Una sierra de calar (también llamado una sierra almohadilla , cocodrilo sierra , sierra pinchazo o paneles de yeso sierra ) es una sierra largo, estrecho utilizado para el corte de características pequeñas, a menudo incómodas en diversos materiales de construcción. Por lo general, hay dos variedades de sierra de calar: el tipo de hoja fija y el tipo de hoja retráctil.
La variedad de cuchillas retráctiles generalmente tiene un mango de hierro fundido o, con menos frecuencia, un mango de madera. La facilidad para retraer la cuchilla a una longitud óptima sirve para evitar la flexión no deseada de la cuchilla en caso de que la longitud total de la cuchilla se obstruya de alguna manera. En ambos tipos, la cuchilla generalmente está asegurada por uno o dos tornillos de sujeción / pulgares.
El tipo más barato de hoja fija se usa más comúnmente en el comercio de la construcción moderna . Con el avance de ciertos métodos y materiales de construcción, se han desarrollado diseños específicos para estos oficios. Una de esas modificaciones es un punto afilado en la punta de la cuchilla que se puede empujar o pinchar a través de materiales blandos como paneles de yeso sin perforar un agujero para la cuchilla.
Las sierras de brújula generalmente presentan una hoja más grande y más gruesa, y están diseñadas para cortar materiales más resistentes. [1]
Dos herramientas eléctricas que cumplen en gran medida la misma función pero que funcionan más rápidamente y con menos esfuerzo son la sierra de calar y la sierra espiral .
La madera es un tejido estructural poroso y fibroso que se encuentra en los tallos y raíces de los árboles y otras plantas leñosas . Es un material orgánico : un compuesto natural de fibras de celulosa que son fuertes en tensión e incrustadas en una matriz de lignina que resiste la compresión. La madera a veces se define como solo el xilema secundario en los tallos de los árboles, [1] o se define más ampliamente para incluir el mismo tipo de tejido en otros lugares, como en las raíces de los árboles o arbustos. [ cita requerida ]En un árbol vivo, realiza una función de soporte, permitiendo que las plantas leñosas crezcan o se pongan de pie por sí mismas. También transporta agua y nutrientes entre las hojas , otros tejidos en crecimiento y las raíces. La madera también puede referirse a otros materiales vegetales con propiedades comparables, y a materiales diseñados a partir de madera, astillas de madera o fibra.
La madera se ha utilizado durante miles de años como combustible , como material de construcción , para fabricar herramientas y armas , muebles y papel . Más recientemente surgió como materia prima para la producción de celulosa purificada y sus derivados, como el celofán y el acetato de celulosa .
A partir de 2005, la creciente población de bosques en todo el mundo era de unos 434 mil millones de metros cúbicos, de los cuales el 47% era comercial. [2] Como un recurso renovable abundante y neutral 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 de edificios.
Historia
Un descubrimiento de 2011 en la provincia canadiense de Nuevo Brunswick arrojó las primeras plantas conocidas que cultivaron madera, hace aproximadamente 395 a 400 millones de años . [4] [5]
La madera se puede fechar por datación por carbono y, en algunas especies, por dendrocronología para determinar cuándo se creó un objeto de madera.
Las personas han usado madera durante miles de años para muchos propósitos, incluso como combustible o como material de construcción para hacer casas , herramientas , armas , muebles , embalajes , obras de arte y papel . Las construcciones conocidas con madera datan de hace diez mil años. Edificios como la casa larga neolítica europea fueron hechos principalmente de madera.
El uso reciente de la madera se ha mejorado mediante la adición de acero y bronce en la construcción. [6]
La variación de un año a otro en el ancho de los anillos de los árboles y la abundancia isotópica da pistas sobre el clima prevaleciente en el momento en que se cortó un árbol. [7]
Propiedades físicas
Anillos de crecimiento
La madera, en sentido estricto, es producida por los árboles , que aumentan de diámetro por la formación, entre la madera existente y la corteza interna , de nuevas capas leñosas que envuelven todo el tallo, las ramas vivas y las 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 forman 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 discreto anual o estacional, lo que lleva a anillos de crecimiento ; Por lo general, estos pueden verse 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 denominan anillos anuales. Cuando hay poca diferencia estacional, es probable que los anillos de crecimiento sean indistintos o ausentes. Si la corteza del árbol se ha eliminado en un área en 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 cercana al centro del árbol, y formada temprano en la temporada de crecimiento cuando el crecimiento es rápido, generalmente está compuesta de elementos más anchos. Por lo general, es de color más claro que el que está cerca de la parte externa del anillo, y se conoce como madera temprana o madera de primavera. La porción externa que se formó más tarde en la temporada se conoce como madera tardía o madera de verano. [8] Sin embargo, existen grandes diferencias, dependiendo del tipo de madera (ver más abajo).
Nudos
A medida que crece un árbol, las ramas inferiores a menudo mueren, y sus bases pueden crecer y encerrarse en las 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 se haya cortado en tablas. Los nudos afectan las propiedades técnicas de la madera, generalmente reducen la resistencia local y aumentan la tendencia a partirse a lo largo del grano de la madera, [ cita requerida ], pero pueden ser explotados para obtener un efecto visual. En una tabla aserrada longitudinalmente, un nudo aparecerá como una pieza de madera "circular" (generalmente más oscura) más o menos circular alrededor de la cual el granodel resto de la madera "fluye" (partes y se vuelve a unir). Dentro de un nudo, la dirección de la madera (dirección del grano) es de 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 un brote latente. Un nudo (cuando la base de una rama lateral) tiene forma cónica (de ahí la sección transversal más o menos circular) con la punta interna en el punto de diámetro del tallo en el que se encontraba el cambium vascular de la planta cuando la rama se formó como un brote.
Al clasificar la madera y la madera estructural, los nudos se clasifican según 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 período de tiempo durante el cual la rama estuvo muerta mientras el tallo de fijación continuó creciendo.
Los nudos no necesariamente influyen 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 sólida que de los defectos localizados. La resistencia a la rotura es muy susceptible a defectos. Los nudos sanos no debilitan la madera cuando están sujetos a compresión paralela al grano.
En algunas aplicaciones decorativas, la madera con nudos puede ser deseable para agregar interés visual. En aplicaciones donde la madera está pintada , como zócalos, tableros de fascia, 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 aparecer como un color amarillo. o mancha marrón. Una pintura o solución de imprimación de nudos ( 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
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El duramen (o duramen [10] ) es una madera que, como resultado de una transformación química natural, se ha vuelto más resistente a la descomposición. La formación de duramen es un proceso genéticamente programado que ocurre espontáneamente. Existe cierta incertidumbre sobre si la madera muere durante la formación del duramen, ya que todavía puede reaccionar químicamente a los organismos en descomposición, pero solo una vez. [11]
El duramen a menudo es 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 alburnum [12] ) es la madera más joven y más externa; en el árbol en crecimiento es madera viva [13] y sus funciones principales son conducir el agua desde las raíces hasta las hojasy almacenar y devolver según la temporada las reservas preparadas en las hojas. Sin embargo, cuando se vuelven competentes para conducir agua, todas las traqueidas y vasos de 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. Mientras más hojas tenga un árbol y más vigoroso sea su crecimiento, mayor será el volumen de albura requerido. Por lo tanto, los árboles que crecen rápidamente a la intemperie tienen albura más gruesa para su tamaño que los árboles de la misma especie que crecen en bosques densos. A veces, los árboles (de especies que forman duramen) que crecen a la intemperie pueden tener un tamaño considerable, 30 cm (12 pulgadas) o más de diámetro, antes de que cualquier duramen comience a formarse, por ejemplo, en el nogal de segundo crecimiento , o abierto. crecidos pinos .
El término duramen se 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 otras el cambio se produce lentamente. La albura fina es característica de especies como el castaño , la langosta negra , la morera , la naranja de osage y el sasafrás , mientras que en el arce , el fresno , el nogal , la almeja , la haya y el pino, la albura gruesa es la regla. [14] 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 más o menos proporcional al tamaño de la copa del árbol. Si los anillos son estrechos, se requieren más de ellos que donde son anchos. A medida que el árbol se hace más grande, la albura necesariamente debe adelgazarse o aumentar significativamente su 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 de ramas casi, si no del todo, hasta el suelo, pero a medida que envejece, algunas o todas morirán y se romperán o caerán. El crecimiento posterior de la madera puede ocultar completamente los trozos 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. Como 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 determinada pieza 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 lo hace habitualmente, ya que en muchos casos tiene cientos, y en algunos casos miles, de años. Cada miembro o raíz rota, o herida profunda causada por el fuego, los insectos o la madera que cae, puede permitir una entrada para la descomposición, que, una vez iniciada, puede penetrar en todas las partes del tronco. Las larvas de muchos insectos perforan los árboles y sus túneles permanecen indefinidamente como fuentes de debilidad. Sin embargo, cualesquiera que sean las ventajas que pueda tener la albura a este respecto se deben únicamente a su edad y posición relativas.
Si un árbol crece toda su vida al aire libre y las condiciones del sueloy el sitio permanecerá sin cambios, hará su crecimiento más rápido en la juventud y disminuirá gradualmente. Los anillos anuales de crecimiento son por muchos años bastante amplios, pero luego se vuelven cada vez más estrechos. Dado que 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 año en año, los anillos necesariamente deben adelgazarse a medida que el tronco se ensancha. A medida que un árbol alcanza la madurez, su copa se vuelve más abierta y la producción anual de madera disminuye, lo que reduce 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 alimentación que los períodos de crecimiento rápido y lento pueden alternarse. Algunos árboles, como los robles del sur., mantenga el mismo ancho de anillo durante cientos de años. En general, sin embargo, a medida que un árbol crece en 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 puesta al final de la vida de un árbol es más suave, más ligera, más débil y tiene una textura más uniforme que la producida anteriormente, pero en otros árboles, se aplica lo contrario. Esto puede o no corresponder 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 para sonar igualmente 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 a menudo el contraste es notable (ver la sección del tejo anterior). Esto se produce por depósitos en el duramen de sustancias químicas, de modo que una variación dramática del color 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 con especímenes de pino de hoja larga muy resinosos indican un aumento en la resistencia, debido a la resina que aumenta la resistencia cuando está seco. Tal duramen saturado de resina se llama "encendedor de grasa". Las estructuras construidas con encendedor de grasa son casi impermeables a la podredumbre y las termitas ; Sin embargo, son muy inflamables. Los trozos de viejos pinos de hoja larga a menudo se cavan, se dividen en trozos pequeños y se venden como leña para incendios. Los tocones excavados de esta manera pueden permanecer un siglo o más desde que fueron cortados. El abeto impregnado con resina cruda y secado también aumenta considerablemente su resistencia.
Dado que la madera tardía de un anillo de crecimiento es generalmente de color más oscuro que la madera temprana, este hecho puede usarse para juzgar visualmente la densidad y, por lo tanto, la dureza y resistencia del material. Este es particularmente el caso de las maderas coníferas. En los bosques de poros anulares, las vasijas de la madera primitiva a menudo aparecen en una superficie terminada como más oscuras que la madera densa más tardía, aunque en las secciones transversales del duramen lo contrario es comúnmente cierto. De lo contrario, el color de la madera no es indicativo de resistencia.
La decoloración anormal de la madera a menudo denota una enfermedad, lo que indica falta de solidez. El cheque negro en la cicuta occidental es el resultado de ataques de insectos. Las rayas de color marrón rojizo tan comunes en el nogal y en otros bosques son principalmente el resultado de lesiones 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 normal de la savia se debe al crecimiento de hongos, pero no necesariamente produce un efecto debilitante.
Contenido de agua
El agua se produce en la madera viva en tres lugares, a saber:
- en las paredes de las células ,
- en el contenido protoplasmático de las células
- como agua libre en las cavidades y espacios celulares, especialmente del xilema
En duramen se produce solo en la primera y última forma. La madera que se seca completamente al aire retiene del 8 al 16% del agua en las paredes celulares, y ninguna, o prácticamente ninguna, en las otras formas. Incluso la madera secada al horno retiene 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 hacerla más suave y flexible. Un efecto similar ocurre en la acción suavizante del agua sobre el cuero crudo, el papel o la 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 especímenes pequeños. Un ejemplo extremo es el caso de un bloque de abeto completamente seco de 5 cm de sección, que sostendrá una carga permanente cuatro veces mayor que un bloque verde (sin secar) del mismo tamaño.
El mayor aumento de resistencia debido al secado se encuentra en la máxima resistencia al aplastamiento, y la resistencia al límite elástico en la compresión hacia el final ; 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 es el menos afectado. [9]
Estructura
La madera es un material heterogéneo , higroscópico , celular y anisotrópico . Consiste en células, y las paredes celulares están compuestas de microfibrillas de celulosa (40–50%) y hemicelulosa (15–25%) impregnadas con lignina (15–30%). [15]
En las especies de coníferas o de coníferas, las celdas de madera son principalmente de un tipo, traqueidas , y como resultado, el material tiene una estructura mucho más uniforme que la de la mayoría de las maderas duras . No hay vasijas ("poros") en madera de coníferas como las que se ven tan prominentemente en roble y fresno, por ejemplo.
La estructura de las maderas duras es más compleja. [16] La capacidad de conducción del agua se ocupa principalmente de los buques : en algunos casos (roble, castaño, fresno), estos son bastante grandes y distintos, en otros ( castaño , álamo , sauce ) demasiado pequeños para ser vistos sin una lente de mano . En la discusión de tales maderas es habitual dividir en dos grandes clases, anillo poroso y difusas porosa . [17]
En las especies de anillo poroso, como la ceniza, la langosta negra, la catalpa , el castaño, el olmo , el nogal, la morera y el roble, [17] 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, está formado por vasos más pequeños y una proporción mucho mayor de fibras de madera. Estas fibras son los elementos que dan resistencia y tenacidad a la madera, mientras que los vasos son una fuente de debilidad. [ cita requerida ]
En maderas porosas difusas, 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 recogerse en una banda o fila. Ejemplos de este tipo de madera son el aliso , [17] tilo , [18] abedul , [17] buckeye, arce, sauce y las especies Populus como el álamo temblón, el álamo y el álamo. [17] Algunas especies, como la nuez y la cereza , están en el límite entre las dos clases, formando un grupo intermedio. [18]
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 a principios de la temporada. Cuando se examinan bajo un microscopio, se ve que las células de madera densa tardía tienen paredes muy gruesas y cavidades celulares muy pequeñas, mientras que las que se formaron primero en la temporada tienen paredes delgadas y cavidades celulares grandes. 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 resistencia. Al elegir un pedazo de pino donde la resistencia o la rigidez es la consideración importante, lo principal a observar son las cantidades comparativas de madera temprana y tardía. El ancho del anillo no es tan importante como la proporción y la naturaleza de la madera tardía en el anillo.
Si se compara una pieza pesada de pino con una pieza liviana, 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 delimitados. 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. Por otro lado, en los pinos duros , la madera tardía es muy densa y de color profundo, presentando un contraste muy decidido con la madera temprana suave y pajiza.
Lo que cuenta no es solo la proporción de madera tardía, sino también su calidad. En especímenes que muestran una proporción muy grande de madera tardía, puede ser notablemente más porosa y pesar considerablemente menos que la madera tardía en piezas que contienen menos madera tardía. Se puede juzgar la densidad comparativa y, por lo tanto, hasta cierto punto la resistencia, mediante inspección visual.
Todavía 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 porciones del anillo, ya que en algunos casos la madera de crecimiento lento es muy dura y pesada, mientras que en otros sucede lo contrario. La calidad del sitio donde crece el árbol sin duda 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 donde la fuerza o la facilidad de trabajo es esencial, se deben elegir maderas de crecimiento moderado a lento.
En maderas de anillo poroso
En los bosques de poros anulares, el crecimiento de cada estación siempre está bien definido, porque los poros grandes que se formaron a principios de la temporada se apoyan en el tejido más denso del año anterior.
En el caso de las maderas duras de anillo poroso, parece existir una relación bastante definida entre la tasa de crecimiento de la madera y sus propiedades. Esto puede resumirse brevemente en la declaración general de que cuanto más rápido es el crecimiento o más anchos son los anillos de crecimiento, más pesada, más dura, más fuerte y más rígida es la madera. Esto, debe recordarse, se aplica solo a maderas de anillo poroso como el roble, el fresno, el nogal y otros del mismo grupo y, por supuesto, está sujeto a algunas excepciones y limitaciones.
En maderas de poros anulares de buen crecimiento, generalmente es la madera tardía en la que las fibras de paredes gruesas y resistentes son más abundantes. A medida que disminuye la anchura del anillo, esta madera tardía se reduce, de modo que el crecimiento muy lento produce madera porosa, relativamente ligera, compuesta de vasos de paredes delgadas y parénquima de madera. En buen roble, estos grandes vasos de la madera temprana ocupan del 6 al 10 por ciento del volumen del tronco, mientras que en el material inferior pueden representar el 25% o más. La madera tardía del buen roble es de color oscuro y firme, y se compone principalmente de 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 medida el resultado de la tasa de crecimiento.
La madera de anillos anchos a menudo se llama "segundo crecimiento", porque el crecimiento de la madera joven en rodales abiertos después de que se han eliminado los árboles viejos es más rápido que en los árboles en un bosque cerrado, y en la fabricación de artículos donde la resistencia es mayor. Se prefiere una consideración importante como 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 la fuerza, sino también la dureza y la resistencia son importantes. [9]
Los resultados de una serie de pruebas de nogal realizadas por el Servicio Forestal de EE. UU. Muestran que:
- "La capacidad de trabajo o resistencia a los golpes es mayor en la madera de anillos anchos que tiene de 5 a 14 anillos por pulgada (anillos de 1.8-5 mm de espesor), es bastante constante de 14 a 38 anillos por pulgada (anillos de 0.7–1.8 mm de espesor ), y disminuye rápidamente de 38 a 47 anillos por pulgada (anillos de 0.5–0.7 mm de espesor). La resistencia 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 espesor), y de nuevo se vuelve menos a medida que la madera se hace más estrechamente anillada. La deducción natural es que la madera de valor mecánico de primera clase muestra de 5 a 20 anillos por pulgada (anillos de 1.3–5 mm de espesor) y un crecimiento más lento produce un stock más pobre. Por lo tanto, el inspector o comprador de nogal debe discriminar contra la madera que tiene más de 20 anillos por pulgada (anillos de menos de 1.3 mm de espesor). Sin embargo, existen excepciones,en el caso de crecimiento normal en situaciones secas, en las que el material de crecimiento lento puede ser fuerte y resistente ".[19]
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 madera de primavera a madera de verano es gradual, mientras que en los anillos estrechos la madera de primavera pasa abruptamente a madera de verano. El ancho de la madera de primavera cambia pero poco con el ancho del anillo anual, por lo que que el estrechamiento o la ampliación del anillo anual siempre es a expensas de la madera de verano. Los vasos estrechos de la madera de verano lo hacen más rico en sustancia de madera que la madera de primavera compuesta de vasos anchos. Por lo tanto, los especímenes de crecimiento rápido con anillos anchos tienen más sustancia de madera que los árboles de crecimiento lento con anillos estrechos, ya 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 estrechos.Esto concuerda con la opinión aceptada de que los brotes (que siempre tienen anillos anchos) producen una madera mejor y más fuerte que las castañas, que crecen más lentamente en diámetro ".[19]
En maderas porosas difusas
En los bosques porosos difusos, la demarcación entre 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 clara demarcación, puede que no haya una diferencia notable en la estructura dentro del anillo de crecimiento.
En los bosques porosos difusos, como se ha dicho, los vasos o poros son de tamaño uniforme, de modo que la capacidad de conducción del agua se dispersa por todo el anillo en lugar de recolectarse en el bosque temprano. El efecto de la tasa de crecimiento, por lo tanto, no es el mismo que en los bosques porosos anulares, acercándose más a las condiciones en las coníferas. En general, se puede afirmar que tales maderas de crecimiento medio proporcionan un material más fuerte que cuando crecen muy rápido o muy lentamente. En muchos usos de la madera, la resistencia total no es la consideración principal. Si se valora la facilidad de trabajo, se debe elegir la madera con respecto a su uniformidad de textura y rectitud de grano, que en la mayoría de los casos ocurrirá cuando haya poco contraste entre la madera tardía del crecimiento de una temporada y la madera temprana de la siguiente.
Madera monocotiledónea
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El material estructural que se asemeja a la madera ordinaria "dicotiledónea" o conífera en sus características de manejo bruto es producido por varias plantas monocotiledóneas , y estas también se denominan 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 construcción y en la fabricación de pisos, paneles y chapas de ingeniería . Otro grupo importante de plantas que produce material que a menudo se llama madera son las palmeras . 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), [20] 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; densidad es la relación de una masa de una cantidad de una sustancia al volumen de esa cantidad y se expresa en masa por unidad de sustancia, por ejemplo, gramos por mililitro (g / cm 3 o g / ml). Los términos son esencialmente equivalentes siempre que se utilice 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 conocen como gravedad específica básica (Timell 1986). [20]
Densidad de madera
La densidad de la madera está determinada por múltiples factores de crecimiento y fisiológicos combinados en "una característica de la madera que se mide con bastante facilidad" (Elliott 1970). [21]
La edad, el diámetro, la altura, el crecimiento radial (tronco), la ubicación geográfica, el sitio y las condiciones de crecimiento, el tratamiento silvícola y la fuente de semilla influyen en cierta medida en la densidad de la madera. La variación es de esperarse. Dentro de un árbol individual, la variación en la densidad de la madera es a menudo tan grande o incluso mayor que la de los diferentes árboles (Timell 1986). [20] La variación de la gravedad específica dentro del tronco de un árbol puede ocurrir en dirección horizontal o vertical.
Propiedades físicas tabuladas
Las siguientes tablas enumeran las propiedades mecánicas de las especies de plantas de madera y madera, incluido el bambú.
| Nombre común | Nombre científico | Contenido de humedad | Densidad (kg / m 3 ) | Resistencia a la compresión (megapascales) | espectáculoResistencia a la flexión (megapascales) |
| Nombre común | Nombre científico | Contenido de humedad | Densidad (kg / m 3 ) | Resistencia a la compresión (megapascales) | espectáculoResistencia a la flexión (megapascales) |
Maderas duras y blandas
Es común clasificar la madera como madera blanda o 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 duras y las maderas blandas no son necesariamente blandas. La conocida balsa (una madera dura) es en realidad más suave que cualquier madera blanda comercial. Por el contrario, algunas maderas blandas (p. Ej., Tejo ) son más duras que muchas maderas duras.
Existe una fuerte relación entre las propiedades de la madera y las propiedades del árbol particular que la produjo. La densidad de la madera varía con las especies. 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 ligera, por lo que es útil para la construcción de modelos . Una de las maderas más densas es el hierro negro .
Quimica de la madera
La composición química de la madera varía de una especie a otra, pero es 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. [25] La madera también contiene azufre , cloro , silicio , fósforo y otros elementos en pequeña cantidad.
Aparte del agua, la madera tiene tres componentes principales. La celulosa , un polímero cristalino derivado de la glucosa, constituye aproximadamente el 41-43%. El 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 unidos de manera irregular, en contraste con la celulosa. La lignina es el tercer componente con alrededor del 27% en madera de coníferas frente al 23% en árboles de hoja caduca. La lignina confiere propiedades hidrofóbicas que reflejan el hecho de que se basa en anillos aromáticos.. Estos tres componentes están entretejidos y existen enlaces covalentes directos entre la lignina y la hemicelulosa. Un enfoque principal de la industria del papel es la separación de la lignina de la celulosa, de la cual se hace 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 del alcohol sinapílico y el alcohol coniferílico . La lignina de madera blanda se deriva principalmente del alcohol coniferílico. [26]
Extractos
Además de la lignocelulosa , la madera consiste en una variedad de compuestos orgánicos de bajo peso molecular , llamados extractos . Los extractos de madera son ácidos grasos , ácidos de resina , ceras y terpenos . [27] Por ejemplo, las coníferas exudan colofonia como protección contra los insectos . La extracción de estos materiales orgánicos de la madera proporciona aceite alto , trementina y colofonia. [28]
Usos
Combustible
La madera tiene una larga historia de uso como combustible, [29] que continúa hasta nuestros días, principalmente en las zonas rurales del mundo. Se prefiere la madera dura sobre la madera blanda porque crea menos humo y se quema por más tiempo. Agregar una estufa de leña o una chimenea a una casa 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 botes. Casi todos los barcos se hicieron de madera hasta finales del siglo XIX, y la madera sigue siendo de uso común hoy en día en la construcción de barcos. El olmo en particular se usó para este propósito, ya que resistió la descomposición siempre que se mantuviera húmedo (también sirvió para tuberías de agua antes del advenimiento de las tuberías más modernas).
La madera que se utilizará para trabajos de 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 tablas aserradas listas para usar es madera . [31] En la Europa medieval, el roble era la madera elegida para todas las construcciones de madera, incluidas vigas, paredes, puertas y pisos. Hoy en día se utiliza una variedad más amplia de maderas: las puertas de madera maciza a menudo están hechas de álamo , pino anudado pequeño y abeto Douglas .
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En la actualidad, las nuevas viviendas domésticas en muchas partes del mundo se hacen comúnmente con estructuras de madera. Los productos de madera de ingeniería se están convirtiendo en una parte más importante de la industria de la construcción. Pueden usarse tanto en edificios residenciales como comerciales como materiales estructurales y estéticos.
En edificios hechos de otros materiales, la madera todavía se encontrará 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 maciza es un piso tendido con tablones o listones creados a partir de una sola pieza de madera, generalmente una madera dura. Dado que la madera es hidroscópica (adquiere y pierde humedad de las condiciones ambientales a su alrededor), esta inestabilidad potencial limita efectivamente la longitud y el ancho de las tablas.
Los pisos de madera maciza generalmente son más baratos que las maderas diseñadas 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 lengüeta.
Los pisos de madera maciza se utilizaron originalmente para fines estructurales, se instalaron perpendicularmente a las vigas de soporte de madera de un edificio (viguetas o soportes) y la madera de construcción sólida todavía se usa a menudo para pisos deportivos, así como la mayoría de los bloques de madera tradicionales, mosaicos y parquet .
Madera de ingeniería
Los productos de madera de ingeniería, productos de construcción pegados "diseñados" para requisitos de rendimiento específicos de la aplicación, a menudo se usan en aplicaciones de construcción e industriales. Los productos de madera de ingeniería encolada se fabrican uniendo hilos de madera, chapas, madera u otras formas de fibra de madera con pegamento para formar una unidad estructural compuesta más grande y más eficiente. [32]
Estos productos incluyen madera laminada pegada (glulam), paneles estructurales de madera (incluyendo madera contrachapada , paneles de fibras orientadas y paneles compuestos), madera de chapa laminada (LVL) y otros productos de madera de materiales compuestos estructurales (SCL), madera de fibras paralelas y viguetas en I. [32] Aproximadamente 100 millones de metros cúbicos de madera se consumieron para este propósito en 1991. [3] Las tendencias sugieren que el tablero de partículas y el tablero de fibra superarán la madera contrachapada.
La madera que no es apta para la construcción en su forma nativa puede descomponerse mecánicamente (en fibras o astillas) o químicamente (en celulosa) y usarse como materia prima para otros materiales de construcción, como madera de ingeniería, así como aglomerado , aglomerado y medio. de fibra de alta densidad (MDF). Tales derivados de madera se usan ampliamente: las fibras de madera son un componente importante de la mayoría del papel, y la celulosa se usa como 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 utilizado ampliamente para muebles , como sillas y camas. También se usa para mangos de herramientas y cubiertos, como palillos , palillos de dientes y otros utensilios, como la cuchara de madera y el lápiz .
Productos de madera de última generación.
Otros desarrollos incluyen nuevas aplicaciones de pegamento de lignina , empaques de alimentos reciclables, aplicaciones de reemplazo de neumáticos de goma, agentes médicos antibacterianos y telas o compuestos de alta resistencia. [33] A medida que los científicos e ingenieros aprendan y desarrollen nuevas técnicas para extraer varios componentes de la madera, o alternativamente para modificar la madera, por ejemplo agregando componentes a la madera, aparecerán nuevos productos más avanzados en el mercado. El monitoreo electrónico del contenido de humedad también puede mejorar la protección de la madera de próxima generación. [34]
En las artes
La madera se ha utilizado durante mucho tiempo como medio artístico . Se ha utilizado para hacer esculturas y esculturas durante milenios. Los ejemplos incluyen los tótems tallados por pueblos indígenas de América del Norte a partir de troncos de coníferas, a menudo cedro rojo occidental ( Thuja plicata ).
Otros usos de la madera en las artes incluyen:
- Grabado en madera grabado y grabado
- La madera puede ser una superficie para pintar, como en la pintura de paneles
- Muchos instrumentos musicales están hechos en su mayoría o totalmente de madera.
Equipamiento deportivo y recreativo
Muchos tipos de equipos deportivos están hechos de madera o se construyeron con madera en el pasado. Por ejemplo, los murciélagos de cricket suelen estar hechos de sauce blanco . Los bates de béisbol que son legales para su uso en las Grandes Ligas de Béisbol a menudo están hechos de madera de fresno o nogal , y en los últimos años se han construido de arce a pesar de que esa madera es algo más frágil. Las canchas de la NBA se han hecho tradicionalmente de parquet .
Muchos otros tipos de equipos deportivos y recreativos, como esquís , palos de hockey sobre hielo , palos de lacrosse y arcos de tiro con arco , comúnmente estaban hechos de madera en el pasado, pero desde entonces han sido reemplazados por materiales más modernos como aluminio, titanio o materiales compuestos como como fibra de vidrio y fibra de carbono . Un ejemplo notable de esta tendencia es la familia de palos de golf comúnmente conocidos como bosques , cuyas cabezas estaban hechas tradicionalmente de caqui.madera en los primeros días del juego de golf, pero ahora generalmente están hechos de metal o (especialmente en el caso de los conductores ) compuestos de fibra de carbono.
Degradación bacteriana
Poco se sabe sobre las bacterias que degradan la celulosa. Las bacterias simbióticas en Xylophaga pueden desempeñar un papel en la degradación de la madera hundida; mientras que las bacterias como Alphaproteobacteria , Flavobacteria , Actinobacteria , Clostridia y Bacteroidetes se han detectado en madera sumergida durante más de un año.
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