INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHETUMAL

CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS DE MADERA

Unidad 1.-Recursos Forestales y Estructura de la Madera

Equipo “UNO” Luna Blanco David Alexis

Montejo Chan José Bartolo Ortiz Rodríguez Rodi Miriam

Pérez Solís Maximiliano Reyes Mejía César Yonuel

06/03/2015

La madera es una sustancia dura y fibrosa que forma el tronco y las ramas de los árboles.

Composición y Estructura de la Madera

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ÍNDICE

Introducción ....................................................................................................................................... 2

Composición de la madera ............................................................................................................. 3

Composición química ................................................................................................................... 3

Composición orgánica ................................................................................................................. 4

Estructura de la madera .................................................................................................................. 6

Características de la madera .......................................................................................................... 8

Clasificación de las maderas .......................................................................................................... 9

Maderas Blandas .......................................................................................................................... 9

Maderas Duras ............................................................................................................................. 9

En función del grado de humedad, tenemos: .......................................................................... 9

Proceso de obtención de la madera ............................................................................................ 10

Fuentes consultadas ...................................................................................................................... 14

Bibliográficas: .............................................................................................................................. 14

Referencias de internet: ............................................................................................................ 14

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Introducción

Desde hace varios años en México, se empezó a utilizar la madera como un

material de construcción, pero en estos tiempos no se tenía definido lo que es la

composición química, orgánica y sobre todo la estructura de la madera, puesto

que no se tenía conocimiento alguno sobre sus características.

Para el ingeniero, es muy importante que se estudien las características

mencionadas anteriormente, ya que un buen diseño depende de los materiales a

emplear, en este caso la madera por ser un material de origen orgánico, tiene que

tener un cuidado muy especial, pues de lo contrario el diseño será un proyecto sin

futuro es decir existirá una pérdida económica o en otras palabras se estaría

tirando el dinero a la basura.

Y bueno hablando de la madera específicamente, se puede decir que es un

material compuesto principalmente de celulosa y lignina, y es producida por los

árboles que cada año van creciendo formando lo que se conoce como nudos.

La madera en general está compuesta por varias partes: el cambium o corteza

exterior, y al interior la albura y el duramen. El duramen es la madera más vieja,

que se encuentra en la parte interior del tronco, mientras que la albura en la

madera más joven.

En el siguiente trabajo se presentan y se desglosa la composición química y

orgánica, al igual que la estructura, características, la obtención de la madera, así

como los tipos de cortes que se llevan a cabo en este material.

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Composición de la madera

La composición de la madera se encuentra clasificada en química y orgánica, a

continuación se describe en qué consisten estos dos tipos de composiciones.

Composición química

La composición química elemental de la madera es prácticamente idéntica en las

diferentes especies leñosas. Se puede generalizar que las maderas contienen

aproximadamente un 50% de carbono, 6% de hidrogeno y el 43% de oxígeno. El

1% restante está compuesto por Nitrógeno y elementos minerales.

Estos elementos químicos se agrupan en compuestos de sostén o armazón,

llamados holocelulosas; compuestos de cementación denominados lignina, y en

sustancias de impregnación tales como resinas, terpenas, ceras y otras sustancias

minerales.

Los diferentes compuestos mencionados se distribuyen en la madera tipo de la

siguiente forma:

Compuestos Porcentaje ocupado en la madera Tipo (%)

Holocelulosas 38

Celulosas 22

Hidratos de carbono 12

Coligados 72

Lignina 22

Sustancias de impregnación 6

Tabla 1 Compuesto y porcentaje ocupado en la madera

Desde otro punto de vista, puede decirse que las paredes celulares de la madera

están constituidos por componentes primarios (celulosa, hemicelulosa y lignina)

que son fundamentalmente quienes determinan sus propiedades mecánicas y

físicas, y por componentes secundarios (grasas, resinas, aceites, ceras,

alcaloides, azúcares, sales minerales, almidón, aceites esenciales, sustancias

albuminoidas, taninos, etc) en la Tabla 1, y que pueden considerarse extrañas a la

pared celular, ya que se incorporan después de la constitución de la misma.

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Entre los componentes primarios, se observa una mayor proporción de

holocelulosa en las frondosas, en detrimento de la lignina, cuyo porcentaje es

levemente superior en las coníferas.

Composición orgánica

A continuación se describe cada uno de los compuestos primarios citados en el

apartado anterior:

Celulosa (40-50%)

Es un polisacárido formado por moléculas de glucosa, su función es estructural y

de sostén. Es rígida, insoluble en casi todos los disolventes –incluida el agua- e

invulnerable por el aire seco. Como materia prima tiene múltiples utilizaciones,

siendo el papel y los tejidos de fibra los más comunes. También se aplica en el

desarrollo de explosivos, barnices, celuloide y ceda artificial.

Características:

Altamente hidrofílica. Al ponerse en contacto con el agua, sus fibras se hidratan y

se hinchan especialmente en las zonas amorfas, mejorando su flexibilidad y la

capacidad de unirse a fibras adyacentes. Debido a esto, se intenta destruir las

estructuras cristalinas de la celulosa (menos hidrofílicas), generalmente por

procedimientos mecánicos.

Hemicelulosa (20-25%)

Es parte de un amplio grupo de polisacáridos formados por la unión de unidades

de monosacáridos (azucares) como glucosa, xilosa, arabinosa y ácidos urónicos.

Características:

Fácilmente soluble en una gran cantidad de disolventes debido a que su estructura

no le confiere características hidrofílicas o hidrófobas muy marcadas. Una gran

proporción de las hemicelulosas son extraídas durante el procesado de la pulpa.

Lignina (25-30%)

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Es un grupo de compuestos químicos, que se encuentra en las paredes celulares

de las plantas. Le da rigidez a la pared celular de los vegetales y resistencia al

ataque de los microorganismos de manera que las enzimas destructoras no

puedan penetrarla. Las ligninas sulfanadas, así como las kraft ligninas son las

únicas de aplicación industrial.

Características:

Es hidrofóbico debido a que posee compuestos aromáticos. Para disolver a la

lignina en medio acuoso se le introduce, mediante reacciones químicas, grupos

sustituyentes polares (por ejemplo, compuestos con azufre o sulfonados) los

cuales son capaces de estabilizar las disoluciones de la lignina en agua,

haciéndola soluble.

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Estructura de la madera

Al hacer un corte transversal a un árbol, podemos ver la estructura de la madera,

la cual es la siguiente:

Corteza. Es la capa más externa del árbol. Está formada por células muertas del

mismo árbol. Esta capa sirve de protección contra los agentes atmosféricos.

Cambium. Es la capa que sigue a la corteza y da origen a otras dos capas: la

capa interior o capa de xilema, que forma la madera, y una capa exterior o capa

de floema, que forma parte de la corteza.

Albura. Es la madera de más reciente formación y por ella viajan la mayoría de los

compuestos de la savia. Las células transportan la savia, que es una sustancia

azucarada con la que algunos insectos se pueden alimentar. Es una capa más

blanca porque por ahí viaja más savia que por el resto del tronco.

Duramen: Es la madera dura y consistente. Está formada por células

fisiológicamente inactivas y se encuentra en el centro del árbol. Es más oscura

que la albura y la savia ya no fluye por ella.

Medula. Es la zona central del tronco, que posee escasa resistencia, por lo que,

generalmente no se utiliza.

Ilustración 1. Estructura

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Ilustración 2. Modelo estructural de la madera

Ilustración 3. Madera aserrada

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Características de la madera

Las características de la madera varían según la especie del árbol origen e incluso

dentro de la misma especie por las condiciones del lugar de crecimiento. Aun así

hay algunas características cualitativas comunes a casi todas las maderas.

La madera es un material anisótropo en muchas de sus características, por

ejemplo en su resistencia o elasticidad.

Si al eje coincidente con la longitud del tronco le nombramos como axial y al eje

que pasa por el centro del tronco (médula vegetal) y sale perpendicular a la

corteza le llamamos transversal, podemos decir que la resistencia de la madera en

el eje axial es de 20 a 200 veces mayor que en el eje transversal.

La madera es un material ortótropo ya que su elasticidad depende de la dirección

de deformación.

Tiene un comportamiento higroscópico, pudiendo absorber humedad tanto del

ambiente como en caso de inmersión en agua, si bien de forma y en cantidades

distintas.

La polaridad de la madera le hace afín con otros productos polares como agua,

barnices, pegamentos con base de agua, etc.

La densidad de la madera varía notablemente entre especies. Una vez secas, hay

especies que apenas alcanzan los 300 kg/m³ mientras que otras pueden llegar a

superar los 1200 kg/m³. No obstante la densidad habitual de la mayoría de

especies se encuentra entre los 500 y los 800 kg/m³ (peso seco). La densidad

también puede variar significativamente en una misma especie, o incluso en un

mismo árbol, en función de la altura del fuste y de la distancia al centro del tronco.

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Clasificación de las maderas

La madera puede clasificarse de varias formas, en función del criterio que se

utilice. Normalmente, se utilizan estos criterios:

Según su dureza (clasificación más habitual)

Según su humedad

En función de su dureza distinguimos 2 grandes grupos:

Maderas Blandas

Proceden, en general, de las coníferas y resinosas.

Entre sus cualidades: ligeras, de crecimiento rápido, color claro, fáciles de trabajar,

densidad baja.

Ejemplos: pino, ciprés, cedro, abeto.

Usos: carpintería, cajas, embalajes, muebles sencillos, etc

Maderas Duras

Proceden de árboles de hoja caduca

Cualidades: Poca resina y nudos, crecimiento lento, amplia gama de colores,

compactas, poseen veteados y brillos.

Ejemplos: castaño, nogal, fresno, encina, sauce, roble, caoba, ébano.

Usos: Ebanistería

En función del grado de humedad, tenemos:

Maderas Verdes: grado de humedad alto (30 – 35 %)

Maderas Desecadas: (10 – 12 %)

Maderas Secas: (3 %)

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Proceso de obtención de la madera

Proceso que se sigue desde la extracción de la madera de los bosques como

materia prima hasta la obtención de tablones como material que ha de ser

trabajado.

Tala: Consiste en cortar el tronco del árbol y derribarlo. Previamente deben

seleccionarse los árboles más altos y luego repoblar la zona

Ilustración 4. Tala de árbol

Descortezado y eliminación de ramas: Normalmente solo se aprovecha el

tronco del árbol, por lo que es necesario quitarle las cortezas y las ramas.

Ilustración 5. Desrame

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Aserrado: Consiste en realizar un despiece del tronco en tablas, de forma que se

aproveche al máximo la madera.

Ilustración 6. Aserradero

Secado: Eliminación de la humedad de la madera. El secado puede ser natural o

artificial.

El secado natural consiste en almacenar los tableros apilados, protegidos de la

acción directa de la lluvia y el sol, de forma que queden espacios libres entre ellos

por los que puede circular el aire. El inconveniente de este procedimiento es que

es muy lento, puede durar meses o incluso años.

Ilustración 7 y 8. Apilado de madera para secado natural

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El secado artificial consiste en introducir la madera en grandes cámaras

(secadores) e las que se inyectan corrientes de aire cálido y seco. Este sistema es

mucho más rápido y eficaz que el natural; Por el contrario, resulta más caro y

requiere instalaciones especiales.

Figura 9. Secado artificial en horno

Figura 10. Secado artificial con vapor

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Cortes en la madera

Figura 11. Cortes

Figura 11. Vista de los cortes

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Fuentes consultadas

Bibliográficas:

Zanni, Enrique. Patología de la madera: degradación y rehabilitación de

estructuras de madera – 1° ed. – Córdoba: Brujas, 2004. 220p. ISBN 987-1142-58-

7 Recuperado de: https://books.google.com.mx/books?isbn=9871142587

Asensio, Oscar, (Ed), El Gran Libro de la Madera – Vol. 1 ed. – Madrid: Lexus,

2009. 235p. ISBN: 978-9972-209-80-2

Referencias de internet:

LA MADERA, [en línea]. [Citado el 05 de Marzo de 2015]. Disponible en:

http://vinuar75tecnologia.pbworks.com

MADERA, [en línea]. [Citado el 05 de Marzo de 2015]. Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Madera