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

Sobre la madera utilizada en la fabricación de muebles o en la construcción actúan diversas fuerzas que pueden deformarla o romperla. La respuesta a estas fuerzas depende de la especie, la estructura, la dirección del grano, 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. Se puede predecir la respuesta de la madera a partir 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 cómo se comporta 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, por lo que se pueden establecer comparaciones entre especies. Sin embargo, para realizar esta comparación, debe determinarse en las mismas condiciones de temperatura y humedad, en muestras de madera idénticas con 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 según la especie, la dirección del grano u otras características específicas.

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

Decimos sobre las casas con estructura de madera son más resistentes a los terremotos que el hormigón o el ladrillo porque la madera es elástica. Es decir, tiene la capacidad de volver a su forma original después de que cese la fuerza que actúa sobre ella (la fuerza sísmica, en el caso de las casas), siempre que esta fuerza no supere su límite elástico. La elasticidad de la madera no es infinita. Cada especie tiene un límite más allá del cual la madera falla y la deformación se hace permanente. La elasticidad de la madera se expresa mediante módulo de elasticidadque se mide en N/m² y difiere según la orientación de la fibra, longitudinal o transversal, y la fuerza que actúe: tracción, compresión, flexión o torsión.

Una madera resistente soporta mejor los choques y los golpes se amortiguan. Esta es la propiedad en la que se basa la elección de determinadas especies para la fabricación de 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, hecha de elementos cilíndricos curvados de madera de haya. La plasticidad es la propiedad que subyace en los muebles curvados. Es la capacidad de los materiales de conservar su forma después de que haya cesado la fuerza que actúa sobre ellos. De hecho, la madera curvada es una combinación de elasticidad y plasticidad. 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 (HFC)- se vuelve aún más elástica y puede moldearse sin romperse. Fijada en un molde, adoptará la forma deseada y la mantendrá incluso después de que el tratamiento haya cesado, gracias a la plasticidad adquirida con el tratamiento.

Las especies que se curvan bien también frasin y ulmul. Y cuanto más joven es, más fácil 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 (nieve gruesa 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 paralela a la fibra o transversal (radial o tangencial a los anillos anuales). En las casas de entramado de madera, la compresión a lo largo de la fibra es soportada por los postes y la compresión transversal por la suela de la casa en el contacto entre suela y poste. La resistencia a la compresión de la madera en dirección transversal es sólo 15-20% 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 resinosas, roblefresno, carpe, olmo. Alerceconsiderado el roble resinoso, tiene incluso mayor resistencia a la compresión en sentido longitudinal que el roble. El carpe presenta la mayor resistencia a la compresión, tanto longitudinal como transversal.

Resistencia a la tracción

En este caso la madera está sometida a fuerzas que quieren alargarla, aumentar sus dimensiones. Es prácticamente lo contrario de la compresión. También en este caso la respuesta es diferente según la dirección de la veta, longitudinal o transversal, pero la resistencia a la tracción transversal rara vez se encuentra en los usos de la madera. Y está bien que así sea 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 encuentra en las frondosas de gran densidad y dureza (roble, acaciaSin embargo, la resistencia disminuye si defectos como nudos o fibras retorcidas.

Resistencia a la flexión

Es la respuesta que da la madera cuando se ve sometida a fuerzas que la doblan. Resistencia estática a la flexión determina el nivel de fuerza al que la madera cederá, se romperá. En este caso, es muy importante cómo se rompe la madera. Cuanto más irregular sea la rotura de la madera, más resistente será. La resistencia a la flexión estática está asociada a la elasticidad, y 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 con entramado de madera, el pandeo es la fuerza que se ejerce cuando las fuerzas laterales causadas por el viento o los terremotos actúan sobre las vigas o los postes que no están en estructuras arriostradas y están rígidamente sujetos 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 la 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 la transformación reducen en gran medida la resistencia de la madera. El frasser 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 cortante actúa en un plano determinado. Según la combinación de cómo 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 es a lo largo de la fibra y el plano, 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 división del grano, aumentan la resistencia al cizallamiento, mientras que otros (grano retorcido, 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 entrar, a penetrar en ella. La dureza divide las especies en duras y blandas y nos indica con qué facilidad se trabajan, cómo se comportan cuando penetran clavos o tornillos, con qué dureza se lijan, cuánto desgaste resisten.

Como valor absoluto, existe 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 tangencial. Según la dureza, la picea, el álamo y el sauce son especies blandas, abedul y alerce especies medianas, y roble y acacia especies duras.

Resistencia a la escisión

Es una propiedad que nos ayuda a elegir la madera adecuada para fabricar duelas, tejas, tablillas o nos dice lo difícil que es partir leña. Es la resistencia de la madera a la fuerza que ejercen las fibras al partirse en sentido longitudinal. Esta fuerza no corta las fibras, sino que sólo las separa. La resistencia también es importante en la construcción, cuando se ensamblan elementos. Los pernos gruesos que sujetan los postes, por ejemplo, pueden hacer que la madera se parta.

La madera se parte más fácilmente en el plano axial, el plano del radio medular. De nuevo, como en el caso del cizallamiento, depende del plano en el que actúe la fuerza. La fuerza en el plano radial es menor que en el plano tangencial, por lo que la partición es axial, en dirección radial. Defectos como fibra retorcida, fibra ondulada, nodos aumentan la resistencia a la rotura y las grietas la disminuyen. La resistencia a la rotura es la menor resistencia mecánica 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 se puede utilizar cualquier madera en cualquier sitio y cómo se explica 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, comparte tu experiencia con nosotros, será de gran ayuda. Los que tengan preguntas o dudas pueden dejarlas, como siempre, en el espacio dedicado. Sin duda las responderé.