La madera es un material duro y resistente que se produce mediante la transformación del árbol. La madera es uno de los materiales constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de sus viviendas y edificaciones. Sin embargo, para lograr un resultado idóneo es necesario conocer ciertos aspectos relacionados con la forma de corte, curado y secado.

 

ESTRUCTURA DE LA MADERA

    La madera es un conjunto de tejidos del vegetal maduro leñoso, excluida la corteza, que forman el tronco, las raíces y las ramas de los árboles. Tal conjunto de tejidos conductores especializados se conoce por Xilema, diferenciándose de la corteza, que constituye el Floema.

 -Albura, o madera de la zona exterior del tronco, de color generalmente más clara que el resto. Se conoce también por sámago.

-Duramen, que constituye la parte interior del tronco, de coloración más oscura que la albura, con más resistencia y durabilidad, debido a modificaciones anatómicas

ESTRUCTURA MACROSCÓPICA

 

-Corteza: constituidas por células muertas.

-Cambium: tejido que origina corteza hacia el exterior y madera hacia el interior.

-Duramen: madera de la parte interior del tronco. Más densa y mayor resistencia a insectos.

-Albura: madera de la parte más próxima al corte. Madera fácil de tratar y trabajar.

       La estructura interna de la madera está compuesta por:

   

•     Celulosa: Polímero formado por largos hilos o cadenas, presentes en la pared de las células. Su porcentaje en la madera está en torno al 50%. Este componente asume la mayor parte de las funciones alimenticia y resistente de las células.

 

•    Hemicelulosa y lignina: Su función es de cementación (matriz), dando a la madera la característica de compuesto fibrado. Ambas se encuentran presentes en porcentajes próximos al 25%.

 

Secado de la madera

   Los valores de humedad final a los que se puede llegar con el secado artificial, de ninguna manera pueden lograrse con secado a la intemperia. A modo de ejemplo, la industris del mueble, de tablero o de vigas multilaminadas requieren de valores de humedad final de la materia prima cercano al 8%. Un proceso de secado a la intemperie de una duración de seis de veinticuatro meses, permite llegar a valores cercanos al 14%.

 

Defectos de la madera

   Los defectos son singularidades naturales que aparecen en la madera y que afectan a la durabilidad y a la resistencia de la misma, normalmente en sentido negativo. Los más importantes son: nudos, hendiduras, físuras y torceduras, pudiendo ser propios del tronco o generados durante el proceso de secado.

 

Protección de la madera

  

Generalmente se acepta que la madera puede sufrir ataques de hongos (con tendencia a desarrollarse alrededor del 18% de humedad), de determinados insectos, del sol (rayos ultravioletas) y de la lluvia, factores todos ellos que producen un envejecimiento prematuro.

   Existen distintos tratamientos de la madera, basados en la impregnación o recubrimiento de la misma, tendentes a protegerla frente a los ataques descritos y a mejorar su comportamiento frente al fuego.

 

CONTENIDO EN HUMEDAD. El agua puede encontrarse en la madera en tres formas diferentes:

-Agua de constitución: forma parte de la madera y eliminarla supondría la destrucción de la madera.

-Agua de impregnación: contenida en las paredes celulares. De gran influencia sobre las propiedades físico-mecánicas y en su durabilidad.

-Agua libre: se encuentra llenando las cavidades de las células, y no ejerce influencia sobre las propiedades físicas o mecánicas de la madera, pero si en su densidad.

COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN DILATACIÓN TANGENCIAL O RADIAL:

Hace referencia al porcentaje de variación de las dimensiones en dirección radial o tangencial para una variación de un grado del contenido de humedad.

HINCHAZÓN Y MERMA DE LA MADERA: La variación en el contenido de humedad produce variación dimensional de las piezas. Al aumentar dicho contenido, se hincha, mientras que, al disminuir, contrae.

Debido a la anisotropía, la madera varía dimensionalmente de forma diferente según las direcciones axial, radial y tangencial, teniendo que:

1.  La mayor variación dimensional se produce en la dirección tangencial.

2.  En la dirección radial, la variación dimensional es aproximadamente el 60% de la anterior.

3. En la dirección longitudinal, la variación dimensional es muy reducida, prácticamente despreciable, ya que se estima en un 2% de la correspondiente a la dirección radial,

DENSIDAD. Esta relación masa/volumen viene referenciada a un contenido de humedad del 12%. Es una propiedad dependiente de la especie, y oscila desde los 300kg/m3 de las especies ligeras - hasta los 1200 kg/m3 de las pesadas

DUREZA. Resistencia que opone la madera a la penetración de cuerpos extraños - clavos, tornillos, accesorios..., relacionada con la densidad, de forma que las maderas más duras son las de mayor densidad.

CONDUCTIVIDAD Y DILATACIÓN TÉRMICA. La madera y sus productos derivados son malos conductores del calor debido a su escasez en electrones libres y a su apreciable porosidad, por lo que pueden considerarse como materiales aislantes. La madera posee un calor específico muy alto, por lo que las variaciones dimensionales por causas térmicas son escasas en la madera.

Puede considerarse como un material anisótropo formado por un haz de tubos huecos con una estructura específica para resistir tensiones paralelas a la fibra.

FLEXIÓN ESTÁTICA: La madera posee una elevada resistencia a flexión, al compararla con su densidad. Las coníferas habitualmente empleadas en construcción poseen valores característicos a flexión entre 140 y 300 kp/cm2

TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA: En la madera libre de defectos alcanza valores algo superiores a los de flexión. El diagrama tensión - deformación es prácticamente lineal hasta la rotura.

TRACCIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA: Esta resistencia es muy baja debido a la escasez de fibras que la madera tiene en la dirección perpendicular al eje del árbol, lo que representa una escasa trabazón transversal de las fibras longitudinales.

COMPRESIÓN PARALELA A LA FIBRA: Esta resistencia es elevada. En el dimensionamiento de los elementos comprimidos se ha de tener en cuenta el pandeo, en el que influye el módulo de elasticidad, cuyo valor es relativamente bajo.

COMPRESIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA. La resistencia en esta dirección es muy inferior a la dirección longitudinal. Su diagrama tensión-deformación presenta un comportamiento lineal inicial corto, produciéndose el fallo por aplastamiento sin llegar a la rotura clara. Este esfuerzo es característico en los puntos de apoyo de vigas, con una elevada concentración de cargas en escasa superficie. 

ESFUERZO CORTANTE. Este esfuerzo origina tensiones tangenciales que actúan sobre las fibras de la madera de forma diversa, según sea la orientación de la fibra en relación con la del esfuerzo. Así, tendremos:

a) tensiones tangenciales de cortadura, en las que las fibras son cortadas transversalmente por el esfuerzo, produciéndose un aplastamiento.

b) tensiones tangenciales de deslizamiento, en las que el fallo se produce por el deslizamiento en dirección longitudinal de unas fibras con otras.

c) tensiones tangenciales por rodadura, efecto que se produce en casos muy concretos, como en las uniones encoladas de una viga en doble T entre el alma y el ala, cuyo valor resistente es del orden del 20 al 30% de la resistencia por deslizamiento.

FACTORES INFLUYENTES EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS.

A) Contenido en humedad: La resistencia se reduce cuando aumenta el contenido de humedad, excepto en el caso de la resistencia a la flexión dinámica.

B) Duración de la carga: El tiempo durante el que una carga actúa de forma constante, tiene importancia en el cálculo de las estructuras de madera.

C) Fatiga: Es la tensión que puede resistir una pieza de madera sin romperse, provocada por una carga cuya magnitud varía un gran número de veces.

D) Temperatura: La resistencia de la madera se ve poco afectada por la temperatura, siendo los valores característicos de resistencia a flexión y compresión por debajo de