LA MADERA

1. INTRODUCCIN

La madera es un material renovable que el hombre ha utilizado desde tiempos remotos para diferentes fines: Elaboracin de herramientas, utensilios, muebles, etc., fue el primer material de construccin trabajado por el hombre, que le proporcion proteccin. En Colombia, como en el resto del mundo, la madera se ha utilizado desde la prehistoria; se tomaba de las zonas perifricas de los asentamientos, y serva para confeccionar utensilios, herramientas, elementos constructivos de puentes, templos y tumbas.

En la poca Colonial se utiliz en gran cantidad de viviendas, construccin de conventos y museos, especialmente en pisos, muros, armaduras para techos y en obras complementarias como barandas, cornisas, rejas, ventanas y puertas.

En la poca republicana se diferencian dos perodos: en el primero se utiliz la madera como parte integral de la construccin en combinacin con el adobe y el bahareque, logrndose viviendas que an existen; en el otro perodo se utilizaron otros materiales como el concreto y el ladrillo, la madera slo para ventanas, puertas y pisos.

En la poca actual, el uso de la madera en la construccin se reduce a l fabricacin de viviendas rsticas y temporales de poco valor; eso si se emplea en formaletera, puertas, ventanas, muebles y pisos; los avances tecnolgicos para su procesamiento han desarrollado tcnicas de secado y preservacin que contrarrestan sus desventajas y permiten el uso con un alto grado de confiabilidad como sucede en pases de alta vocacin maderera tales como Estados Unidos y Canad.

El actual dficit de vivienda en pases cubiertos de bosques como Colombia, Ecuador y en general los de la regin Andina hace que la madera constituya una alternativa de construccin, mxime si se considera adems del potencial maderero de estos pases, las excelentes caractersticas fsicas ymecnicas de sus especies nativas.

En Colombia existen aproximadamente 36 millones de hectreas de bosques naturales, caracterizados por la diversidad de especies.

2. CARACTERSTICAS

La madera es un material que se caracteriza por ser:

a) Higroscpico: porque es capaz de perder o ganar humedad para ponerse en equilibrio con el medio ambiente.

b) Heterogneo: por clulas de diferentes tamaos y grosores, las propiedades varan de un rbol a otro de la misma especie y a lo largo de un mismo tronco.

c) Anisotrpico: Las propiedades fsicas, mecnicas y de trabajabilidad son diferentes segn el plano considerado.

d) Biodegradable: Puede ser atacado por hongos e insectos. La magnitud del dao depende de las caractersticas de madurez y del grado de proteccin que se le de.

e) Combustible: Por su composicin qumica arde fcilmente.

f) Deformable: Cuando est sometido a carga y cuando sta acta en forma permanente la deformacin es irreversible.

g) Fcil de trabajar, lo que permite diversidad de usos con poco gasto de energa.

3. VENTAJAS

La madera es un material que se encuentra en grandes cantidades y repartido en casi toda la Tierra, es renovable y sus propiedades vienen impuestas por la naturaleza. Como elemento vivo, los rboles mejoran el medio, y al enriquecer el aire con oxgeno, suavizan los efectos climticos; previenen la erosin; protegen las cuencas y conservan el agua. Como material, la madera tiene ventajas que la ponen a competir con otros materiales:

a) Tiene un amplio rango de pesos especficos.b) Puede drsele cualquier forma.c) A igualdad de peso es el material mas resistente a los esfuerzos.d) Presenta gran variedad de texturas y colores.e) Si se usa correctamente puede durar indefinidamente.f) Compite con otros materiales en costo.g) Necesita menos mano de obra.h) Es un material renovable.

4. CLASIFICACIN Y ESTRUCTURA

La madera es un material biolgico de origen vegetal. Cuando forma parte del tronco de los rboles sirve para transportar el agua y las sustancias nutritivas del suelo hacia las hojas, da soporte a las ramas que forman la copa y fija las sustancias de reserva almacenando los productos transformados en las hojas.Botnicamente, los rboles son plantas dotadas normalmente de un slo tallo leoso (el tronco) y el follaje sostenido por las ramas leosas. La mayora de las especies de rboles son plantas gimnospermas y angiospermas, pero abundan mas las pertenecientes a las angiospermas; estas plantas son conocidas comnmente como "superiores" y se distinguen de las inferiores por el desarrollo de semillas.

Gimnospermas: Comprende unas 600 especies agrupadas en 47 gneros. De las 5 rdenes vigentes de las gimnospermas el nico que tiene inters a nivel comercial es el de las coniferas o resinosas; dentro de este orden estn los pinos con mas de 80 variedades, el abeto, el ciprs, el cedro, etc. La caracterstica mas importante de las gimnospermas es que su semilla se encuentra "desnuda", es decir, no est encerrada en un ovario.

Angiospermas: Sus semillas estn encerradas en una envoltura tubular llamada ovario. Las angiospermas predominan hoy en la vegetacin de la Tierra, y se han adaptado hasta lograr la supervivencia en cualquier hbitat. Las angiospermas a su vez se dividen en dicotiledneas y monocotiledneas. Dicotiledneas: Existen mas de 250.000 especies y comprenden un grupo muy heterogneo que incluye plantas herbceas, lianas, arbustos y rboles. Las rdenes maderables se les conoce comercialmente como Frondosas o Latifoliadas y entre ellas se encuentran el roble, el nogal, la haya, la acacia, el sauce, el eucalipto, el chanul, el otobo, etc.

Monocotiledneas: Se les llama as porque sus semillas tienen un slo cotiledn; crecen en estado silvestre en todo el mundo. El corazn del tronco de un "rbol" monocotiledneo es normalmente una masa esponjosa y fibrosa de tejido y no madera dura. Los troncos de las palmeras constituyen una excepcin por tener el corazn mas duro. Se dice entonces, que sus troncos no pueden ser aserrados en secciones de tipo normal como tablas, tablones, etc. Se utilizan frecuentemente para postes y vigas pero en su forma original. En este grupo encontramos la guadua, la chonta, la caabrava, etc.

Estructura macroscpica Si se realiza un corte transversal en el tronco de un rbol gimnospermo y dicotiledneo, se observarn en su orden las siguientes partes a partir de la mdula o parte central del tronco y envolvindola el xilema o estructura leosa, el cambium, el floema y la corteza.

FIGURA No.14. ESTRUCTURA MACROSCPICA

MDULA: Puede ser de seccin circular, poligonal o estrellada y puede variar de 1 a 15 mm segn las especies. Esta constituida por un tejido flojo o poroso, lo cual disminuye de dimetro a medida que envejece el rbol. XILEMA: Est conformado por los anillos de crecimiento y los radios medulares.Los anillos de crecimiento son una serie de anillos cilindricos, concntricos, nacidos en la capa generatriz o cambium. En zonas en las cuales las estaciones son bien marcadas todos los rboles tienen anillos bien definidos. En las zonas tropicales, en donde las estaciones no son muy marcadas, los anillos de crecimiento no siempre se distinguen claramente debido al crecimiento casi continuo del rbol.

Los radios medulares son lneas que van desde el interior hacia el exterior del rbol, siguiendo la direccin de los radios del crculo definido por el tronco, formando el sistema transversal del tronco. Los radios estn constituidos por clulas parenquimticas, es por ello que son lneas dbiles de la madera y durante el secado se producen grietas a lo largo de ellas. Adems el xilema est constituido por: La Albura, que es un conjunto de clulas vivas y el Duramen que es un conjunto de clulasmuertas o inactivas .En una seccin transversal de un tronco de un rbol procedente de climas templados, la albura se manifiesta como la capa mas clara y exterior, que posee clulas parenquimticas vivas, traqueidas y vasos, as como fibras. Mientras que las clulas del duramen se manifiesta como la capa mas oscura e interior y en su mayora son clulas no conductoras y no almacenadoras.

Las clulas parenquimticas de la albura recin formada suelen vivir varios aos, al envejecer la albura, y convertirse/en duramen, las paredes de sus clulas sufren un cambio qumico y se hacen mas oscuras y densas.El duramen contiene adems menos humedad que la albura, sus clulas se llenan a menudo con inclusiones como taninos, resinas, colorantes, aceites, gomas y sales minerales. Las alteraciones de las paredes celulares y esas inclusiones dan a la madera su alto grado de pulimento.

Los taninos actan como antibitico protector: Cuanto mas tanino hay en el duramen, mas probabilidades de duracin tiene ste; as ocurre, por ejemplo con la caoba y el bano. En algunas especies no se desarrolla duramen, razn por la que algunos rboles, como lamos y sauces tengan tendencia a ahuecarse cuando envejecen. Mientras que el grosor del duramen aumenta con el crecimiento del dimetro del tronco, el espesor de la albura sigue siendo prcticamente constante.

CAMBIUM: Se forma por diferenciacin de las clulas del xilema primario y floema primario y sus clulas son aplanadas y de forma de ladrillo y constituye la madera.El cambium puede ser fascicular o interfascicular, segn se organice dentro de los paquetes o entre dos paquetes vasculares, respectivamente. El cambium forma hacia afuera floema secundario o liber y xilema secundario o leo, hacia adentro, razn por la cual es llamado tambin cambium "Diplerico"; esto se traduce en un aumento de dimetro del tronco.

FLOEMA: Es la parte interior o parte joven de la corteza, y es la porcin de tejidos encargada del transporte de agua y alimentos elaborados en las hojas. Cuando las clulas del floema pierden actividad, los tejidos mueren y pasan a formar parte de la corteza exterior.

LA CORTEZA O CORTEX: Tambin llamada cilindro cortical, la corteza propiamente dicha o corteza externa que envuelve el tronco tiene como misin la de proteger y aislar los tejidos del rbol de los agentes atmosfricos y evitar la prdida de agua de los tejidos internos. La corteza siempre es impermeable.Estructura microscpica La madera est constituida por distintas clulas unidas entre si fuertemente en apretados haces, los cuales forman el tejido leoso del rbol y son las siguientes:

LAS TRAQUEIDAS: Constituye la mayor parte de las fibras de las coniferas. Permiten la de savia entre clula y clula porque se hallan en pares en las paredes adyacentes de stas.

LOS VASOS: Son caractersticos de las maderas latifoliadas, son de forma tubuliforme. La comunicacin de dos vasos adyacentes a una clula fibrosa, se logra a travs de parejas de poros en sus paredes en contacto.

LAS CLULAS DE SOSTN O FIBROSAS: Constituye la mayor parte del tejido leoso en las maderas latifoliadas y son muy parecidas a las traqueidas. Su funcin principal es la de soporte mecnico del tronco. Estas clulas tambin se llaman Esclernquima.

LAS CLULAS DE PARENQUIMA: Son alargadas y de paredes delgadas. Sirven principalmente para la acumulacin de sustancias de reserva.Esta compleja organizacin estructural hace de la madera un material anistropo, con propiedades diferentes en sus tres planos normales de corte (longitudinal, radial y tangencial), que la convierten en un elemento muy particular y con propiedades diferentes a otros materiales tradicionalmente empleadosen la construccin.Las clulas que conforman las distintas maderas son en su mayora alargadas, ahusadas y huecas de ah su naturaleza porosa. Estas cumplen distintas funciones en el rbol vivo, variando por lo tanto en su aspecto y conformacin. Esta diferencia en la composicin celular de los rboles permite agrupar las diversas especies maderables en dos grandes clases: Unas comnmente llamadas maderas blandas que corresponden a las CONIFERAS y otras comnmente llamadas maderas duras que corresponden a las LATIFOLIADAS.

COMPONENTES QUMICOS DE LA MADERALa madera contiene aproximadamente un 10% de carbono, 43% de oxgeno, 6.1% de hidrgeno, de 0.1% a 0.2% de nitrgeno y de 0.2% a 0.7% de cenizas. Los principales componentes qumicos de la madera son de 40 a 60% de celulosa, de 22% al 30% de lignina, y de 12% a 22% de hemicelulosa.La celulosa es la principal sustancia de sostn por su elevada resistencia y tenacidad al igual que los hidratos de carbono afnes que lo acompaan, llamada hermicelulosa; este par de componentes reciben el nombre de Holocelulosa, y equivalen del 62% al 82% de los componentes de la madera.La lignina es la sustancia que produce la lignificacin de los tejidos del duramen y su principal papel es el de cementacin.La descripcin de la madera se da mediante los siguientes planos de corte, esquematizados en la figura No.5

FIGURA No. 15. DISTINTOS PLANOS DE LA MADERA

a) Seccin Transversal: Es el corte practicado perpendicularmente al eje principal.b) Seccin Longitudinal: Es el corte paralelo al eje del tronco. El corte longitudinal puede ser: Radial: Si el corte longitudinal se hace paralelo a los radios desde la corteza hasta la mdula. Tangencial: Si el corte longitudinal sigue la direccin perpendicular a los radios o tangente a los anillos de crecimiento.

5. CARACTERSTICAS FSICAS

a) COLOR: Originado por la presencia de sustancias colorantes y otros compuestos secundarios.Tiene importancia en la diferenciacin de la madera y sirve como indicador de su durabilidad. En general, puede decirse que las maderas mas durables y resistentes son aquellas de color oscuro.

b) OLOR: Producido por sustancias voltiles como resinas y aceites que en ciertas especies producen olores caractersticos.

c) TEXTURA: Se refiere al tamao anatmico, tiene importancia en el acabado.

d) VETEADO: Son figuras formadas en la superficie de la madera, debidas a la disposicin, tamao, forma, color y abundancia de los distintos elementos. Sirve para la diferenciacin y uso de la madera.

e) ORIENTACIN DE LA FIBRA O GRANO: La diferente disposicin que siguen los elementos leosos longitudinales, es de gran importancia para la trabajabilidad y el comportamiento estructural.

f) HUMEDAD: la primera caracterstica que debe tenerse en cuenta en la madera, pues de ella dependen otras caractersticas fsicas y mecnicas.Un rbol recin cortado contiene gran cantidad de agua, la cantidad vara segn la poca del ao, la regin de procedencia y la especie forestal. Las maderas livianas por ser mas porosas contienen unamayor cantidad de agua, as mismo la albura conformada por clulas cuya misin es la conduccin de agua, presenta una humedad mayor que el duramen.El agua contenida en la madera se encuentra bajo diferentes formas: el agua libre, el agua higroscpica y el agua de constitucin.

AGUA LIBRE: ocupa las cavidades celulares. La cantidad de agua libre que puede contener una madera est limitada por su volumen de poros.Al iniciarse el secado el agua se va perdiendo fcilmente por evaporacin, pues la retienen por fuerzas capilares muy dbiles.

AGUA HIGROSCOPICA: Llamada tambin agua de saturacin, fija o de inhibicin, se encuentra en las paredes celulares. El agua higroscpica se pierde una vez se ha perdido el agua libre, pero la prdida de humedad ocurre con mas lentitud hasta llegar a un estado de equilibrio higroscpico con el medio ambiente circundante. Para la mayora de las especies el "equilibrio higroscpico" est entre el 12 y el 18% de contenido de humedad segn el lugar donde se realiza el secado al aire.La madera seca al aire slo puede alcanzar estos valores de humedad de equilibrio; si se quiere valores menores debe secarse al horno. La totalidad del agua higroscpica se pierde cuando la madera se seca hasta peso constante, a una temperatura de 103+2 C , as se pierde la totalidad del agua libre y la del agua higroscpica.

AGUA DE CONSTITUCIN: hace parte de la estructura molecular de la madera y no puede ser extrada sin destruir la madera por combustin. Segn el contenido de humedad la madera puede atravesar los siguientes estados:

Madera Verde: ha perdido parte del agua libre y su humedad natural est por encima del punto de saturacin de las fibras (PSF).

Madera en el punto de saturacin de las fibras: ha perdido la totalidad del agua libre y empieza a perder parte del agua higroscpica. El punto o zona de saturacin de las fibras corresponde a un contenido de humedad entre el 21% y el 32%. Cuando la madera ha alcanzado esta condicin sus paredes celulares estn completamente saturadas pero sus cavidades estn vacas.Durante esta fase de secado, la madera no experimenta cambios dimensionales ni alteraciones en sus propiedades mecnicas. Por este motivo es muy importante el PSF desde el punto de vista fsicomecnico y de algunas propiedades elctricas de la madera.

Madera en equilibrio higroscpico: Cuando ha perdido la totalidad del agua libre y empieza a perder agua higroscpica hasta llegar a equilibrio con la humedad relativa del medio ambiente.Para la mayora de las maderas el equilibrio higroscpico est entre el 12% y el 18% de contenidode humedad depende de la humedad del lugar donde se realiza el secado. Una madera seca al aire slo puede alcanzar estos contenidos de humedad.

Madera en estado anhidro o seca: Es aquella que ha perdido la totalidad del agua libre y la higroscpica, se obtiene cuando la madera se seca hasta peso constante a la temperatura de 103 + 2 C.Determinacin del contenido de humedad de la madera Como ya se dijo antes, la madera se considera seca cuando al secarla a una temperatura de 103 + 2C alcanza peso constante.El contenido de humedad (CH) se define como el peso de la cantidad de agua presente en una pieza de madera.

Cuando el CH < PSF la madera sufre cambios dimensionales y vara sus propiedades mecnicas. Para efectos de comercializacin, industrializacin y uso, la madera se clasifica en funcin de su contenido de humedad de ia siguiente forma:

La norma NTC 206 establece la forma de determinar el contenido de humedad de la madera por secado en el horno. Es el mtodo mas exacto; su xito depende de la correcta seleccin de las muestras las cuales deben ser representativas del lote.Las muestras deben tomarse cortando de la tabla o pieza un listn transversal de 15 a 20 cm de espesor en la direccin del grano y a una distancia de por lo menos 50 cm del extremo de la pieza donde el contenido de humedad puede ser menor; las muestras deben estar sanas y libres de defectos y las herramientas para el corte bien afiladas para evitar perdidas de humedad por recalentamiento de las superficies de corte.

Las principales desventajas de este mtodo son, por un parte el perodo de tiempo necesario para obtener el peso constante entre 20 y 60 horas y por otra, la pieza debe ser parcialmente destruida para obtener las muestras.

Otros mtodos para determinar el contenido de humedad de la madera, son: medidores de resistencia elctrica, medidores de radio frecuencia y medidores de capacitancia.

El medidor de resistencia elctrica funciona basndose en la resistencia elctrica que vara proporcionalmente con la humedad de la madera. Es mas o menos exacto para un rango de contenido de humedad entre 7% y 30%. El aparato tiene dos electrodos en forma de punzn que se introducen a una profundidad igual a la mitad del espesor de la tabla, y la resistividad media nos indica el contenido de humedad.

El medidor de radio frecuencia funciona, como su nombre lo indica, en base a radio frecuencias y tiene las mismas caractersticas del medidor de capacitancia.

El medidor de capacitancia, basado en las propiedades dielctricas de la madera, es mas o menos exacto para un contenido de humedad entre 0 y 30%. Este medidor no utiliza agujas; funciona por contacto directo con la superficie de la madera, y por lo tanto puede utilizarse sin ningn temor en maderas pintadas o lacadas.Al emplear cualquiera de los tres mtodos, se deben tomar medidas del contenido de humedad en diferentes partes de la tabla y obtener un promedio.

g) CAMBIOS DIMENSIONALES: Los cambios dimensionales se deben a la prdida o ganancia de agua higroscpica fenmeno que se presenta por el carcter higroscpico de la madera, la prdida de agua libre no origina ningn cambio en las dimensiones de la madera.

La madera, cuyo contenido de humedad est por debajo del punto de saturacin de las fibras se hincha en contacto con la humedad, hasta llegar a ese punto; a partir de all no aumenta ms sus dimensiones aunque siga absorbiendo ms agua porque el agua libre se va ubicando en las cavidades de la clula. Ver grfica No. 15.

Siendo la madera un material anisotrpico, la hinchazn o contraccin en las tres direcciones u orientaciones no es la misma.La contraccin longitudinal desde la condicin de verde a seca en horno, es mayor en maderas jvenes.Se ha encontrado adems, que para una misma especie la contraccin longitudinal vara inversamente con la densidad. E las coniferas de rpido crecimiento la contraccin longitudinal es muy alta. La contraccin tangencial est entre 3,5% a 15% y la contraccin radial est entre 2.4% a 11%.La diferencia entre las variaciones dimensionales radiales y tangenciales, tal como se aprecia en la figura No. 16 es la causa de los alabeos y cambios de forma de las piezas de madera cortadas de un tronco hmedo; por lo tanto, la mejor forma de cortar un tronco es en el sentido radial, pero no es usualhacerlo porque se desperdicia mucho material.Segn la relacin entre las variaciones dimensionales, tangencial/radial, se puede indicar el comportamiento de la madera as:

Los cambios dimensionales son mayores en la albura que en el duramen, lo cual origina tensiones por desecacin que se traducen en grietas.

La hinchazn o contraccin lineal de una pieza de madera cuando su contenido de humedad vara de seco al horno al punto de saturacin de las fibras, se calcula con la siguiente frmula:

V1 = Volumen de la probeta de madera verde o saturada la cual se obtiene despus de sumergirla en agua durante 48 horas.

V3 = Volumen de la misma probeta en estado anhidro o seco, el cual se obtiene despus de secarla hasta peso constante a una temperatura de 103 + 2C.El coeficiente de contraccin volumtrico (K), para fines prcticos, se considera como una funcin lineal del contenido de humedad e indica la variacin del volumen por cada 1% que vara la humedad.

h) DUREZA: La dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, al rayado y a los clavos. Depende de la densidad, edad, estructura, sentido de aplicacin del esfuerzo, y parte del tronco a la cual pertenece el elemento.Por la dureza de las maderas se pueden clasificar en:

Muy duras, como el Ebano, Encina y Tejo, etc.

Bastante duras, como el Roble, Fresno, Acacia, Almendro, etc

Algo duras, como el Castao, Nogal, algunas especies de pino, etc.

Muy blandas, como el Tilo, el Balso, Alamo, etc.

La dureza est estrechamente relacionada con el trabajo que se ejecuta en la madera, bien sea a mano o mecnicamente; hay una relacin directa entre la dureza y la dificultad para realizar este trabajo. Existe adems una relacin entre la dureza y la densidad, en general las maderas mas pesadasson las mas duras. Hay poca diferencia entre la dureza determinada entre las secciones radiales y tangenciales, pero la dureza determinada en la seccin transversal es mayor, como tambin es mayor la dureza del duramen que la de la albura, y la de la madera vieja que la de la joven.

i) HENDEBILIDAD: Es la propiedad que tiene la madera de ser separada por cortes en el sentido de la fibra. El astillado es mas comn en el sentido de los radios por facilitarlo los radios medulares.Son mas hendibles las maderas mas duras y densas, que carezcan de nudos, con fibras rectas.

j) CONDUCTIVIDAD TRMICA: Si tenemos en cuenta la estructura anatmica de la madera con sus numerosas cavidades, se puede ver que la madera es un mal conductor del calor.La conductividad trmica vara con la especie, la densidad y el contenido de humedad; se puede decir en general, que la madera hmeda transmite mejor el calor que la madera seca, que la madera ligera es mejor aislante que la pesada y que la transmisin es mejor en la direccin longitudinal que en la direccin radial o tangencial.La madera cambia de dimensiones cuando sufre variaciones de temperatura, y como material anisotrpico posee valores diferentes de dilatacin trmica en las tres direcciones. La dilatacin tangencial y la radial aumentan con la densidad. Siendo la tangencial mayor que la radial. La dilatacin longitudinal no depende de la densidad pero vara con las especies.Sin embargo, estas dilataciones no suelen notarse ya que una elevacin de temperatura determina una disminucin en el contenido de humedad y en consecuencia una contraccin que contrarresta la expansin por dilatacin.

TRANSMISIN Y ABSORCIN DEL SONIDO

Una de las principales ventajas de la madera es su capacidad para absorber vibraciones producidas por las ondas sonoras. Esta propiedad est ntimamente ligada con su estructura anatmica y su densidad. A menor densidad corresponde una mayor absorcin del sonido.

1) PROPIEDADES QUMICAS

Para determinar las propiedades qumicas de la madera, analizaremos su comportamiento en diferentes ambientes.

a) COMPORTAMIENTO ANTE EL FUEGO: La madera en general es un material combustible.La madera pesada prende entre 300 y 400C; inicialmente la combustin es rpida y luego la rata de avance se estabiliza dependiendo de la humedad y de la forma de las estructuras; las superficies planas son mucho mas resistentes al fuego.La descomposicin de la madera sometida a temperatura creciente sigue las siguientes fases: A 95C se evapora el agua de saturacin. Entre los 95C y 150C, se volatizan los materiales extraos o gases. Entre 150 y 205C, tostamiento y desprendimiento ligero de gases inflamables sin arder. Entre 205 y 372C, carbonizacin con desprendimiento de gases en mayor cantidad; iniciacin de brasas e inflamacin a los 275C. Entre 375 y 510C emisin rpida de gases inflamables y transformacin del carbn en brasas. En una pieza de madera despus de un incendio se puede observar una capa de carbn en el exterior, que recubre la parte central intacta. La resistencia mecnica del carbn es nula, pero la parte central conserva sus propiedades originales.Por lo anterior, la reduccin de resistencia de una pieza de madera despus de un incendio se debe a la disminucin de su seccin til.El espesor de la capa de carbn depende de la especie vegetal, de la duracin y de la intensidad del fuego. La velocidad con que se quema cada especie est bien definida. Dado el caso, en que se requiera de una hora para evacuar las personas y luchar contra el incendio y si es conocida la especie de la madera, bastar con agregar a cada dimensin de la seccin til, un valor igual o mayor al de la velocidad de combustin de la madera.La madera puede ser protegida contra la accin del fuego con productos ignfugos; as tratada no extender las llamas y no contribuir a su propia combustin; se carbonizar y si contina expuesta a altas temperaturas se destruir.

Los principales productos ignfugos son: El fosfato amnico, el cido brico, el cloruro amnico, el fosfato monoamnico, el cloruro de zinc y combinacin de stos productos.La madera tambin se puede proteger del fuego recubriendo las construcciones, ya terminadas o en uso, con pinturas a base de silicatos solubles en agua, resinas de rea, carbohidratos y emulsiones polivinlicas. Las capas deben ser gruesas.

b) COMPORTAMIENTO DE LA MADERA ANTE EL AIRE, LA LUZ Y EL AGUA:

La madera es qumicamente estable en ambientes constantes. Por eso su resistencia a la corrosin es considerable y su duracin en sitios cerrados y secos o sumergida en el agua es muy larga, siempre y cuando se la proteja contra agentes biticos xilfagos.

Cuando el medio no es constante, es decir, cuando existen cambios de humedad y sequedad, las superficies expuestas de la madera presentan pequeas hendiduras y fisuras que se pueden convertir con el tiempo en grandes grietas; por lo tanto el deterioro causado por la accin atmosfrica se debeprincipalmente a la variacin de sus capas superficiales con tensiones alternadas de compresin y traccin que producen la desintegracin de esas capas, facilitando a su vez la invasin de los hongos.

Para lograr una buena resistencia a los cambios externos y rpidos de humedad de las capas superficiales se recomienda impregnarlas con pinturas o sustancias hidrfugas. Las maderas pesadas y de duramen bien marcado son muy duraderas.

La madera bajo la accin de la luz, se comporta bien si est en grandes piezas, en lminas de pequeo espesor son atacadas fuertemente. Cuando la luz es rica en rayos ultravioleta cambia el color de la madera, dndole un tono tostado o grisceo. La meteorizacin de la madera por la accin de los agentes atmosfricos, aumenta con la intensidad y duracin de la luz, con la magnitud de los cambios de temperatura y humedad y con la velocidad del viento.

c) COMPORTAMIENTO EN AMBIENTES CIDOS: La madera es un material muy resistente a los cidos y nicamente empiezan a destruir sus fibras cuando tienen un PH menor o igual a 2; la hinchazn en ambientes cidos es menor que con el agua.

La madera es poco resistente a algunos cidos, dentro de los cuales podemos nombrar: el cido crmico y el cloruro de zinc; por eso no se recomiendan preservadores a base de estas sustancias, pues si la madera pierde mucha humedad y acrecientan su concentracin, terminan por destruirla

La madera tiene una alta resistencia a los siguientes cidos: cido actico, carbnico, ctrico, clorhdrico, fluorhdrico, ntrico al 5% fro, sulfrico al 6%, etc.

d) COMPORTAMIENTO EN AMBIENTES BSICOS O ALCALINOS: No es tan favorable como frente a los cidos. En ambientes hasta con un PH menor que 11 no se desarrolla una corrosin importante y por el contrario contribuye a proteger la madera de los hongos. La maderas conferas resisten mejor los ambientes alcalinos que las latifoliadas. Las maderas en ambientes alcalinos sufren una hinchazn mayor que con el agua.

e) COMPORTAMIENTO EN AMBIENTES SALINOS: Las sales neutras no ejercen ninguna accin perjudicial en la madera, por eso sus soluciones son muy utilizadas como preservadores.La madera se comporta muy bien con las siguientes sales: Agua de mar, alumbre, cloruro de aluminio, sulfato de potasio, sulfato de aluminio, sulfato de cobre y soluciones de sales de sodio.La madera no resiste bien las siguientes sales: Solucin de sulfuro de sodio, carbonato de sodio, cloruro de magnesio y sales de hierro.

DURABILIDADLa durabilidad de la madera depende de las caractersticas del medio circundante y de la proteccin que se le haya dado.

La celulosa, compuesto principal de la madera, a temperatura ordinaria y al aire seco es inalterable, pero en ambientes hmedos se descompone tomando un color oscuro y perdiendo su resistencia.

La degradacin de la madera se debe en parte al ataque de organismos biolgicos destructores como los hongos y los insectos xilfagos, que en determinadas condiciones de temperatura, humedad y oxigenacin pueden invadir ciertos sectores de la madera.

Otro tipo de ataque es ocasionado por mohos y hongos, que aunque no destruyen las clulas se alimentan de las sustancias que contienen en su interior; stos organismos atacan a la madera cuando tiene una humedad superior al punto de saturacin de las fibras.

Para evitar el ataque de organismos biolgicos, cuando la madera no tiene durabilidad natural, se trata con la impregnacin de sustancias preservantes.La durabilidad natural de la madera depende de la especie y de la parte del tronco de donde ha sido extrada. Generalmente el duramen contiene sustancias txicas como las fenlicas que rechazan a los agentes biolgicos cuando quieren invadirlo; la albura en cambio, no tiene durabilidad natural.

PRESERVACIN: Se entiende por preservacin o inmunizacin de la madera, el proceso mediante el cual se aplica un producto qumico, capaz de protegerla contra el ataque de hongos e insectos. Los productos que se pueden utilizar son compuestos qumicos puros o mezcla de ellos; varan en naturaleza, eficiencia y costo. Por lo general son compuestos slidos que requieren de un solvente

para penetrar en la madera. En razn al solvente que necesitan pueden ser hidrosolubles y oleo solubles.Para aplicarlos existen dos formas: Sin presin y con presin.Los tratamientos sin presin se pueden hacer: Con brocha pero es slo un mantenimiento temporal; con atomizador el cual ofrece una mejor impregnacin; por inmersin en el preservante; y por ltimo el bao caliente y fro, consistente en sumergir la madera seca en baos alternados con preservante fro y caliente.En los tratamientos con presin, el preservante se aplica a la madera utilizando presiones distintas a la atmosfrica, en una autoclave.

2) PROPIEDADES MECNICAS

Se refieren a la resistencia que ofrece la madera a los diferentes esfuerzos de trabajo por la accin de cargas que actan sobre ella.

Para poder efectuar los clculos de una estructura es necesario conocer las propiedades mecnicas del material que se va a utilizar. La madera, a diferencia de otros materiales, por ser un elemento natural est sujeta a amplias variaciones, segn su especie, origen, lugar dentro del tronco, alteraciones y defectos, etc, que no es posible controlar y que tienen una gran importancia sobre sus propiedades mecnicas.

En el anlisis de las caractersticas mecnicas de la madera no se hace diferencia en el sentido radial y tangencial a pesar de que, aunque existe diferencia, no se considera por su poca magnitud y porque el material no se asierra diferenciando estas dos direcciones. Las propiedades mecnicas se especifican para la direccin longitudinal o paralela a la fibra y transversal o perpendicular al grano o fibra.

Las propiedades mecnicas se ven afectadas por:

a) Direccin de la fibra con respecto al lado largo de la pieza: Existe dentro de la madera una direccin privilegiada, la del eje axial o de crecimiento del rbol, de una gran resistencia a los esfuerzos por ser estos paralelos a las fibras y dos direcciones poco resistentes, perpendiculares a la anterior, situados en el plano transversal, las direcciones radial y transversal.b) La humedad de la madera: La humedad, al igual que el resto de las propiedades fsicas, tiene una gran influencia en las propiedades mecnicas de la madera. Cuando el porcentaje de humedad aumenta la resistencia mecnica disminuye, hasta llegar al punto de saturacin de las fibras a partir del cual las propiedades mecnicas permanecen constantes. El anterior comportamiento puede observarse en todos los ensayos a los cuales es sometida la madera, a excepcin del choque o impacto y la traccin perpendicular a la fibra.

En la grfica N 16

Este coeficiente de influencia de la humedad se determina experimentalmente para cada tipo de madera en muestras homogneas sacadas del mismo anillo de crecimiento del rbol.

c) La densidad: La densidad tiene gran importancia en la resistencia mecnica de la madera. En probetas pequeas se considera que la resistencia vara proporcionalmente con la densidad, esto es a mayor densidad mayor resistencia.

d) Temperatura: Influye en las propiedades mecnicas, si se aumenta la temperatura- hay disminucin en ellas. La madera expuesta por un tiempo prolongado a altas temperaturas sufre cambios irreversibles en sus propiedades.A un contenido de humedad constante y una variacin en la temperatura alrededor de 200C, lavariacin de las propiedades mecnicas es lineal y los cambios reversibles, pero cambios bruscos de temperatura, producen cambios irreversibles.

e) Tiempo de aplicacin de la carga: Mientras mas corto sea el tiempo de aplicacin de la carga, mayores son los esfuerzos de trabajo admisible, esto es, hay que multiplicar la carga de trabajo por un factor cada vez mas grande a medida que el tiempo disminuye.

Al cargar un elemento de madera por primera vez se presenta una deformacin elstica. Si la carga se mantiene, ocurre una deformacin adicional dependiendo del tiempo. Este fenmeno se denomina "Creep". Para algunas especies latifoliadas se ha encontrado que el incremento de la deformacin puede llegar a ser 2 3 veces la deformacin elstica inicial

f) Tensiones de crecimiento: Son los esfuerzos horizontales a los que es sometido el rbol durante su crecimiento; el viento, la excesiva pendiente del terreno y la luz en un slo sentido puede provocar fallas en el tronco que cicatrizan porque el rbol est vivo, pero que al cargar el elemento en la estructura su resistencia es baja por la falta de continuidad en las fibras o por falta de paralelismo.

g) Defectos en la madera: Algunos defectos de la madera, especialmente los nudos que son discontinuidades debidas al nacimiento y desarrollo de las ramas, afectan el comportamiento mecnico de la madera, especialmente cuando se encuentran en zonas de tensin; por lo tanto debe realizarse una inspeccin visual a las piezas de madera que se van a destinar a uso estructural.A continuacin estudiaremos las principales propiedades mecnicas de la madera, que ms interesan desde el punto de vista estructural:

h) Resistencia a la compresin paralela a la fibra: La madera presenta gran resistencia a los esfuerzos de compresin paralelos a sus fibras. Bajo la accin de un esfuerzo de compresin en el sentido axial, una pieza de madera se expande en su parte media; los haces de fibras, muestran tendencia a separarse en columnillas y luego a fallar individualmente; la rotura puede consistir en un agrietamiento longitudinal de la pieza que se arruina por pandeo de estas columnillas, o por un deslizamiento de la parte superior sobre la parte inferior, a lo largo de un plano mas o menos oblicuo sobre el eje de la pieza.Cuando se trata de elementos a escala natural, como en el caso de columnas, solamente aquellas con una relacin de esbeltez (longitud/ancho)