Madera

Renovable, produce O₂, los bosques nativos evitan la erosión del suelo, se usa en la construcción.

Componentes del bosque

• Criptógamas (plantas con esporas): Talofitas, Briofitas, Pteridofitas.
• Fanerógamas (flores y hojas visibles):
  • Gimnospermas (semillas desnudas): Cicadáceas, Coníferas.
  • Angiospermas (semillas con pericarpio): Monocotiledóneas, Dicotiledóneas (frondosas).

*Coníferas y frondosas son de uso industrial.

Árbol

• Raíz: Capta, absorbe y conduce el agua, es anclaje a la tierra.
• Hojas: Captan la luz solar para la fotosíntesis.
• Tronco: Las células conducen la savia, acumulan sustancias de reserva y dan soporte al árbol.

Células y funcionamiento

• Coníferas: Traqueidas (soporte), Puntuaciones (conducen la savia), Radio medular (transporta la savia elaborada), Canal resinífero (se desplaza la resina).
• Frondosas: Radio (almacenan sustancias nutritivas), Fibras (sostienen el árbol), Vaso (conducen la savia).

Tronco

• Corteza: Capa exterior: muerta y gruesa (súber); capa interior: viva y delgada (líber).
• Cambium: Envuelve el tronco y regula la actividad generadora de células.
• Albura: Células vivas y menos resistente que el duramen.
• Duramen: De uso industrial, células que van muriendo con tinte más oscuro.
• Médula: Mantiene función, tejido muerto.

Grado de preparación

• Fuste: Parte procesable del árbol.
• Madera aserrada: Se obtiene con corte de sierras.
• Madera cepillada: Cantos lisos.
• Madera elaborada: Grado máximo de preparación.

Nombres comerciales

• Listón: 1 pulgada y media de espesor, 4 pulgadas de ancho.
• Tabla: 1 pulgada y media de espesor, más de 4 pulgadas de ancho.
• Tablón: Más de 1 pulgada y media de espesor y más de 4 pulgadas de ancho.

Largos comerciales

Pino y álamo (3,2 m), otras (3,6 m).

Comercialización

• Pie maderero (P.M.): 1″ ancho, 1′ largo, 1′ alto.
• Pulgada maderera (p.m.): 1″ ancho, 10″ alto, 10-12′ largo.

Propiedades físicas de la madera

Humedad

PSF: 30%, >30% gana peso, <30% pierde peso.

Contracción

C_vol = C_rad + C_tan, C_tan = 2 * C_rad

Densidad

Anhidra (D_ss), Aparente (D_oo), Básica (D_so)
d = m/v, D_oo = P_oh/V_oh, D_oo = (1 + H/100) * D_so, V_h = V_o(1 – C_vol/100)

Durabilidad de la madera

• Clase 1 (>15 años, roble y alerce).
• Clase 2 (entre 5 y 15 años, lenga, raulí y luma).
• Clase 3 (<5 años).

Secado

• Natural: Se juntan los bloques de madera de forma perpendicular formando “castillos” y se deja espacio para que circule el aire a cierta altura para que no se pudra la parte inferior; requiere bastante tiempo.
• Artificial: Con horno de secado hecho de ladrillos (2 cámaras) dejando espacio para el aire, con techo ahuecado para que el agua no se condense (si la HR aumenta, también lo hace la HM).

Preservación de la madera

Preservantes (económicos, fácil aplicación, durable, resistente al fuego):

• Aceitosos: Destilación alquitrán, se aplica con calor, de bajo costo e inflamable (ej: creosoto, para vigas que se entierran).
• Soluble en solventes orgánicos: Volátiles, tóxicos, para madera expuesta a la atmósfera (ej: cloruro de zinc, cloruro de sodio).
• Hidrosolubles: Se disuelven en agua, económicos (ej: sulfato de cobre, bórax).

Aplicación

• Sin presión: Uso doméstico, uso de brocha, pulverizador.
• Con presión: Uso industrial, estanques cilíndricos, herméticos (se introduce la carga a un estanque de forma ordenada, se vacía internamente, se incorpora el preservante con una presión de 125 a 200 PSI, se deja para que bote la sobra de preservante).

Tableros de madera

Métodos

• Debobinado: Se transforma el tronco (descortezado) en un rollizo, se coloca en un torno y sale circular, luego se humedece y se debobina formando láminas las cuales se estiran y finalmente se cortan.
• Foliado: Igual, pero con cuchillos más finos para madera más fina y se corta una lámina por pasada.

Tableros

• Terciado o contrachapado: Las láminas se colocan en capas formando un ángulo de 90°, se usa un adhesivo y presión que lo hace casi indeformable (entre 100-140 °C, entre 10-12 kg/cm², adhesivo: urea formaldehído, 1×2,2 m, espesor 3-6-9-12-24 mm).
• Aglomerados: Formado por astillas, se agrega adhesivo, con presión y calor (para pino radiata y se aprovecha mejor la madera) (entre 100-140 °C, 20 kg/cm², adhesivo: urea formaldehído, 1,52×2,42 m, espesor 9-12-15-18-20 mm).
• Cholguán: Las astillas pasan por discos dentados desmenuzándola y luego pasa por una tina de agua y se amasa transformándola en pulpa para ponerla en moldes a presión (entre 140 y 180 °C, 50 kg/cm², 1,52×2,43 (4,86) m, espesor 3-4 mm, H=8-12%).
• Trupan: Igual que el cholguán, pero en seco y adhesivo atomizado (140 °C, 70 kg/cm², adhesivo urea formaldehído, 1,52×2,43 m, espesor 9-12-15-18-25 mm).
• OSB: Tablero de viruta en forma cruzada para mayor rigidez, se usa como revestimiento para cubiertas grandes (140 °C, 50 kg/cm², 1,22×2,44 m, espesor 6,4-9,5-11,1-15,1-18,3 mm).

Adhesivos

Humedad adecuada entre 10 y 12%.
Tipos: adherencia mecánica (se aplica de forma diluida), adherencia específica (se requiere adhesivos para superficies lisas, se usa adhesivo más un catalizador, resistencia mayor a la mecánica).
Clasificación: Según fraguado (paso de líquido a sólido): en frío a temperatura ambiente entre 20 y 30 °C, a temperatura intermedia entre 20 y 100 °C, en caliente a >100 °C.
Según componentes: naturales (sustancias orgánicas de origen animal), sintéticos (a base de resinas), termoplásticos (se endurecen con frío y se ablandan con calor), termofraguantes (reacción química por calor, luz, etc.).

Protección de la madera

Retardador de llamas (no apagan llamas).

Propiedades mecánicas de la madera (resistencia a agentes externos)

1. Compresión paralela a las fibras.
2. Compresión normal a las fibras.
3. Tracción paralela a las fibras.
4. Tracción normal a las fibras.
5. Medida de cizalle.
6. Flexión estática.
7. Dureza.

Acomodamiento atómico

1. Estructuras moleculares (H₂O fuerte, la unión de moléculas entre sí es débil).
2. Estructuras cristalinas (tienen un número específico y su orientación en los 3 ejes es simétrica).
3. Estructuras amorfas (no tienen orientación ni forma, gases).

Geometría de los sistemas cristalinos

• Cúbico (ejes a=b=c, ángulos axiales de 90°).
• Tetragonal (ejes a=b≠c, ángulos axiales de 90°).
• Ortorrómbico (ejes a≠b≠c, ángulos axiales de 90°).
• Monocíclico (a≠b≠c, ángulos axiales 2 de 90° y 1 ≠ 90°).
• Tricíclico (a≠b≠c, ángulos menores a 90°).
• Hexagonal (a=b≠c, ángulos de 90° y 120°).
• Romboidal (a=b=c, ángulos de 60° y 120°).

Celda unitaria

Patrón de acomodamiento más pequeño que permite describir toda la estructura del cristal.

Sistema cúbico

• Estructura cúbica simple (c.s): 1 átomo en cada vértice, quedando 1 átomo por celda. a = 2r.
• Estructura cúbica de cuerpo centrado (c.c.c): 1 átomo en cada vértice y 1 adentro, quedando 2 átomos por celda. a = 4r/√3.
• Estructura cúbica de cara centrada (c.c.a): 1 átomo por vértice y por cara, quedando 4 átomos por celda. a = 4r/√2.

F.A.A = volumen de átomos/volumen de celda.
Densidad = masa atómica * número de átomos por celda / (volumen celda) * (número de Avogadro).

Imperfecciones cristalinas

1. Defectos puntuales (vacancia de átomos se debe a un imperfecto acomodamiento en el proceso de cristalización).
2. Defecto lineal (dislocaciones).
3. Defectos de superficie (cualquier déficit de energía puede hacer que se incorporen átomos de O₂ provocando corrosión).