CÁTEDRA MADERA

Documentos de Cátedra Madera Nº 2

Las estructuras de los árboles

José Manuel Cabrero

Artículo publicado originalmente en: Navarra Forestal. Junio 2012, nº 30, pp. 36-38

navarraforestal

NÚM. 30 I JUNIO 2012 I 4€

FORESNA ZURGAIA. REVISTA DE LA ASOCIACIÓN FORESTAL DE NAVARRA. NAFARROAKO BASO ELKARTEA

CHOPERAS Y CONFEDERACIÓNHIDROGRÁFICA DEL EBRO:COBRO DEL CANON POROCUPACIÓN DEL DOMINIO PÚBLICO

PROYECTO MICROFUEL:DESARROLLO DE UNA PLANTA MÓVIL DE PIRÓLISISPOR MICROONDAS

ENTREVISTA A SALVADOR DELPINO LÓPEZ, JEFE DE SECCIÓNDE GUARDERÍO E INGENIEROTÉCNICO FORESTAL

Cuando disfrutamos de la sombra de un ár-bol, habitualmente ignoramos su historia. Sile prestamos atención, el árbol nos cuenta suhistoria. Podemos leer en su forma los ava-tares de su vida, los responsables de ella. Supropio crecimiento es su único mecanismode adaptación a sus circunstancias. Por ello,se ha visto obligado a crecer de una deter-minada forma. Mediante su crecimiento, el ár-bol optimiza su forma para las nuevas cir-cunstancias. Como no puede eliminar el ma-terial sobrante, siempre queda un rastro pa-ra aquél que sepa leer entre sus ramas yanillos. Los árboles nos cuentan toda su his-toria, y cómo se han adaptado a las nuevassituaciones.

LEER LOS ÁRBOLESLeer la forma de los árboles no es nada nue-vo. El forestal alemán Metzger, allá por 1893,explicó que la forma cónica de los troncosde los abetos era una respuesta a los es-

fuerzos a los que están sometidos. Como lasfuerzas crecen conforme más cerca se estáde la base, el tronco aumenta su diámetropara distribuir más las tensiones, y propor-cionar a las fuerzas mayor área en la que re-partirse. Metzger supuso que, ente otros mo-tivos, esta explicación desde un punto de vis-ta estructural también desempeñaba un pa-pel en la forma de los árboles, y la bautizócon el nombre de axioma de la tensión uni-forme.

Los árboles se autodiseñan y modifican su for-ma de tal modo que todas sus células esténsometidas a la misma tensión. Hacerlo así in-crementa su seguridad y reduce la posibilidadde caer y morir. La seguridad estructural es unfactor más en la selección natural. Los orga-nismos mejor adaptados, aquéllos que han lo-grado reducir las concentraciones de tensio-nes, las zonas en las que las células están so-metidas a mayores esfuerzos, son los que ve-

12LAS ESTRUCTURAS DE LOS ÁRBOLES

uso de la madera

LOS ÁRBOLES SE AUTODISEÑAN Y MODIFICAN SU FORMA DE TAL MODO QUETODAS SUS CÉLULAS ESTÉN SOMETIDAS A LA MISMA TENSIÓN. HACERLO ASÍINCREMENTA SU SEGURIDAD Y REDUCE LA POSIBILIDAD DE CAER Y MORIR. LOSORGANISMOS MEJOR ADAPTADOS, AQUÉLLOS QUE HAN LOGRADO REDUCIRLAS CONCENTRACIONES DE TENSIONES, LAS ZONAS EN LAS QUE LAS CÉLULASESTÁN SOMETIDAS A MAYORES ESFUERZOS, SON LOS QUE VEMOS EN LAACTUALIDAD. ZUHAITZAK AUTODISEINATU EGITEN DIRA ETA BEREN EITEA ALDATU EGITENDUTE, HALAKO MOLDEZ NON BERE ZELULA GUZTIEK TENTSIO BERARI EUSTEKOLANEAN JARDUTEN DUTEN. HORRELA JOKATUZ, SEGURTASUNA HANDIAGOA DAETA ERORTZEKO EDO IHARTZEKO ARRISKUA TXIKIAGOA. GAUR EGUNERA ARTEIRAUN DUTEN IZAKIAK DIRA TENTSIOAK HALAKO TOKI JAKINETAN EZ PILATZEALORTU DUTENAK, OSO ESFORTZU HANDIKO ZATIAK EZ DITUZTENAK.

ÁRBOL DERRIBADO POR TORMENTA

mos en la actualidad. Una zona más tensio-nada es más fácil que se rompa. Evitarla escuestión de vida o muerte.

Además, si todo trabaja a la misma tensión,todo es también mucho más eficiente. Loshumanos lo usamos también en nuestros di-seños. Se aplica, por ejemplo, en los perfilesestructurales de acero. Su forma en I, condos chapas horizontales en los extremos uni-das por otra vertical más fina, surge de apli-car este axioma. Con la misma cantidad dematerial, pero colocado en el sitio correcto,se resisten cargas mucho mayores. Este prin-cipio es vital para un árbol. En su caso, el ma-terial disponible es su propio cuerpo. Crecerno es barato, y por ello debe hacerse de laforma más eficiente posible. Se trata de ob-tener el máximo creciendo lo mínimo. Hayque reducir la cantidad de material y su pro-pio peso y, para así necesitar el mínimo de re-cursos.

El crecimiento de los árboles se concentra enuna zona muy concreta, llamada cambium. Esuna capa situada entre la madera y la corteza.Cuando el árbol percibe una zona con mayortensión, reduce activamente esta tensión. Y elmodo de disminuirla es aumentar la zona enla que la ha detectado: por tanto, crecer don-de hay mayores tensiones. Así se homogenei-za la tensión y se previene la posible rotura. Esfácil encontrar estas zonas: en ellas, la distan-cia entre anillos es mayor.

Los árboles no pueden realizar el proceso con-trario (como sí lo hacen, por ejemplo, nuestroshuesos) y eliminar el material superfluo, que notrabaja tanto como los demás y que, por tan-to, es inútil desde un punto de vista estructu-ral. Por ello, es importante para ellos crecerbien, y no gastar energía inútilmente. Algunosmétodos de diseño elaborados por el hombrecopian este comportamiento para generar pie-zas estructurales optimizadas. Así, elementos

de nuestro entorno han sido diseñados segúnlas "leyes de la naturaleza".

CARRETERAS DE MADERA¿Qué más podemos aprender de los árboles?Veamos la madera. Simplificando, cumple dosmisiones fundamentales para los árboles: ali-mento y sostén. La savia sube por dentro demuchos pequeños tubitos. Simultáneamente,según los principios de economía de la natu-raleza, estos tubos son también la estructuradel árbol.

La madera, en lugar de ser una masa homo-génea, se compone de fibras huecas. Es unaventaja adicional, porque las fibras actúan co-mo carreteras por las que obligan a circular alas fuerzas. Las fibras trazan un camino en elque no aparezcan fuerzas que las separen, esdecir, en el que no se puedan producir grietas.Éstas serían una rotura, y un problema a la ho-ra de sostenerse en pie. También dejarían al

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A PESAR DE SU HABILIDAD COMO INGENIEROS LOS ÁRBOLES SUCUMBEN

descubierto el interior del árbol, y facilitarían elataque de organismos a sus entrañas.

Mientras no haya obstáculos, es bastante sen-cillo para las fibras saber qué dirección seguir:simplemente el camino más corto hasta el sue-lo, hacia la cimentación que proporcionan lasraíces. Pero, ¿qué ocurre cuando aparece unobstáculo como es, por ejemplo, una rama?¿Cómo sortearla? Las fibras deben rodearlo.El árbol no tiene otro remedio, pues, además,estas fibras son sus venas, y necesita que si-gan su discurrir a todas partes. El modo enque se ordenan reduce al mínimo los esfuer-zos transversales y las concentraciones de ten-siones que siempre aparecen alrededor de unagujero.

LADRILLOS Y CUERDASPero no llega hasta aquí solo la inteligencia es-tructural de los árboles. Han desarrollado unaserie de mecanismos adicionales con los queadaptarse al ambiente y sus cargas. Si se ana-lizan con un poco más de detalle los tubos queforman la madera, podría hablarse de un con-junto de largas chimeneas de "ladrillos" de lig-nina, unidos por "cuerdas" de celulosa. Los la-drillos soportan compresiones, como el peso

del árbol. Complementariamente, las cuerdastracciones como, por ejemplo, las que produ-ce en la cara exterior de un árbol sometido alviento. Se trata de dos materiales muy distin-tos, cada uno de ellos diseñado para una fun-ción distinta, y que en conjunto son capacesde soportar todo tipo de cargas.

Pero no queda ahí todo. Pensemos en quéocurre cuando sopla el viento. Los anillos y fi-bras del tronco se deslizan entre si, de un mo-do similar al de las páginas de un libro cuandolo doblamos. Para soportar vientos mayores esnecesario que estén pegados entre si. Por elloexisten unas células transversales que sirvende unión entre las capas adyacentes. Estos ra-dios funcionan como tornillos que sujetan laspáginas del árbol (los anillos) entre si. Estas cé-lulas que unen las fibras no son iguales en to-dos los árboles. En algunos son bajitas, y pa-ra compensar su escaso tamaño, tienen ma-yor proporción de ladrillos de lignina, para sermás resistentes. El roble y el haya, al contrario,tienen radios de mayor tamaño que traban me-jor las capas y necesitan menos ladrillos.

Los radios cumplen otra misión adicional. Sise presiona un conjunto de pajitas de beber,

tenderán a separarse con muy poca presión.Si en cambio, se unen mediante unas gomas,la carga que aguantarán será mucho mayor.Los radios actúan como esas gomas. De es-te modo, el tronco resiste más peso, y el árbolpuede subir a mayor altura para buscar el solpor encima de las copas de los demás.

EL SABER NATURALSon algunos ejemplos de la habilidad de losárboles como ingenieros. Empleando la mis-ma cantidad de energía, fabricando la mismacantidad de material, se puede sucumbir ba-jo el siguiente huracán o permanecer en pie.Son resultados muy distintos, que sólo de-penden de lo bien o mal que se hayan jugadolas cartas.

¿Cómo sobrevivir? Los humanos, tras siglosde investigación, hemos llegado a nuestraspropias conclusiones. Los árboles lo descu-brieron mucho antes que nosotros, hace mi-llones de años. De hecho, nos lo enseñan ca-da día si queremos escucharles y observarles.Es la selección natural. Sólo el mejor sobrevi-ve. Y ellos, tras muchos milenios de historia,siguen aquí, por mucho tiempo.José Manuel Cabrero. Director de Cátedra Madera

12 USO DE LA MADERA

LOS ÁRBOLES SON CAPACES DE GRANDES ALARDES ESTRUCTURALES EL ÁRBOL AUMENTA SU DIÁMETRO PARA AUMENTAR ELÁREA DE REPARTO DE TENSIONES