U.A. 1. IDENTIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE MADERA

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1 U.A. 1. IDENTIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE MADERA ÍNDICE 1. La madera. El árbol. Partes. Alimentación. Apeo. 2. Estructura macroscópica y microscópica. Composición química. 3. Maderas nacionales y de importación. Coníferas y frondosas. 4. Clasificación. Normas españolas. Normas Europeas. Maderas aserradas en Finlandia y Suecia. 5. Maderas de sierra. Medidas comerciales. Identificación. Aplicación industrial. 6. Enfermedades y defectos de las maderas. 1.La madera. El árbol. Partes. Alimentación. Apeo La madera, materia prima del carpintero, se define como la sustancia vegetal más o menos dura, compacta y fibrosa que se extrae del tronco, ramas y raíces de las plantas leñosas. Es una agrupación de células de formas muy variadas de diferentes tamaños y características. 2.1.Partes de un árbol Copa: conjunto de ramas y hojas que forman la parte superior del árbol. Hoja: estructura donde se fabrica el alimento de las plantas. Funciones: Captar la luz solar. Obtener dióxido de carbono desde el aire. Elaborar el alimento, es decir, la savia elaborada, por medio de la fotosíntesis. Rama: parte del tronco de un árbol o arbusto en la que crecen las hojas. Función: Transportar el agua y la sales minerales, es decir, la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas y transportar el alimento, es decir, la savia elaborada, desde las hojas al resto de las partes del árbol. Tronco: parte leñosa del que salen las ramas. Funciones: Sostener las ramas. Mantener erguido al árbol. Transportar el agua y la sales minerales, es decir, la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas y transportar el alimento, es decir, la savia elaborada, desde las hojas al resto de las partes del árbol. Raíz: órgano normalmente subterráneo carente de hojas. Funciones: 1

2 Absorber el agua y las sales minerales (los nutrientes) desde el suelo. Anclar el árbol. 2.2.Alimentación del árbol Los árboles, como seres autótrofos, se alimentan a través de la realización de la fotosíntesis: 2

3 2.3.Apeo Fases del apeo El apeo conlleva una serie de etapas: 1. Tala: puede realizarse con hacha, sierra, motosierra o mediante maquinaria. 2. Desrame o eliminación de ramas: mediante hacha, motosierra o mediante maquinaria. 3. Descortezado del tronco. Se realiza casi siempre con los árboles de maderas blandas para favorecer la evaporación del agua. Con los árboles de madera duras en cambio no se hace para impedir que una desecación excesivamente rápida provoque grietas. 4. Tronzado: consiste en seccionar el fuste del árbol en varias partes teniendo en cuenta la exactitud de las medidas de cada troza, pues, en ese sentido, un error puede cambiar el destino de su uso, ya sea para aserrío de primera o de segunda calidad. 5. Transporte desde la zona mediante vehículos motorizados, animales o por el río. El transporte debe realizarse lo antes posible a la zona de almacenaje, donde reposarán los meses de invierno para poder trabajarse en primavera y verano. Ver vídeo de apeo mecanizado Época de apeo La mejor época de apeo es hacia finales de invierno, ya que la producción de savia es nula, la corteza se separa fácilmente de la albura, hay menos riesgo de deterioro de tejidos y la probabilidad de sufrir ataques bióticos es muy baja Edad de apeo de los árboles La edad de corta o turno varía según la especie y la zona climática. Especie Eucalipto (Eucalyptus globulus) Edad (pasta de papel) Chopo (Populus sp.) Pino insigne (Pinus radiata) Pino gallego o marítimo (Pinus pinaster) Roble americano (Quercus rubra) Pino de oregón (Pseudotsuga menziesii) 40 Abedul (Betula celtiberica) 40 Aliso (Alnus glutinosa) 40 Cerezo (Prunus avium) 50 Nogal (Jugalns regia) Castaño (Castanea sativa) Roble pedunculado (Quercus robur) Pino norte (Pinus sylvestris)

4 2.Estructura macroscópica y microscópica. Composición química La madera es una sustancia fibrosa, organizada, heterogénea. Sus propiedades y posibilidades de utilización dependen de sus propiedades, organización y composición química de las células que la constituyen. 2.1.Estructura macroscópica de la madera Si se realiza un corte al fuste de un árbol se observan las siguientes partes, del interior al exterior: Médula: se trata del eje central del tronco, en torno al cual giran los anillos de crecimiento. Su madera es la más dura del árbol pero se agrieta fácilmente, es débil y muy vulnerable a la acción de los hongos. Xilema o madera: es la capa más interna, normalmente gruesa, cuyas funciones son las de sostén del propio árbol y la de conducción de la savia bruta. Es donde se encuentran los anillos de crecimiento. Se divide en: Duramen: es la madera del xilema más antigua. Suele ser más seco, duro y oscuro que la albura. Está formado por los anillos de crecimiento más antiguos y ocupa la mayor parte del tronco. Sus poros que transportaban la savia bruta son ocupados por distintos materiales. Es la madera más apreciada, pues es compacta y duradera. Albura: se trata de la madera nueva cuyas células transportan la savia bruta y almacenan las sustancias de las que se nutre el árbol. Es más clara, menos densa, más permeable y contiene más humedad que el duramen. Al contener el alimento, está muy expuesta al ataque de los insectos y microorganismos. No es una madera aconsejable para trabajos que requieren estabilidad y durabilidad. Cambium (apenas se ve a simple vista): es una fina capa de tejido celular vivo que se encuentra entre la corteza y la albura. Es el responsable del crecimiento del árbol, formando xilema/albura hacia dentro y floema/líber hacia afuera. Líber o floema: es el tejido interior de la corteza, más blando, que está constituido por tejidos originados por el cambium. Su función es conducir la savia elaborada. Corteza: es la parte más externa, constituida por células muertas procedentes del cambium de aspecto resquebradizo, debido a que el árbol sigue creciendo en espesor, mientras que la corteza no. Su función es proteger al árbol. Radios leñosos: es el conjunto de células distribuidas radialmente, perpendiculares a los anillos. Son los responsables del almacenamiento de los distintos nutrientes. 4

5 2.2.Elementos anatómicos -Anillos de crecimiento: las especies forestales en hábitats con períodos meteorológicos notablemente diferentes, producen elementos anatómicos de tamaños diferentes, en tanto duran dichos períodos, manifestándose exteriormente por la alternancia de madera más clara (en el períodos más propicio para el desarrollo de la planta: primavera) y madera más oscura (en otoño). En España, la madera producida en primavera (más clara) está formada por células más grandes que las formadas en otoño (más oscura). La apariencia de los anillos de crecimiento es diferente en función del corte que se de al tronco: Corte transversal: los anillos de crecimiento se aprecian en forma de círculos concéntricos, cuyo origen es la médula del árbol. Corte longitudinal radial: los anillos se aprecian como líneas paralelas, en la misma dirección que la longitud de la pieza. Corte longitudinal tangencial: los anillos se aprecian en forma de V invertida. 5

6 Cada especie forestal se caracteriza por una apariencia de los anillos, la anchura de la madera que forma cada período, la anchura de los anillos de crecimiento y la regularidad de dicha anchura. A su vez, la anchura de los anillos de crecimiento depende de varios factores, como son, los climatológicos (precipitaciones, sequías, viento, luz solar), edafología (mayor o menor fertilidad del suelo), desastres (incendios, plagas y enfermedades) y competencia entre árboles. Se denomina textura de una madera a la relación entre la anchura de la madera tardía (madera de otoño) respecto del total. El valor de la textura se relaciona con la resistencia de la madera, así, cuanto mayor es la textura, mayor es la resistencia de la madera. Madera de primavera Madera de otoño 6

7 Las líneas y las formas que quedan a la vista en una pieza de madera, tras un corte transversal, radial o tangencial son las que comúnmente conocemos con el nombre de vetas. Las vetas indican el sentido de orientación de las fibras, y tienen gran importancia a al trabajar la madera, ya que la madera tiene más resistencia y flexibilidad en la dirección de las vetas. Por eso se dice que la madera es un material ortotrópico, es decir sus propiedades cambian según la dirección en la que se le apliquen los esfuerzos. Cada madera tiene su veta característica, algunas más juntas, otras más separadas, algunas más marcadas, otras menos, etc... Pero debemos de tener en cuenta que la madera se trabaja (cepillar, lijar, barnizar, etc...) siempre en el sentido de la veta. Vetas en madera de haya Corte longitudinal tangencial Corte longitudinal radial -Vasos leñosos (tráqueas): transportan la savia bruta ascendente, En muchas especies de frondosas son apreciables a simple vista. Su apariencia varía según el corte de la madera: Corte transversal: se observan pequeños agujeros circulares de unas décimas de mm diámetro. Corte longitudinal: se observan pequeñas rajas de unas décimas de mm de anchura y profundidad, y varios mm de longitud, orientadas según el eje longitudinal. Es característico de cada especie la forma de disposición de los vasos visibles a simple vista. Si se disponen agrupadamente, vasos agrupados, lo hacen en la parte más clara de los anillos de crecimiento. Si no hay agrupación, vasos difusos, se distribuyen proporcionalmente por toda la madera. También hay una distribución intermedia, denominada vasos semidifusos. 7

8 Apariencia de vasos en corte transversal (x10) Apariencia de vasos en corte longitudinal (x10) Vaso leñoso -Radios leñosos o radios medulares: es la pequeña proporción de células orientadas en dirección trasversalradial, con origen en una célula del cambium. Si tienen suficiente número de células en anchura y altura pueden apreciarse a simple vista. Al igual que los vasos leñosos, su apariencia varía según el corte de la madera: Corte transversal: los radios se observan como líneas estrechas que cortan perpendicularmente a los anillos del crecimiento. El color varía de claro a oscuro. Corte longitudinal tangencial: los radios se observan líneas de madera de color más oscuro que el resto de madera, de escasa anchura (de unas décimas de mm) y de longitud variable ( de 1 a 100 mm) orientadas según el eje del árbol. Corte longitudinal radial: los radios se observan como espejuelos cuyo ancho es la totalidad del corte, y longitud variable (de 1 a 100 mm). Cada especie forestal está caracterizada por un número determinado de radios por unidad de superficie, la altura y su grosor (transversal, tangencial). Apariencia de radios en corte transversal (x10) Sección transversal de una encina donde se aprecian los radios en color claro 8

9 -Parénquima: Es un elemento no conductor y su función es de almacenaje. Si sus células, de forma muy variable, están agrupadas, se puede ver a simple vista. Sus células llenan espacios libres que dejan otros órganos y tejidos. Apariencia en el corte transvesal del parénquima metatraqueal ondulado (x10) Apariencia en el corte transvesal del parénquima paratraquel (x10) -Canales resiníferos, oleosos, etc.: a veces se perciben a simple vista, fácilmente en los cortes longitudinales y con cierta dificultad en los transversales. Cada especie forestal está caracterizada por la situación de estos canales dentro de la madera, su tamaño, color y la forma en cómo se agrupan. Canales resiníferos en el corte transversal del pino carrasco (Pinus halepensis) -Disposición de la fibra: las mayoría de las especies presentan células fibrosas que se orientan según el eje axial. En alguna especies se orientan con una ligera inclinación a derechas o a izquierdas respecto del eje. En otras especies se orientan con una ligera inclinación alternativamente a derechas e izquierdas (por la meteorología), dando lugar, en los cortes longitudinales, a bandas alternadamente claras y oscuras de algunos centímetros de espesor denominado fibra entrelazada. Aspecto de la madera de corte longitudinal radial con fibra entrelazada 9

10 2.2.Estructura microscópica de la madera A través del microscopio se observa que la madera está constituida por dos tipos de células: La mayoría son células generalmente alargadas dispuestas mayoritariamente en dirección del eje del árbol y sin contenido protoplasmático. Un pequeño porcentaje son células rectangulares y/o están orientadas transversalmente al eje del árbol en una dirección radial y/o tienen contenido protoplasmático. En las coníferas, las células de la madera se dividen en: El 90% son células de tipo traqueidas (con función conductora y de sostén): sin protoplasma, con forma de tubo acabadas en punta denominada pico de flauta, de 1 a 4 mm de longitud y de sección entre 40 µm las de primavera y de 10 µm las de otoño. Generalmente orientadas en sentido longitudinal. La comunicación entre células se hace mediante punteaduras areoladas de entre 6 y 30 µm. Son importantes tanto para la facilidad de impregnación de la madera como en su secado. Células de parénquima, con función de almacenamiento. Su forma es rectangular dispuestas sobre todo en el eje radial (asociadas con frecuencia a traqueidas transversales) formando los radios leñosos. Poseen protoplasma, por lo menos inicialmente. Células secretoras de los canales resiníferos. Su función es segregar resina para defender al árbol frente a agentes patógenos. Su forma es rectangular, con orientaciones tanto axiales como transversales. Reconstrucción esquemática del aspecto tridimensional microscópico de la madera de conífera 10

11 Xilema Canal resinífero Radio leñoso Floema Zona del cambium de un pino Disposición de las células en un corte transversal de una conífera En las frondosas, la estructura celular es más complicada al haber mayor especialización celular. Las funciones de conducción las realizan las células de vaso y las funciones de sostén las células de fibra. También existen traqueidas con ambas funciones. Otra diferencia con las coníferas es que las células no suelen superar los 2 mm de longitud. Entre el 5-60 % del volumen de la madera lo ocupan los vasos. Sus células no tienen contenido protoplasmático, están dispuestas axialmente y sus paredes están disueltas total o parcialmente por lo que hay una perfecta comunicación entre una célula y la siguiente. La comunicación transversal se realiza por medio de punteaduras aeroladas (si se comunican con fibras o traqueidas) o simples (si se comunica con parénquima), cuyo tamaño es inferior al de las coníferas, sin superar los 6 µm. 11

12 Las fibras, traqueidas y fibro-traqueidas, constituyen normalmente el tejido mayor, variando su porcentaje entre el 20 y el 70 % del total del volumen de la madera. El parénquima, tanto longitudinal como transversal, constituye entre el 6 y el 50% del total del volumen de la madera. Aspecto microscópico de la madera de frondosas. Forma y tamaño de las punteaduras aerolada y simple (x 3.000) 12

13 2.3.Estructura ultramicroscópica: composición de la pared celular Si se analiza la pared de una célula, constituida por tres capas, se observa que está formada por fibras orientadas en sentido variable según la capa. Las capas están separadas entre sí aunque unidas por lignina. Cada fibra está a su vez formada por fibras elementales y estas por cadenas de celulosa. Parte de estas fibras elementales están dispuestas de forma ordenada, lo que le da elasticidad a la madera, y parte lo están de forma desordenada, lo que da plasticidad a la madera: Lamela media o laminilla media: es la capa más externa, muy delgada. Está formada por péptidos y algo de hemicelulosa dispuesta de forma irregular. En células viejas se lignifica. Su función es cohesionar las células para formar tejidos. Pared primaria: también muy delgada. Está formada por microfibrillas incrustadas en un fondo de lignina en forma irregular. Pared secundaria: Está formada por microfibrillas incrustadas en pequeñas proporciones de lignina. Las microfibrillas están orientadas según tres subcapas. Microfibrillas 13

14 2.4.Composición química La madera está formada fundamentalmente por celulosa, hemicelulosa y por lignina. La proporción de estas sustancias varia de una especie a otra: -Celulosa: es un polímero lineal homogéneo, polisacárido, formado por unidades de celobiosa (C 12H22O11) unidos en número de entre y unidades mediante puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals, de ahí su extraordinaria resistencia. Celulosa -Hemicelulosa: es un polímero lineal polisacárido en donde la unidad que lo forma es muy variable, pudiendo ser pentosanos o hexosanos, unidos en número de 70 a 200 unidades. Unión entre cadenas de hemicelulosa Cadena de hemicelulosa 14

15 Los grupos H-C-OH y H-C-CH2OH le dan un carácter polar a la celulosa y a la hemicelulosa y por tanto a la madera. Estos grupos polares permiten la unión de cadenas de celulosa entre sí formando fibrillas elementales y la unión entre sí de las cadenas de hemicelulosa o con las cadenas de celulosa, normalmente en la superficie de las microfibrillas. -Lignina: es un polímero tridimensional compuesto de unidades de fenil-propano C 6-C3.No dispone de grupos polares por lo que le da un carácter hidrófobo a la madera. Sustancia con cierto carácter inerte, no apetecible a la gran mayoría de los organismos, por lo que proporciona gran durabilidad a la madera. La lignina rodea a las microfibrillas sirviendo de unión entre estas. Estructura de la lignina -Sustancias de impregnación: hay muchos tipos, variables con las especies forestales. Su función, en general, es proteger y prevenir de ataques de organismos patógenos. Entre las más comunes se encuentran: acidos resínicos, terpenos, ceras y taninos. Hay que señalar que la proporción de elementos atómicos de la madera apenas varía entre especies: Elemento Porcentaje Carbono 48 al 52 % Hidrógeno 5,8 al 6,2 % Oxígeno 41,5 al 45,5 % 15