Materiales y materias primas: Madera.

¿Cuál es la importancia de la madera en nuestra historia?

Usos históricos de la madera

• La madera ha sido utilizada desde épocas remotas como combustible y material de construcción, ejemplificada en lanzas prehistóricas, utensilios, esculturas egipcias y más.

• Es parte fundamental de muchas industrias y se utiliza para producir una variedad de objetos.

Composición y propiedades de la madera

• De la madera se obtiene celulosa, que representa el 95% del papel producido globalmente; también contiene agua y lignina, útil en fármacos veterinarios y plásticos biodegradables.

• La madera es un material biológico que forma parte sólida de árboles y arbustos, recubierta por corteza; se obtienen troncos, ramas y raíces para su uso.

Funciones biológicas de la madera

• En los árboles, la madera sostiene las ramas y transporta agua y nutrientes hacia las hojas; su naturaleza porosa le confiere alta resistencia relativa a su peso.

Simbolismo cultural del árbol

• Leyendas orientales sugieren que cada día nacen tantos árboles como personas; el árbol simboliza nacimiento y vida en diversas culturas.

• El valor simbólico del árbol puede ser anterior a su utilidad como recurso natural.

¿Cómo se forman los bosques?

Crecimiento natural vs. implantado

• Los árboles pueden crecer aislados o colectivamente formando bosques; estos pueden ser naturales o generados por el hombre con fines económicos o ambientales.

Explotación forestal sostenible

• La legislación busca erradicar prácticas extractivas no planificadas para promover una explotación sustentable con menor impacto ambiental.

Tipos de maderas y sus usos específicos

Propiedades específicas según tipo de madera

• Diferentes tipos de maderas tienen usos específicos; algunas son resistentes al agua mientras que otras no lo son sin tratamiento adecuado.

Ejemplos prácticos

• Maderas como roble o quebracho pueden durar siglos sumergidas, mientras que pinos requieren tratamientos químicos para resistir condiciones húmedas.

Crecimiento del árbol: procesos internos

Tipos de crecimiento

• El crecimiento primario ocurre en brotes extremos donde las células se dividen continuamente; el crecimiento secundario engrosa el tronco mediante capas cilíndricas finas.

Estructura interna del árbol

• La formación de madera avanza desde afuera hacia adentro; la corteza externa protege al árbol mientras que la interna distribuye productos elaborados por fotosíntesis.

Componentes clave dentro del tronco

Estructura funcional

• La corteza externa está compuesta por tejido muerto (corcho), mientras que la interna (líver), formada por tejido vivo, distribuye nutrientes elaborados durante fotosíntesis.

Albura: función vital

Propiedades y Composición de la Madera

Estructura y Composición de la Madera

• El duramen, parte interna de la madera, es fisiológicamente muerto y más oscuro debido a la acumulación de aceites esenciales, gomas, resinas y taninos.

• La madera está compuesta por células con paredes celulares finas que se endurecen por acumulación de celulosa (50%) y lignina (30%), además de otros productos orgánicos (20%).

Relación entre Madera y Sonido

• La madera se utiliza en instrumentos musicales; por ejemplo, los pianos tienen una tabla armónica que mejora el sonido gracias a las propiedades del material.

• Su elasticidad permite resonar con ondas sonoras, lo que hace que sea ideal para fabricar instrumentos y recubrir salas de conciertos.

Propiedades Físicas de la Madera

• Al secarse, la madera actúa como un excelente aislante térmico, eléctrico y acústico. Su brillo natural también le otorga un alto valor económico.

• Existen maderas densas como el quebracho e incienso, mientras que otras como el pino tienen menor densidad.

Homogeneidad y Plasticidad

• La homogeneidad se refiere a una estructura uniforme en las fibras; los pinos son homogéneos mientras que el freno no lo es.

• Una madera es plástica si puede doblarse sin recuperar su forma original al eliminar la fuerza aplicada.

Resistencia de la Madera

Tipos de Resistencia

• La dureza se relaciona con su resistencia a cuerpos extraños; maderas como mora amarilla e incienso son populares para pisos por esta característica.

• La resistencia a la atracción es crucial para elementos exteriores como columnas; soporta esfuerzos antes de desgarrarse.

Resistencia en Diferentes Direcciones

• En sentido longitudinal, la resistencia es 5 a 8 veces mayor que transversalmente.

• La resistencia a la flexión es importante para piezas delgadas; ocurre cuando se carga fuera de sus apoyos.

Aplicaciones Prácticas

• El lapacho negro tiene alta flexibilidad y tensión de rotura, lo cual lo hace difícil de quebrar.

• Es esencial considerar estas resistencias al trabajar con maderas en carpintería o construcción.

Cálculo y Consideraciones en Carpintería

Cálculo según Carga

• Las dimensiones deben calcularse según la carga que soportará cada pieza hecha con diferentes tipos de madera.

Resistencia a Decisiones

La Elasticidad y Propiedades de la Madera

Conceptos Fundamentales sobre la Elasticidad

• La elasticidad es la capacidad de la madera para recuperar sus dimensiones originales tras ser sometida a una carga de compresión.

• Maderas como el eucalipto y el fresno son altamente elásticas, lo que las hace ideales para artículos deportivos como palos de hockey y cricket.

Colores Naturales de la Madera

• Los colores blanco, verde, gris, amarillo y negro pueden ser tonos naturales de la madera, influenciados por diversos factores.

• La gama de colores en maderas varía desde el blanco del guatambú hasta el negro del guayúvira.

Propiedades Organolépticas

• El color y aroma son propiedades organolépticas importantes; en algunos casos, un mal olor puede llevar al descarte de una madera.

• La madera recién cortada emite un olor fuerte debido a la evaporación lenta de aceites y resinas.

Diseño y Belleza Natural

• La combinación de color, brillo, diseño y aroma contribuye a la belleza natural de la madera.

• Factores como los pigmentos celulares y el efecto del oxígeno influyen en el color y brillo natural.

Comportamiento ante Condiciones Ambientales

Reacción ante Humedad

• Las maderas reaccionan diferente según su entorno; por ejemplo, una puerta construida con idéntica técnica puede comportarse distinto en climas variados.

• La inestabilidad dimensional es un problema debido a que las maderas son higroscópicas: se expanden al absorber agua y se contraen al perderla.

Durabilidad Relacionada con el Medio Ambiente

• Algunas maderas como el roble pueden preservarse bien en ambientes húmedos, mientras que otras como el álamo se deterioran rápidamente.

Impacto Histórico en la Industria Maderera

Efectos de la Segunda Guerra Mundial

• Antes de la guerra, la industria maderera enfrentaba desafíos debido a sustitutos materiales; sin embargo, durante este periodo hubo un aumento significativo en su uso para construcción.

Avances Tecnológicos en Procesamiento

• Los avances tecnológicos mejoraron los procesos industriales relacionados con la madera. El acerrado fue uno de los primeros pasos hacia transformaciones mecánicas eficientes.

Máquinas Utilizadas para Acerrar Madera

Tipos de Sierras

• Existen diferentes tipos de sierras utilizadas para acerrar: circulares (simples o múltiples), cierras infinitas verticales o horizontales, entre otras.

Características Específicas

• Las sierras circulares permiten cortes paralelos pero tienen menor aprovechamiento. En contraste, las sierras infinitas ofrecen mayor precisión aunque requieren más potencia.

Métodos de Acerrado y Procesamiento de Madera

Tipos de Acerrado

• Existen diversos sistemas modernos de acerrado, destacando el corte tangencial que es simple y se realiza respecto a los anillos de crecimiento y radios lenosos.

• El corte radial intercepta los anillos y se utiliza solo por pedidos especiales. También hay un sistema que corta en planos paralelos al eje longitudinal del tronco, generando desperdicio.

• El acerrado en planos paralelos a la cortesa produce piezas finas con igual espesor, recomendado para mejorar la resistencia mecánica.

• El sistema de cortes simultáneos permite realizar múltiples cortes longitudinales en una sola operación, optimizando el proceso.

Proceso de Descortezado

• El descortezado es similar a pelar una manzana; aunque no siempre necesario, es crucial para ciertos usos industriales.

• Puede hacerse manual o mecánicamente y es esencial para madera destinada a conservación industrial o producción de pulpas para papel.

• La cortesa puede ser utilizada como combustible; su eliminación mejora la conservación de herramientas al eliminar materiales dañinos como arena o piedras.

• Además, el descortezado ayuda a controlar insectos que atacan la madera verde y permite aprovechar laterales del tronco para pasta celulósica.

Secado y Ventajas Asociadas

• En el secado se elimina agua, que puede representar hasta la mitad del peso total; tanto el secado como el descortezado pueden afectar las herramientas utilizadas.

• Aunque se puede usar madera verde en ciertas aplicaciones, el secado ofrece ventajas significativas: reduce peso, mejora estabilidad ante cambios de humedad y aumenta resistencia.

• La madera seca facilita operaciones como cepillado y aplicación de colas/pinturas; también mejora su resistencia frente a insectos dañinos.

Impacto Energético y Ambiental

• La utilización eficiente de madera contribuye al ahorro energético; comparativamente, su producción requiere menos energía que otros materiales como acero o aluminio.

• Para producir una tonelada de madera se requieren 430 kWh, mientras que 2700 kWh son necesarios para acero y 17000 kWh para aluminio.

Desafíos Ambientales

• La práctica ineficiente del uso de madera está afectando negativamente bosques y selvas debido a su quema ineficaz como fuente energética en regiones pobres.

• La tala indiscriminada para agricultura también impacta negativamente los ecosistemas forestales. Se argumenta que cosechar productos forestales sosteniblemente podría ser más rentable sin dañar los bosques.

Reflexiones sobre Materiales Sustitutos