Propiedades de la madera: humedad, densidad, resistencia

Tipos de agua

Agua de constitución, inerte a su naturaleza orgánica. Agua de saturación, impregna las paredes de los elementos leñosos. Agua libre, absorbida por capilaridad por los vasos y traqueidas.

Secado al aire

Proceso de secado natural de la madera recién cortada o aserrada. Permite que la humedad se evapore gradualmente. Hay dos tipos: de constitución y de saturación.

Humedad media internacional

Por las diferentes condiciones climáticas la madera tiene variaciones de humedad. Para que no salgan diferentes los ensayos que se hacen directamente decimos que va a tener un 15% de humedad siempre.

Cómo se mide la humedad

Medidores de humedad tipo clavija: utilizan dos clavijas afiladas que se insertan en la madera para medir su contenido de humedad. Proporciona una lectura basada en la resistencia.

Medidores de humedad sin clavija: utilizan sensores que se colocan directamente sobre la superficie de la madera.

También se puede realizar pesando la madera húmeda y luego seca, concluyendo que la diferencia entre el peso de estas es el porcentaje de humedad de esta.

Densidad

La densidad real: de las maderas es sensiblemente igual para todas las especies, aproximadamente 1,56 Kg/dm3.

La densidad aparente: varía no solo de unas especies a otras, sino aún en la misma con el grado de humedad y sitio del árbol, y para hallar la densidad media de un árbol hay que sacar probetas de varios sitios.

Como la densidad aparente comprende el volumen de los huecos y los macizos, cuanto mayor sea la densidad aparente de una madera, mayor será la superficie de sus elementos resistentes y menor el de sus poros.

Las maderas se clasifican por su densidad aparente en: Pesadas, si su densidad es mayor de 0.8 Kg/dm3. Livianas, si está comprendida entre 0.5 y 0.7 Kg/dm3. Muy livianas, las menores de 0.5 Kg/dm3.

Contracción

La madera cambia de volumen según la humedad que contiene. Cuando pierde agua, se contrae o merma, siendo mínima en la dirección axial o de las fibras, no pasa del 0.8 por ciento; de 1 a 7.8 %, en dirección radial, y de 5 a 11.5 %, en la tangencial.

Hinchamiento

El hinchamiento se produce cuando absorbe humedad. La madera sumergida aumenta poco de volumen en sentido axial o de las fibras, y de un 2.5 al 6 % en sentido perpendicular; pero en peso, el aumento oscila del 50 al 150 %. La madera aumenta de volumen hasta el punto de saturación (20 a 25 % de agua), y a partir de él no aumenta más de volumen, aunque siga absorbiendo agua.

Dureza

Es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavar, etc. Depende de su densidad, edad, estructura y si se trabaja en sentido de sus fibras o en el perpendicular.

Cuanto más vieja y dura es, mayor la resistencia que opone. La madera obtenida del corazón del tronco tiene mayor resistencia que la de albura. La de especies de crecimiento lento obtiene una mayor resistencia que las de crecimiento rápido.

Por su dureza se clasifican en: Muy duras: Ébano, encina y tejo. Bastante duras:  Roble, arce, fresno, álamo, acacia, cerezo, almendro. Algo duras:  Castaño, haya, nogal, peral. Blandas:  Abeto, alerce, pino, sauce. Muy blandas: Tilo.

Hendibilidad

Se llama también facilidad al cizallamiento y es la aptitud de las maderas a dividirse en el sentido longitudinal bajo la acción de una cuña. El rajado o cizalla es más fácil en sentido de los radios.

Como madera muy hendible se acostumbra a citar el castaño, como madera hendible, el roble, y como madera poco hendible, el carpe.

Tracción paralela a la fibra

La resistencia a la tracción es elevada. Tiene valores entre 8 y 18 N/mm2. Ej: tirantes, pendolones de las cerchas.

Compresión paralela a la fibra

La resistencia a la compresión paralela a las fibras es elevada. Tiene valores de 16 a 23 N/mm2. En el cálculo de los elementos comprimidos se debe comprobar el pandeo este influye al módulo de elasticidad. El valor bajo del módulo reduce en la práctica la resistencia a la compresión en piezas esbeltas. Ej: pilares, montantes de muros entramados, jambas de cubierta, etc.

Flexión

La resistencia a la flexión es muy elevada. Valores entre 14 y 30 N/mm2. Está formada por la combinación de una tracción y una compresión. El comportamiento mecánico de estas dos es diferentes así que mejor se refiere a este conjunto como flexión.

Tracción perpendicular a la fibra

La resistencia a la tracción perpendicular es muy baja. Valor de 0,3 a 0,4 N/mm2. Resulta crítica una pieza con directriz curva o en zonas de cambio brusco de directriz. Pueden producirse por el libre movimiento transversal de la madera en soluciones constructivas incorrectas.

Compresión perpendicular a la fibra

La resistencia a la compresión perpendicular es muy inferior. Valores varían entre 4,3 y 5,7 N/mm2. Está en zonas de apoyo de vigas, donde se pone toda la carga en pequeñas superficies que deben ser capaces de transmitir la reacción sin sufrir deformaciones o aplastamiento.

Corte

Origina tensiones que actúan sobre las fibras según diversos modos.

-Tensiones tangenciales de corte: las fibras son cortadas transversalmente por cargas. El fallo se produce por aplastamiento.

- Tensiones tangenciales de deslizamiento: el deslizamiento de unas fibras con respecto a otras. A esto llamamos Corte por Flexión.

- Tensiones tangenciales de Torsión: giro de unas fibras sobre las otras.

Los valores varían entre 1,7 y 3,0 N/mm2. Se produce en uniones encoladas entre el alma y el ala de una viga con sección en doble t. La resistencia por torsión es del 20 al 30% de la resistencia al corte por flexión.

Módulo de elasticidad: debido a su anisotropía. Adopta valores diferentes. Se utiliza un único valor de módulo de elasticidad varía entre 7000 y 1200 N/mm2. Dependiendo de la calidad de la madera.

Módulo de corte: valor es 16 veces inferior al módulo elástico paralelo a las fibras.