. Duramen: Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificación.) De coloración, a veces, más oscura que la exterior. Madera adulta y compacta. Es aprovechable. La duraminización (transformación de albura a duramen) de la madera se caracteriza por una serie de modificaciones anatómicas y químicas, oscurecimiento, aumento de densidad y mayor resistencia frente a los ataques de los insectos.
Partes del Tronco_Grafico extraido : http://www.monografias.com/trabajos75/manual-identificacion-maderas
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Albura: Se encuentra en la parte externa del tronco, bajo la corteza. Constituida por tejidos jóvenes en período de crecimiento (zona viva). Contiene mucha savia y materias orgánicas. De coloración más clara que el duramen, más porosa y más ligera, con mayor riesgo frente a los ataques bióticos. Cambium: Capa existente entre la albura y la corteza, constituye la base del crecimiento en especial del tronco, generando dos tipos de células: Hacia el interior: Madera (albura) Hacia el exterior: Liber (corteza interna) Liber: Corteza interna_Floema Parte interna de la corteza. Es filamentosa y poco resistente. Madera embrionaria viva. Corteza: Capa exterior del tronco. Tejido impermeable que recubre el liber y protege al árbol. Radios leñosos: Bandas o láminas delgadas de un tejido, cuyas células se desarrollan en dirección radial, o sea, perpendicular a los anillos de crecimiento. Ejercen una función de trabazón. Almacenan y difunden las materias nutritivas que aporta la savia descendente (igual que las células de parénquima). Contribuyen a que la deformación de la madera sea menor en dirección radial que en la tangencial. Son más blandos que el resto de la masa leñosa. Por ello constituyen las zonas de rotura a comprensión, cuando se ejerce el esfuerzo paralelamente a las fibras. Anillos anuales: Cada anillo corresponde al crecimiento anual, consta de dos zonas claramente diferenciadas: Una formada en primavera: Predominan en ella los vasos gruesos que conducen la savia bruta hasta las hojas (tejido vascular). Color claro, pared delgada y fibras huecas y blandas. Otro formado en verano: Tienen los vasos más pequeños y apretados. Sus fibras forman el tejido de sostén. Color oscuro denso y fibras de paredes gruesas.
Anillos de crecimiento_ Grafico extraido: www.bibliotecadigital.ilce.edu.mx
En zonas tropicales (o en las zonas donde no se producen, prácticamente, variaciones climáticas con los cambios de estación, y la actividad vital del árbol es continua), no se aprecian diferencias entre las distintas zonas de anillos de crecimiento anual. Su suma, Modulo 1 : Ciencia y Tecnologia de la Madera _Enero_2013
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son los años de vida del árbol. Debido a la forma tronco-cónica del árbol, los anillos anuales se deben contar en el tronco, en zona más próxima a las raíces. 5. Que entiende por cambium? El cambium se ubica rodeando al tronco y ramas y separa a la madera de la corteza.El cambium esta formado por las células cambiales iniciales y sus derivadas con capacidad de reproducción o células madres conformando una zona cambial. Las células cambiales iniciales son: La célula fusiforme inicial, que da origen a todas las células longitudinales. La célula radial inicial, de la cual se reproducen todas las células transversales. La división del cambium puede ser de dos tipos : La División periclinal (en el plano tangencial),es la que genera células para aumentar el volumen del tallo. Es la división más importante si considermos la madera como producto maderable. La división anticlinal (en el plano radial) que genera células para aumentar la circunferencia del cambium. Para alcanzar la maduración, las células producidas por el cambium luego de la división, deben obtener sus dimensiones finales en largo y diámetro, engrosar su pared celular, lignificar y transformar su citoplasma. Este proceso de maduración involucra la formación de células de xilema o madera y de floema o corteza . El meristema secundario o cambium es un tejido formado por celulas que desarrollan el diametro del arbol. se situa entre el xilema secundario y el floema secundario.Y En rigor existe una capo de celulas madres que provienen de la cambial inicial, dando origen a una zona cambial. La celula cambial inicial esta formada por dos tips de celulas: la fusiforme inicial y la radial inicial. La celula fusiforme inicial da origen a todos los elerrentos anatomicos longitudinales (fibras, vasos). Es una celula de forma alargada. La radial inicial genera todos los elerrentos transversales (radios). Es una celula corta y de forma redondeada. El cambium se divide en forma periclinal y anticlinal . La division periclinal, ocurre en el plano tanqencial con respecto a la ubLcacion del cambiun y es la division mas importante para el increrrento secundario o grosor del arbol . La division anticlinal se da en el plano radial o pseudotransversal, favoreciendo el aumento de la circunferencia del cambium. 6. Defina brevemente higroscopicidad Debido a que el arbol en pie contiene savia la madera recien extraida generalmente posee un alto contenido de hunedad. El contenido de humedad es la masa de agua contenida en una pieza de madera expresada como un porcentaje de la masa de la pieza anhidra. Es la capacidad que tiene el leño de absorver y ceder agua al medio ambiente. 7. Que entiende por grano espiral? Ambos ejes, el de las células y el del tronco generalmente no coinciden. Los anillos de crecimiento y por ello también las células que los constituyen, forman una estructura cónica, por lo que se produce un ángulo entre ambos ejes; al observarlos en un plano radial. La dirección de las fibras puede presentar respecto al eje del tronco, una desviación con relación al plano longitudinal tangencial (Figura 8). A esta desviación de las fibras se le denomina grano espiral o fibra revirada Existen diferentes tipos de grano: a. Grano espiral, las fibras se disponen en espiral alrededor del eje del arbol. Es una caracterlstica hereditaria, es tlpica del eucalipto b. Grano entrelazado, ocurre en madera aserrada proveniente de arboles con grano espiral en distinto sentido. c. Grano cruzado, se da en madera aserrada cuando la direccion de la fibra no coincide con el eje de la pieza. Puede ser mrejorado con la tecnica de aserrado. d. Grano cortado, en este caso la fibra es interrumpida por nudos. e. Grano Crespo : ocurre cuando la fibra presenta una desviación ondulada respecto del eje axial del árbol. Modulo 1 : Ciencia y Tecnologia de la Madera _Enero_2013
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La textura es la distribucion y tamafio relativo de los elementos lefiosos en la seccion transversal y longitudinal, de acuerdo a esto se tiene: a) Textura gruesa, gran tamafio de los elementos lefiosos ( 45um y 3 a 4 filas de puntuaciones en las paredes de los elementos) . b) Textura media, d.i ame t r o de 30 a 45 Um.y dos filas de puntua-ciones. c) Textura fina, pequeno tamafio de los elementos lefiosos, diametro menor a 30um.y 1 sola fila de puntuaciones sobre las paredes celulares. Madera de reaccion La madera de reaccion es una madera anormal formada por una alteracion del tejido celular debida a la tendencia del arbol a recuperar la posicion vertical, cuando se desarrolla en sitios con pendientes pronunciadas o recibe constantemente la accion directa del viento. Tal madera se reconoce en el trozo porque presenta la medula descentrada. En coniferas se denomina madera de compresion y en latifoliadas madera de tensión. 8. Que impacto tiene en el uso de la madera en construcción, referido al grano espiralado? Con un grano espiralado la variabilidad de las propiedades mecánicas tienen un rango mayor que en un grano axial ideal, por lo que se dificulta predecir su comportamiento mecanico. 9. Describa las características del duramen? Zona hacia el Interior del tronco constituida por tejido slmilar a la albura pero que esta Inactivo y ha sufrido un proceso de deposltacldn de diversas sustancias en sus células, llamado duraminlzacl6n, que le otorgan propiedades mecánicas diferentes a las dos capas. Corresponde al xllema inactivo y en muchas especies posee un color mas oscuro , dependiendo de la especie, ya que en algunas no alcanza a diferenciarse visualmente. 10. Describir la variabilidad del largo de fibras en resinosas y su interrelación con el espesor de la pared celular y ángulo microfibrilar. a. Consecuencias de la variabilidad del ancho de los anillos Cambios en la densidad de la madera Variaciones en la resistencia mecánica Cambios en la contracción e hinchamiento b. Variabilidad del diámetro de las células de médula a corteza • Aumenta el diámetro de las traqueidas • Aumenta el volumen de las traqueidas • Aumenta el diámetro de los vasos • Aumenta moderado del diámetro de las fibras c. Variabilidad del espesor de la pared celular de médula a corteza : • Aumenta progresivamente el espesor de la pared en madera de verano • Aumenta menos notable el espesor pared en madera de primavera • En general para coníferas y latifoliadas aumenta progresivamente el espesor de la pared de medula a corteza d. Variabilidad del ángulo microfibrilar • Angulo fibrilar es inversamente proporcional al largo de las fibras • Disminuye el ángulo fibrilar de médula a corteza e. Variabilidad de las dimensiones de las células con la altura del árbol • El largo de las traqueidas y fibras aumenta de la base (Raiz), a la base de la copa viva y disminuye luego hasta la cima • Desplazamiento hacia arriba del largo de las fibras con la edad del árbol • En general el largo máximo de las fibras se localiza cerca de la corteza aproximadamente entre 1/3 y 1/2 de la altura de base de copa. f. Variabilidad de médula a corteza • Largo de las fibras mayor • Diámetro de las células mayor • Espesor de la pared celular mayor • Angulo fibrilar menor Modulo 1 : Ciencia y Tecnologia de la Madera _Enero_2013
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