PROPIEDADES FISICAS DE LA MADERA

1. CONTENIDO DE HUMEDADLa madera contiene agua de constitucin, inerte a su naturaleza orgnica, agua desaturacin, que impregna las paredes de los elementos leosos, y agua libre. absorbidapor capilaridad por los vasos y traquedas.Como la madera es higt'oscpica, absorbe o desprende humedad, segn el medioambiente. El agua bre desaparece totalmente al cabo de un cierto tiempo, quedando,adems del agu de constitucin, el agua de saturacin correspondiente a la humedad dla atmsfera que rodee a la madera, hasta conseguir un equilibrio, dicindose que lamadera esta secada al aire.

Se entiende por contenido de humedad; la masa de agua contenida en una pieza demadera expresada como porcentaje de la masa de la pieza anhidra. El peso anhidro es elpeso que se obtiene cuando se coloca la madera entre'100 a 102"C, hasta que se obtieneun peso constante. Cuando el contenido de humedad es modificado, existirn variacionesdimensionales, las que se ven incrementadas mientras mayor sea la densidad de lamadera.

La humedad de la madera vara entre lmites muy amplios. En la madera recin cortadaoscila entre el 50 y 60 por ciento, y por imbibicin puede llegar hasta el 250 y 300 porciento. La madera secada al aire contiene del 10 al 15 por ciento de su peso de agua, ycomo las distintas mediciones fisicas estn afectadas por el tanto por ciento de humedad,se ha convenido en referir los diversos ensayos a una humedad media internacional de 1Spor ciento.

El contenido de la humedad se calcula de la siguiente manera:

Contenido de humedad segn cuevas (2003).

c H. = '---il------ x 1ooPo

Contenido de humedad segn Campos (1990)

PhC.H. = --- -'1 x 100

Ps

Donde:Ph = Peso de la pieza de la madera a un contenido de humedad (H), en gramos.Ps = Peso de la pieza de madera sin agua, es decir, en estado anhidro en gramos

Para obtener un buen resuitado se deben tomar varias precauciones: La probeta debecortarse no menos de 15 cm de los extremos de la tabla. No se debe dejar pasar ms dealgunos minutos entre el oorte y la primera pesada de la probeta, si no envolver la p-robetaen una bolsa o film de polietileno y mantener en Lrn congelador bajo

-10 'c.Para determinar la distribucin de agua en el espesor cie la madera (gradiente dehumedad), se divide una probeta en tres secciones- dos superficiales y una central; cadaseccin se pesa, se seca en estufa a'103 "C hasta peso constante, igual como la probetapara la determinacin del contenido de humedad.

La presencia de agua en la madera es un hecho conocido, ya que sta es indispensablepara la vida de las plantas. Cuando el rbol es volteado, su madera conserva una ciertacantidad de agua que se localiza tanto en los lmenes celulares como en la pared celular yen otros espacios que pueden presentarse en la madera. La cantidad de agua existente enla madera puede variar mucho segn Ia especie, el tipo de madera (albura o duramen) yla edad de la madera (madera juvenil o madera adulta). , ,La albura de una especie contiene generalmente ms agua que el duramen, [-a maderajuvenjl de pino radiata coniiene normalmente ms agua que la madera adulta de esaespecre.

El contenido de humedad influye en la capacidad mecnica, es decir a menor contenido dehumedad, bajo el punto de saturacin de las fibras ( PSF, que corresponde a la eliminacintotal del agua libre del interior de las clulas y las paredes celulares permanecensaturados, 28 - 30% C H ), en general aumenta la capacidad mecnica es decir seincrementa la resistencia de la madera, tanto en flexin esttica, comprensin paralela yperpendicular, y a partir del punto de saturacin de la fibra, un aumento en el contenido dehumedad no tendr ninguna incidencia, sobre la resistencia de la madera.

Mtodos empleados para determinar el contenido de humedad de una especieforestal:Los mtodos existentes para determinar el contenido de humedad son:. El mtodo de pesada. Mtodo de destilacin. Empleo de medidores elctricos.EI mtodo de pesada c secado en estufa es ei ms exacto y confiable, excepto cuandose emplea en algunas maderas que contienen un porcentaje elevado de sustanciasvoltiles, ya que en este caso se debe utilizar otro proceso. Consiste en pesar un trozo demadera a un contenido de humedad X, para posteriormente someterla a temperaturas de103 +/- 2'C, hasta obtener un peso constante.Este mtodo tiene desventajas, ya que es un mtodo destructivo, teniendo que cortar lamadera que se desea estudiar y Ia obtencin de resultados no es inmediata, por que eltiempo mnimo requerido depender de la evaporacin total de humedad de la madera.

El mtodo de destilacin se aplica a maderas con cualquier contenido de humedad ycualquier contenido de sustancias voltiles, el cual consiste en remover el agua de lamadera mediante un solvente y su recoleccin por condensacin en una trampa de aguaque permite medir su volumen.

Los medidores elctricos pueden funcionar conectados aPoseen, varias ventajas uno de ellos es que no es destructivo,la madera para saber el contenido de humedad y es inmediato.

2. DENSIDADEs importante conocer la densidad ya que de ella depender en gran parte el

.comportamiento de la madera, su adaptabilidad a eventuales tratamientos ymodificaciones, as como la posibilidad de utilizacin que ofrece.

La densidad es eI cociente entre la masa y el volumen de la madera, la cual varia conla humedad, es decir cuando la humedad, crece la densidad tambin crecer.

la red pblica o bateras.no siendo necesario cortar

mDensidad = ---------V

D: densidad en gr/cm3 o Kg/m3M: Masa de la madera en gramos o Kilogramos.V: Volumen de la madera en cm3 o m3 /

El contenido de humedad de la madera influye sobre la relacin madera- volumen, esdecir, es afectado el peso y las dimensiones de la madera. Por ello se conocen distintostipos de densidad, entre ellas destacan, la densidad bsica y la densidad de referencia.

a) Densidad de referencia: Relacin entre la masa y el volumen de la probeta,determinados ambos a un mismo contenido de humedad, para este tipo de densidadse define:

. Densidad Anhidra: Relacin entre la masa y el volumen de la probeta en elestado anhidro.

. Densidad Normal: Relacin entre la masa y el volumen determinados ambos aun mismo contenido de humedad igual al 12%.

b) Densidad Bsica: Relacin entre la masa de la probeta en estado anhidro y elvolumen de la probeta en estado verde.

MoDb=

VsDonde.

Db=densidad bsica (gr/cm3)Mo = masa madera anhidra (gr).Vs= volumen madera saturada de agua (cm3)

c) Densidad Normal: Relacin entre la masa de la probeta en estado anhidro y elvolumen de la probeta al contenido de humedad en el ensayo (generalmenle 12o/oCH)

MsDn=

VsDonde:

Dn = densidad normal (g/cm3)Ms= masa al 12o/o de humedad (gramos)Vs = volumen al 12ok de humedad (cm3)

La densidad de la madera es un criterio usado para estimar las caractersticas deresistencia mecnica de la madera satisfactoriamente. Se emplea tambin como elementodd juicio para eStimar la cantidad de material leoso de una especie. Se pede usar comoestimador de la facilidad con que se deja trabajar la madera (cortar, cepillar, moldurar,etc.).O como indicador de la facilidad para tratar la madera (secar eimpregnar).Normalmente las maderas de mayor densidad presentan una mejor resistencia

mecnica y una mayor cantidad de material leoso, pero se dejan trabajar y tratar conmayor dificultad.De acuerdo a la densidad normal las maderas pueden clasificarse tcnicamente enmaderas livianas, semi-pesadas y pesadas

Como la densidad aparente comprende el volumen de los huecos y los macizos, cuantomayor sea la densidad aparente de una madera, mayor ser.la superficie de sus elementosresistentes y menor el de sus porosTeniendo en cuenta la densidad la madera puede clasificrse de la siguiente manera:. Pesadas, si es mayor de 0.8.. Ligeras, si est comprendida entre 0.5 y 0.7.o Muy ligeras, las menores de 0.5.

La densidad de la madera expresa la relacin entre la masa de los distintos tipos deelementos que forman la madera y el volumen que ellos ocupan. Como la madera es unmaterial poroso, debe considerarse al referirse a la densidad de la madera el volumeninterno de espacios vacos existentes.

3. CONTRAGCIONSe entiende por contraccin a la dimensin o prdida de volumen de la madera bajo elPSF y se expresa como porcentaje de la dimensin de la madera en estado verde.La contraccin es una de las caractersticas ms indeseables de la madera y es laresponsable en gran medida de los inconvenientes y dificultades que se encuentran conella en la construccin.

La contraccin se produce bajo el PSF, donde comienza a disminuir de volumen comoconsecuencia del adelgazamiento de las paredes celulares al perder masa la celulosaamorfa y aproximarse unas a otras la microfibrillas. La contraccin es proporcional aldescenso del contenido de humedad bajo el PSF.

D-DfQ = --------------- X 100

Di

C: Contraccin en %Di: Dimensin inicial en mmDf: Dimensin final en mm.

La contraccin tangencial es mayor que la contraccin radial, una de las razones paraexplicar este fenmeno es el efecto restrictivo de las clulas horizontales de los radiosmedulares.

Cabe destacar que en la mayora de las especies la contraccin radial es solo un 50% delvalor de la contraccin tangencial. Proporcionalmente como un promedio de todas lasespecies, la contraccin en las tres direcciones principales (Tangencial, radial, longitudinal)tiene una razn de 100.50:1 aproximadamente.Guadro: Clasificacin de la madera segn contraccin volumtrica.

Maderas en trozos congrandes grietas de secado,

CLASE I CONTRACCIO.NVOLUMETRICA

TIPO DE COMPARACION

20 a 15.1

ue debern aserrarse antes

del secadoContraccinmedia

15 a 10.1 Madera en trozos con grietasmedianos. Pudiendo serconservados en trozos paraestivacin de minas v oostes.

Pequeacontraccin

10a5 Madera en trozos conpequeas grietas que sepueden saCar antes de suaserro o elaboracin.

La madera cambia de volumen segn la humedad que contiene. Cuando pierde agua, secontrae o merma, siendo mnima en la direccin axial o de las fibras, no pasa del 0.8 o/o., de1 a7.8 o/o, en direccin radial, y de 5 a 11.5 o/o, en la tangencial.La contraccin es mayor en la albura que en el corazn, originando tensiones pordesecacin que agrretan y alabean la madera.

El hinchamiento se produce cuando absorbe humedad. La madera sumergida aumentapoco de volumen en sentido axial o de las fibras, y de un 2.5 al 6 por ciento en sentidoperpendicular; pero en peso, el aumento oscila del 50 al 150 por ciento. La maderaaumenta de volumen hasta el punto de saturacin (20 a 25 por ciento de agua), y a partirde l no aumenta ms de volumen, aunque siga absorbiendo agua. Hay que tener muypresente estas variaciones de volumen en las piezas que hayan de estar sometidas aoscilaciones de sequedad y humedad, dejando espacios necesarios para que los empujesque se produzcan no comprometan la estabilidad de la obra.

La limitada contraccin longitudinal es debida a la orientacin longitudinal de los principalestejidos constituyentes de !a made-a.Ciertos defectos gue ocurren durante el secado de la madera son ocasionados por lasdiferencias de contraccin tangencial y radial, particularmente el defecto denominadoacanaladura. Mientras mayor es la relacin Ctg/Crd las maderas son ms nerviosas.lgualmente la contraccin longitudinal excesiva puede ocasionar los defectos denominadosencorvadura y arqueadura. Estos defectos son potenciados por la presencia del granoespiral comnmente presente en la madera juvenil del pino radiata.

lng. Jos Flores Flores