La madera: propiedades y estructura

La madera

La madera es la parte leñosa de los árboles, presentando características propias según el tipo de especie que se trate con una textura, dureza, color, durabilidad, resistencia, etc. Son muchos los usos que se le han dado a lo largo de la historia según las características de esta o según el fin que el ser humano a hecho de este material, así se ha usado para decoración, construcción, elementos y utensilios de la vida cotidiana…

Anatomía y estructura

Estructura macroscópica de la madera

La madera es una sustancia fibrosa y compleja que forman el tronco y las ramas de los árboles. Está formada por células que se unen entre sí formando una fibra leñosa por la superposición de vasos celulares comunicados entre sí, estas células se disponen en la dirección del eje del tronco creando un tejido leñoso, este tejido a su vez, está formado por un conjunto de haces leñosos.

Los tipos de tejido son: tejido tegumental o de defensa, tejido mecánico o de resistencia (para el crecimiento y el desarrollo) y tejido vascular conductor encargado de conducir la savia bruta o ascendente y la savia elaborada o descendente.

Este proceso es propio tanto de árboles como de arbustos y de plantas herbáceas que se caracterizan por un crecimiento leñoso.
Conforme se desarrolla la planta, sufre un proceso que se denomina de lignificación o lo que es lo mismo se enriquece la planta de lignina, que es una sustancia antiséptica y protectora.

Si realizamos un corte transversal al tronco de un árbol podemos observar las siguientes partes:

Corteza: es la parte más externa del árbol, formada por materia muerta de aspecto rugoso y resquebrajado son células muertas procedentes del cambium.
Líber o floema: es el tejido interior de la corteza con un aspecto muy similar aunque más blanda que la corteza y su función principal es el transporte de de la savia elaborada o descendente.

Cambium: es una capa fina de tejido vivo casi inapreciable a la vista que hacia adentro genera células del xilema y hacia fuera de floema.
Xilema o madera: es la capa más gruesa y la más interna su función es conducir la savia sin elaborar. Se compone de: los anillos de crecimiento, médula, radios medulares, albura y duramen.

- La albura: es la madera nueva es que transporta los nutrientes por ello está muy expuesta a los insectos. Con el tiempo sufre un proceso de duraminización convirtiéndose en el duramen.
- El duramen: es la madera vieja, es decir, la parte más antigua del tronco, que forma el fuste del árbol ocupando la mayor parte del tronco, es de color más oscuro y de mayor dureza ya que los poros que transportaban la savia quedan saturados con por diversos materiales. El duramen es la parte más apreciada por su dureza y por ser la más compacta.
- Anillos de crecimiento: son anillos que crecen de manera concéntrica al eje central del tronco,  visibles en un corte transversal. Su tamaño varía al igual que su color en función de la época del año en que se desarrollen siendo más claros en primavera y de vasos más anchos, y más oscuros en verano. Su anchura también varía según el lugar donde se desarrolle el árbol. Proporciona información muy valiosa sobre el desarrollo del árbol informándonos de estaciones secas o lluviosas y permite establecer un sistema de datación arqueológica denominado dendrocronología.

Estructura microscópica de la madera

Los tipos de células varían en coníferas y frondosas. En las coníferas son de tipo traqueida en casi el 90 % de las células en todos los tipos de coníferas  sus funciones son conductora y de sostén están orientadas en sentido longitudinal. El resto de células de las coníferas son de tipo parénquima (de forma rectangular en el eje transversal radial y su función es de almacenaje se disponen en el eje transversal radial) y células secretoras de los canales resiníferos (son de forma prismática y su función es segregar resina llevando a cabo una función de protección contra agentes patógenos).

La estructura celular en las frondosas es más compleja ya que existe mayor especialización entre unas y otras. La función conductora la realizan las células de tubo o vaso y la función de sostén la realizan las células fibrosas aunque existen traqueidas con la doble función de las coníferas. Otra diferencia de las frondosas es el tamaño de las células que raramente llegan a 2 mm. Los vasos constituyen entre el 5 y el 60 % del volumen de la madera formado por células dispuestas axialmente con la característica principal es que las paredes transversales están disueltas total o parcialmente, de forma que existe una comunicación entre una célula y la contigua.

Las fibras de tipo traqueida constituyen entre el 20 y el 70 % del total de la madera constituyen estas el tejido mayor de la madera de las frondosas.
Según el tipo de especie de árbol, las fibras pueden ser más o menos cortas que determina la veta de la madera.

Composición química de la madera

La madera está formada fundamentalmente por celulosa (40-50%), hemicelulosas (20-25%) y lignina (25-30%) en menor porcentaje: resinas, tanino y grasas.

Propiedades de la madera
- Las propiedades básicas de la madera son: anisotropía, higroscopicidad y polaridad.

Anisotropía: la madera tiene comportamientos distintos según las distintas direcciones que se consideren, al no ser un material homogéneo. Según las direcciones que se consideren reciben un nombre u otro los distintos planos:
Dirección axial: la del eje del árbol.
Dirección radial: la dirección en un corte perpendicular al eje del árbol.
Dirección tangencial: localizada también en la sección transversal pero tangente a los anillos de crecimiento.

Higroscopicidad: La madera sometida a las condiciones atmosféricas es capaz de perder humedad o de ganarla a esta capacidad de los cuerpos se conoce como higrocopicidad.
El punto de saturación de las fibras (PSF) o más exactamente, el punto de saturación de la pared celular, indica la máxima humedad que puede contener una madera sin que exista agua libre. Superado este punto no cojera agua sino es por inmersión.
Se define humedad de la madera (h) a la relación del peso del agua contenida en ella respecto al peso de la madera seca y se calcula de la siguiente manera:

h=Ph-Po/Po x 100 Ph representa el peso de la madera de que se trata.

Polaridad: la madera tiene carácter polar por ello tiene afinidad con sustancias que también tengan esta cualidad como el agua, el disolvente, el barniz, adhesivos, etc.

- Hinchazón y merma
Una de las propiedades de la madera es la cambiar de volumen cuando aumenta o disminuye cuando toma o cede agua.
- Densidad:
La densidad la podemos definir como el peso dividido entre el volumen. Como ya hemos explicado al ser un material poroso y anisotrópico debe considerarse el porcentaje de humedad al que se ha realizado la medición.
- Homogeneidad:
Hablamos de maderas homogéneas cuando su estructura y la composición de sus fibras son uniformes en cada una de sus partes como por ejemplo el peral el manzano, el tilo, arce, etc.
Son poco homogéneas la encina, el fresno el plátano con radios medulares muy desarrollados. También son poco homogéneas el abeto con anillos de crecimiento anual muy diferenciados entre la madera de primavera y de otoño.
- Inflamación y combustión:
La madera arde, eso es un hecho, lo que las hace ser utilizadas como biomasa pero también como un perjuicio en la construcción. Las maderas secas se encienden sometidas a temperaturas de 300 ºC.

Propiedades mecánicas.

La madera se comporta como un material viscolástico sometido a determinadas cargas.