Propiedades de la madera

La madera es el segundo material más popular utilizado en la construcción, muebles, pisos y otros artículos. Aunque la piedra sigue reinando en la construcción de edificios, la madera ha experimentado recientemente un enorme aumento. Aquí hay algunos datos más fascinantes sobre la madera y sus diversas características mecánicas, químicas y físicas.

El color, el brillo, la textura, la macroestructura, el olor, la humedad, la contracción, las tensiones internas, el hinchamiento, el agrietamiento, la deformación, la densidad y la conductividad sonora-electro-térmica son algunas de las características físicas fundamentales de la madera. La apariencia de la madera está influenciada por su color, brillo, textura y macroestructura.

Las diferentes clases de madera vienen en varios colores, que van desde el blanco (álamo temblón, abeto) hasta el negro (ébano). La madera adquiere color a partir de los taninos, la resina y los pigmentos en las cavidades celulares. Bueno, en este artículo, discutiré todas las propiedades de la madera que incluyen las propiedades físicas, químicas, mecánicas, etc.

Propiedades de la madera

Las siguientes son las principales propiedades de la madera:

• Propiedades mecánicas
• Propiedades térmicas
• Propiedades eléctricas
• Propiedades acústicas
• Características sensoriales
• Densidad y gravedad específica
• Degradación
• Higroscopicidad
• Contracción e hinchazón

• Características sensoriales

El color, el brillo, el olor, el sabor, la textura, la veta, la figura, el peso y la dureza de la madera son ejemplos de propiedades sensoriales. Para fines de identificación u otros usos, estas características macroscópicas adicionales son útiles para describir una pieza de madera. Hay maderas en una amplia gama de colores, aunque la mayoría de las maderas son en tonos blancos y marrones. Otros colores incluyen amarillo, verde, rojo y prácticamente blanco puro. Dependiendo de las diferencias de color entre el duramen, la albura, la madera temprana, la madera tardía, los rayos y los canales de resina, las variaciones pueden ser visibles en una sola pieza de madera. La decoloración o tintura, así como la exposición prolongada al medio ambiente, pueden alterar el color natural. Las langostas negras, las langostas de miel y algunas especies tropicales son solo algunos ejemplos de maderas brillantes.

Algunas especies, como el abeto, el fresno, el tilo y el álamo, tienen un brillo natural que se nota especialmente en las superficies radiales. Debido a los compuestos volátiles que se encuentran en la madera, se producen olores y sabores. A veces son rasgos distintivos útiles, aunque son difíciles de articular. El término "textura" se refiere a qué tan uniformemente aparece una superficie de madera, típicamente transversal. Como en textura o grano grueso, fino o incluso, el grano se usa frecuentemente de manera intercambiable con textura. También se puede utilizar para describir la dirección de las piezas de madera, como recta, espiral u ondulada. A veces se usa la veta en lugar de una figura, como en el caso de la veta de plata en el roble. La figura hace referencia a patrones o diseños orgánicos sobre superficies de madera (normalmente radiales o tangenciales).

El peso y la dureza se consideran propiedades sensoriales en un sentido diagnóstico más que técnico; el peso se determina simplemente levantando la mano y la dureza se determina presionando con la uña del pulgar. Hay maderas más livianas y más pesadas que se pueden encontrar en los trópicos, con pesos que van desde 80 a 1300 kg por metro cúbico (5 a 80 libras por pie cúbico) para balsa y lignum vitae, respectivamente. Las maderas comunes de clima templado suelen tener un peso de entre 300 y 900 kg por metro cúbico (aproximadamente de 20 a 55 libras por pie cúbico) en condiciones de secado al aire.

Densidad y gravedad específica

La gravedad específica es la relación entre el peso o la masa de la madera y la del agua, mientras que la densidad es el peso o la masa de una unidad de volumen de madera. Debido a que 1 cc de agua pesa 1 gramo, la densidad promedio y la gravedad específica de la madera de abeto Douglas son 0,45 gramos por centímetro cúbico (g/cc), respectivamente, en el sistema métrico de medición. (Un gramo por centímetro cúbico, o aproximadamente 62,4 libras por pie cúbico, se expresa como peso por unidad de volumen). Dado que la madera es higroscópica, la cantidad de humedad afecta considerablemente tanto su peso como su volumen, lo que hace que determinar su densidad sea más difícil que para otras maderas. materiales El peso y el volumen se calculan con valores de humedad predeterminados para producir resultados similares.

El peso y el volumen se calculan con valores de humedad predeterminados para producir resultados similares. El peso seco al horno (casi poco contenido de humedad) y el volumen seco al horno o verde son los estándares (verde se refiere al contenido de humedad por encima del punto de saturación de la fibra, que promedia alrededor del 30 por ciento). Otras representaciones de la densidad, como las que se basan en el peso y el volumen secos al aire o en el peso y el volumen de la madera verde, son menos precisas pero tienen ciertas aplicaciones prácticas, como en el transporte de madera.

Higroscopicidad

Si entra en contacto con el agua, la madera puede absorberla como líquido o como vapor del aire. El agua es el líquido o gas más importante que la madera puede absorber, a pesar de esto. La madera siempre incluye humedad debido a su naturaleza higroscópica, ya sea un componente del árbol vivo o un material. (Los términos agua y humedad se usan indistintamente aquí). La humedad tiene un impacto en todos los aspectos de la madera, aunque se debe resaltar que solo la humedad que se encuentra en las paredes celulares es significativa; la humedad que se encuentra en las cavidades celulares hace poco más que añadir peso.

Contracción e hinchazón

Cuando el nivel de humedad de la madera varía por debajo del punto de saturación de la fibra, se producen cambios dimensionales. La contracción y la hinchazón son causadas por la ganancia y pérdida de humedad, respectivamente. Estos cambios dimensionales son anisotrópicos, lo que significa que difieren en las direcciones axial, radial y tangencial. Aproximadamente 0,4 por ciento, 4 por ciento y 8 por ciento, respectivamente, son los valores de contracción promedio. La pérdida de volumen ronda el 12%, pero existen diferencias significativas entre especies. Estos números se proporcionan como un porcentaje de las dimensiones verdes y corresponden a las transformaciones de la condición verde a secado al horno. La estructura de la pared celular es la principal responsable del encogimiento y la hinchazón diferenciales en varias orientaciones de desarrollo.

La orientación de las microfibrillas en las capas de la pared celular secundaria se puede utilizar para explicar las variaciones entre las direcciones axial y lateral (radial y tangencial); sin embargo, no está claro por qué existen estas discrepancias en las direcciones radial y tangencial.

Degradación

Las bacterias, los hongos, los insectos, los barrenadores marinos, así como las variables ambientales, mecánicas, químicas y térmicas contribuyen a la destrucción de la madera. El aspecto, la estructura o la composición química de la madera pueden cambiar debido a la degradación, lo que puede afectar a los árboles, troncos o productos vivos. Estos cambios pueden ir desde una decoloración menor hasta transformaciones irreversibles que hacen que la madera pierda todo su valor. Como lo demuestran, por ejemplo, los muebles y otros artefactos de madera descubiertos en perfectas condiciones en las tumbas de los antiguos faraones egipcios, la madera puede durar cientos o miles de años (ver arte egipcio). Solo bajo la influencia de elementos externos la madera se deteriora o se destruye.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas o de resistencia de la madera son signos de su capacidad para soportar fuerzas externas que podrían potencialmente tender a alterar su tamaño y forma. La cantidad y el método de aplicación de estas fuerzas, así como la densidad y el contenido de humedad de la madera, afectan la resistencia a esas fuerzas. En la dirección axial, o paralela a la fibra, las características de resistencia de la madera son notablemente diferentes de las que se encuentran a lo largo de la fibra (en dirección transversal).

La resistencia de la madera a tracción y compresión (medida en dirección axial y transversal), corte, hendidura, dureza, flexión estática y choque son algunas de sus características mecánicas (flexión por impacto y tenacidad). Las pruebas respectivas determinan las tensiones por unidad de área cargada (en el límite elástico y la carga máxima), así como otros criterios de resistencia, incluida la tenacidad, el módulo de ruptura y el módulo de elasticidad (una medida de rigidez). Las muestras pequeñas y transparentes que tienen una sección transversal de 2 x 2 cm o 2 x 2 pulgadas generalmente se usan para las pruebas.

Propiedades térmicas

Aunque la madera se expande y contrae con las variaciones de temperatura, la contracción y la hinchazón provocadas por los cambios en el contenido de humedad son alteraciones dimensionales mucho más significativas. Tales expansiones y contracciones relacionadas con la temperatura son típicamente insignificantes y no tienen consecuencias prácticas. Los controles de superficie solo pueden ocurrir a temperaturas inferiores a 0 °C (32 °F); Pueden producirse grietas por heladas en los árboles vivos debido a la contracción desigual de las capas exterior e interior.

En comparación con materiales como metales, mármol, vidrio y hormigón, la madera tiene una baja conductividad térmica (alta capacidad de aislamiento térmico). Las maderas ligeras y secas son aislantes superiores porque la conductividad térmica es más alta en la dirección axial y aumenta con la densidad y el contenido de humedad.

Propiedades eléctricas

El aislamiento eléctrico se puede encontrar en la madera secada al horno. Sin embargo, cuando aumenta el contenido de humedad, también aumenta la conductividad eléctrica, lo que hace que la madera saturada (madera con el mayor contenido de humedad) se comporte más como el agua. Es digno de mención cuán dramáticamente cae la resistencia eléctrica a medida que el contenido de humedad aumenta desde 0 hasta el punto en que las fibras se saturan. La resistencia eléctrica cae más de mil millones de veces en este rango, pero solo alrededor de 50 veces desde el punto de saturación de la fibra hasta el contenido de humedad más alto. La resistencia eléctrica de la madera no se ve afectada en su mayoría por otros parámetros, como la especie y la densidad; las variaciones entre especies están relacionadas con la química de los extractivos. La resistencia axial es aproximadamente la mitad de la resistencia transversal.

Las propiedades dieléctricas o mal conductoras de la madera también son importantes. La constante dieléctrica y el factor de potencia juegan un papel práctico en la fabricación de medidores eléctricos (capacidad y tipo de pérdida de potencia por radiofrecuencia) para medir el contenido de humedad de la madera, secar madera con corriente eléctrica (una posibilidad teórica, aunque actualmente no es una realidad) y pegar madera con corriente eléctrica de alta frecuencia. La polarización eléctrica (la aparición de cargas eléctricas opuestas en lados opuestos de una pieza) que ocurre cuando se aplica tensión mecánica hace que la madera muestre el efecto piezoeléctrico. Por el contrario, la madera experimenta deformaciones mecánicas cuando se expone a un campo eléctrico (cambios de tamaño).

Propiedades acústicas

La madera puede tanto crear sonido (al golpear directamente) como magnificar o desviar las ondas sonoras provenientes de otros objetos. Es un material especial para instrumentos musicales y otras aplicaciones acústicas debido a estos factores. El tamaño, la densidad, el contenido de humedad y el módulo elástico de la madera tienen un impacto en la frecuencia de vibración, que a su vez afecta el tono del sonido generado. La densidad y la elasticidad más altas reducen el contenido de humedad y las dimensiones más pequeñas contribuyen a producir sonidos más agudos.

Eso es todo por este artículo, donde se enumeran y explican las propiedades de la madera. Espero que obtenga mucho de la lectura, si es así, tenga la amabilidad de compartir con los demás. Gracias por leer, ¡nos vemos!