Cómo saber qué especies son adecuadas para el mueble curvado, el cornejo o la construcción analizando sus propiedades mecánicas

Diversas fuerzas actúan sobre la madera utilizada en la fabricación de muebles o en la construcción y pueden deformarla o romperla. La respuesta a estas fuerzas depende de la especie, la estructura, la dirección de las fibras, la densidad, el contenido de agua, el crecimiento o los defectos de transformación, pero también de la naturaleza, la duración y la intensidad de estas fuerzas. La respuesta de la madera puede anticiparse en función de sus propiedades mecánicas. Conocerlas nos ayuda a saber qué especie es la más adecuada, por ejemplo, para soportar el peso de una casa o para ser deformada en muebles curvados. Las propiedades mecánicas nos dan respuestas sobre el comportamiento de la madera durante las distintas fases de transformación o nos indican su resistencia como parte de las estructuras finales (casas, muebles).

La resistencia a la acción de diversas fuerzas es mensurable y puede compararse entre especies. Sin embargo, para realizar esta comparación, la determinación debe efectuarse en las mismas condiciones de temperatura y humedad, sobre muestras idénticas de madera de formas específicas. Todas estas determinaciones están normalizadas. En el artículo encontrará las principales propiedades mecánicas de la madera, el nivel de tamaño y cómo varían en función de la especie, la dirección de las fibras u otras características específicas.

Elasticidad, la propiedad que hace que los edificios de entramado de madera sean más resistentes a los terremotos

Decimos sobre las casas con armazón de madera son más resistentes a los terremotos que el hormigón o el ladrillo porque la madera es elástica. Esto significa que tiene la capacidad de volver a su forma original una vez que cesa la fuerza que actúa sobre ella (fuerza sísmica, en el caso de las casas), siempre que ésta no supere el límite elástico. La elasticidad de la madera no es infinita. Cada especie tiene un límite más allá del cual la madera cede y la deformación se hace permanente. La elasticidad de la madera se expresa mediante módulo de elasticidad que se mide en N/m² y es diferente según la orientación de la fibra, longitudinal o transversal, y la fuerza actuante: tracción, compresión, flexión o torsión.

Una madera elástica es más amortiguadora y amortigua mejor el impacto. Es la propiedad que subyace a la elección de ciertas especies para artículos deportivos (arcehaya o bambú para bates de béisbol) o mangos de herramientas (carpen). Una propiedad derivada de la elasticidad es resistencia a la flexión. Por ejemplo, en relación con el peso específico, resinoso tienen una resistencia a la flexión mucho mayor que fagul. Como resultado, las maderas blandas se utilizan para las estructuras portantes de las casas y el haya para los muebles.

Plasticidad

Tal vez recuerde Silla Thonetel mueble más vendido de todos los tiempos. Es una silla sencilla pero muy elegante, fabricada con elementos cilíndricos curvados de madera de haya. La plasticidad es la propiedad subyacente de los muebles curvados. Es la capacidad de los materiales de conservar su forma una vez que ha cesado la fuerza que actúa sobre ellos. De hecho, la madera curvada es una combinación de la elasticidad y la plasticidad de la madera. No parece muy posible porque la plasticidad es la inversa de la elasticidad y, según los principios matemáticos, deberían anularse mutuamente. Y sin embargo, no se anulan, sino que se complementan.

Normalmente la madera es elástica y a partir de cierto límite cede, es quebradiza. Cuanto más elástica es, más se deforma sin agrietarse. El haya es una madera de este tipo. Sometida a diversos tratamientos -vapor, productos químicos, corrientes de alta frecuencia (CIF)- se vuelve aún más elástica y puede moldearse sin romperse. Al fijarla en un molde, adoptará la forma deseada y la mantendrá incluso después de que el tratamiento haya cesado, gracias a la plasticidad adquirida por el tratamiento.

Las especies que se curvan bien también frasin y ulmul. Y cuanto más joven es, más fácilmente se dobla, lignificación que conduce a la rigidez.

Resistencia a la compresión

La compresión es la fuerza más importante en la construcción porque actúa sobre la estructura resistente de una casa. En el caso de las casas con entramado de madera, los postes y muros de carga deben ser capaces de descargar esta fuerza, dada por el propio peso de la casa y las fuerzas adicionales que puedan producirse (espesa capa de nieve en el tejado), hasta los cimientos y el nivel del suelo sin hundimientos ni deformaciones. Para ello, la resistencia a la compresión de los elementos de madera debe ser superior a la fuerza de compresión ejercida.

La compresión puede producirse paralelamente a la fibra o transversalmente (radial o tangencialmente a los anillos anuales). En las casas de entramado de madera, la compresión a lo largo de la fibra es soportada por los montantes y transversalmente por la suela de la casa en el contacto entre la suela y el montante. La resistencia a la compresión de la madera en dirección transversal es sólo 15-201TPTP3T de la que tiene en dirección longitudinal. La resistencia a la compresión aumenta con el aumento de la densidad y disminuye con el aumento del contenido de humedad de la madera. Por ejemplo, un aumento del contenido de humedad de la madera de 1% puede provocar una disminución de su resistencia a la compresión de 4%.

Las especies con buena resistencia a la compresión son las coníferas, roblefresno, carpe, olmo. Alerce, considerado el roble de los robles resinosos, tiene una resistencia a la compresión en sentido longitudinal aún mayor que la del roble. El carpe presenta la mayor resistencia a la compresión, tanto longitudinal como transversalmente.

Resistencia a la tracción

En este caso, la madera está sometida a fuerzas que quieren alargarla, aumentar sus dimensiones. Es básicamente lo contrario de la compresión. También en este caso, la respuesta es diferente según la dirección de la fibra, longitudinal o transversal, pero la resistencia a la tracción transversal es poco frecuente en las aplicaciones de la madera. Y es bueno que sea así porque la resistencia a la tracción en dirección transversal es pobre. La resistencia a la tracción longitudinal aumenta con el aumento de la densidad y disminuye con el aumento del contenido de humedad.

La madera es muy resistente a la tracción longitudinal, que es prácticamente la mayor de todas sus resistencias mecánicas. Es el doble de la resistencia a la compresión en la misma dirección. La mayor resistencia se da en maderas duras de gran densidad y dureza (roble, acaciaLa resistencia disminuye si defectos como nudos o fibras retorcidas.

Resistencia a la flexión

Es la respuesta de la madera a las fuerzas de flexión. Resistencia estática a la flexión determina el nivel de fuerza al que se rompe la madera. Muy importante aquí es cómo se rompe la madera. Cuanto más se produzca la rotura con un desgarro grande y desigual de las fibras, más resistente será la madera. La resistencia a la flexión estática está asociada a la elasticidad, cuanto más elástica sea la madera, más resistente será. Las especies y los defectos influyen en el nivel de resistencia a la flexión estática.

En las casas de entramado de madera, el pandeo es la fuerza que se ejerce cuando las fuerzas laterales del viento o sísmicas actúan sobre vigas o postes que no están en estructuras arriostradas y se fijan rígidamente al suelo. Como resultado de estas acciones, el elemento se deforma en relación con su eje longitudinal.

Un tipo especial de resistencia a la flexión es resiliencia, En función de su resistencia a la flexión dinámica, las especies se dividen en resilientes (o resistentes) y frágiles. Las especies resilientes son las recomendadas para la construcción y las zonas donde pueden producirse choques y vibraciones (artículos deportivos, mangos de herramientas). Las especies resistentes son el fresno, abetoalerce, olmo, y los frágiles, castaño o álamo. Defectos de crecimiento o el procesado reducen en gran medida la resistencia de la madera. El fresno es una de las especies más resistentes a los golpes.

Resistencia al cizallamiento

El cizallamiento es otra fuerza que se produce principalmente en la construcción. La fuerza de cizallamiento actúa en un plano determinado. Según la combinación de la forma en que actúa la fuerza y el plano, existen 3 tipos de cizalladura: transversal (la fuerza y el plano son transversales a la fibra), longitudinal paralela a la fibra (la fuerza y el plano son paralelos a la fibra) y longitudinal perpendicular a la fibra (la fuerza va a lo largo de la fibra y el plano es transversal).

La resistencia al cizallamiento aumenta con la densidad y es máxima con un contenido de humedad de la madera de 10%. Algunos defectos, como la fibra crepada, aumentan la resistencia al cizallamiento, mientras que otros (fibra retorcida, grietas) la disminuyen. La resistencia al cizallamiento es de 8 a 10 veces inferior a la resistencia a la tracción longitudinal y de 6 a 8 veces inferior a la resistencia a la compresión paralela a la fibra. El haya y el roble son 50-75% más resistentes al cizallamiento que la picea o el abeto.

Dureza

Es la resistencia con la que responde la madera cuando un cuerpo duro tiende a penetrar en ella. La dureza divide las especies en duras y blandas y nos indica la facilidad con que se trabajan, cómo se comportan cuando penetran clavos o tornillos, con qué dureza se pueden lijar, cuánto resisten al desgaste.

En valores absolutos, existen la dureza Janka y la dureza Brinell, según el método de determinación. La mayor dureza se encuentra en la sección transversal, y la dureza en la sección radial es comparable a la dureza tangencial. Según la dureza, el abeto, el álamo y el sauce son especies blandas, abedul y alerce especies medianas, y roble y acacia especies duras.

Resistencia a la rotura

Es una propiedad que nos ayuda a elegir la madera adecuada para fabricar duelas, tablillas, tejas o nos indica la fuerza con la que hay que partir la leña. Es la resistencia de la madera a la fuerza de separación de las fibras en sentido longitudinal. Esta fuerza no corta las fibras, sino que sólo las separa. La resistencia también es importante en la construcción, a la hora de ensamblar componentes. Por ejemplo, los pernos gruesos utilizados para fijar postes pueden hacer que la madera se parta.

La madera se parte más fácilmente en el plano axial, el plano de los radios medulares. De nuevo, como en el caso del cizallamiento, depende del plano en el que actúe la fuerza. La resistencia en el plano radial es menor que en el plano tangencial, por lo que la rotura se produce axialmente, en dirección radial. Defectos como la fibra retorcida, la fibra crespa, nodos aumentan la resistencia a la rotura, mientras que las grietas la disminuyen. La resistencia a la rotura es la resistencia mecánica más baja de la madera.

Se pueden decir muchas cosas sobre las propiedades mecánicas de la madera, pero me detendré aquí. Sólo quería mostraros por qué no todas las maderas pueden utilizarse en todas partes y cómo puede explicarse el uso predominante de una especie en una zona concreta. Cualquier aportación tuya será bienvenida, sobre todo si hay ejemplos del uso de especies diferentes. Y si te has perdido algún proyecto por haber elegido la madera equivocada, por favor, comparte tu experiencia con nosotros, será de gran ayuda. Quienes tengan alguna duda o pregunta pueden dejarla, como siempre, en el espacio dedicado a ello. Sin duda, responderé.