Este documento describe la estructura y propiedades de la madera. La madera está formada principalmente por fibras de celulosa, hemicelulosa y lignina. Tiene una estructura jerárquica que incluye la macroestructura del árbol, la estructura celular y la estructura fibrosa a nivel molecular. Sus propiedades mecánicas dependen de factores como la densidad, orientación de las fibras y contenido de humedad.

1. MADERAS
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES

2. NIVELES DE ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES

3. Esta formada por cuatro constituyentes principales:
1. Las fibras de celulosa que representan aproximadamente
del 40 al 50%. La celulosa es un polímero termoplástico
natural con un grado de polimerización de 200.
2. Del 25 al 35% es hemicelulosa, un polímero con grado de
polimerización de 200.
3. Del 20 al 30% es lignina, un aglutinante orgánico de bajo
peso molecular, que une los diversos constituyentes.
4. Los extractivos pueden representar hasta un 10%, son
impurezas orgánicas como aceites, que proporcionan color o
que actúan como preservativos contra el entorno y los
insectos.

4. Niveles de estructura de la madera:
MACROESTRUCTURA; el árbol esta formado
por varias capas, la capa externa o corteza
protege al árbol.
a) El cámbium justo por debajo de la corteza,
contiene celdas para el nuevo crecimiento.
b) La albura contiene celdas vivas huecas,
que almacenan nutrientes y sirven como
conducto para el agua.
c) El duramen que sólo contiene celdas
muertas, aporta la mayor parte del soporte
mecánico del árbol.
El árbol crece cuando en el cámbium se
desarrollan nuevas celdas alargadas.

5. Hay tres niveles en la estructura de la madera; la estructura de
las fibras, la estructura de las celdas y la macroestructura.
a) Macroestructura.
b) Detalle de la
estructura de celda.
c) Estructura de una
celda.
d) Cadenas alineadas
de celulosa.

6. ESTRUCTURA FIBROSA; el componente básico de la
madera es la celulosa C6H10O5, todo el conjunto formado de
cadenas de celulosa, cadenas de hemicelulosa y lignina se
conoce como microfibrilla.
ESTRUCTURA DE LA CELDA; el árbol está compuesto de
celdas alargadas que constituyen aproximadamente el 95% del
material sólido en la madera. Las celdas huecas están
formadas por varias capas construidas a partir de microfibrillas.

7. MADERAS DURAS; las maderas duras
son de árboles de roble, olmo, haya,
abedul, nogal y maple.
Las celdas alargadas son relativamente
cortas, con un diámetro de 0.1 mm y
una longitud de menos de 1 mm.
Dentro de la madera existen poros
longitudinales o vasos, que transportan
agua a través del árbol.

8. MADERAS BLANDAS; las maderas
blandas son de árboles de pino, abeto,
picea y cedro.
Contienen celdas más grandes y más
largas que las maderas duras, el centro
hueco de las celdas es por donde se
transporta el agua.
La densidad de las maderas blandas es
inferior a la de las maderas duras,
debido a un mayor porcentaje de
espacios huecos

9. La densidad de la madera depende principalmente de la
especie del árbol, debido a la cantidad de huecos
característicos de cada especie y del porcentaje de agua en
la madera, que depende del grado de secado y de la humedad
relativa a la cual se expone durante su uso.
La madera completamente seca varía en densidad desde
aproximadamente 0.3 hasta 0.8 g/cm3.

10. Las propiedades que nos interesan de los materiales son:
1. Resistencia a la tensión y a la compresión.

11. Las propiedades que nos interesan de los materiales son:
2. Resistencia a la flexión.
3. Dureza.

12. Las propiedades que nos interesan de los materiales son:
4. Resistencia a la termofluencia.

13. La resistencia de la madera depende de su densidad, la que a
su vez depende tanto del contenido de agua como del tipo de
madera.
Al secarse hasta tener menos del 30% de agua, empieza a
haber pérdidas de las fibras de celulosa, estás pérdidas
permiten que las fibras individuales se acerquen,
incrementando la unión entre fibras y la densidad de la
madera, por lo tanto, aumentando la resistencia y rigidez de la
madera.

14. Las propiedades mecánicas de la madera son altamente
anisotrópicas. Una carga de tensión aplicada en dirección
longitudinal, actúa paralelamente a las microfibrillas y a las
cadenas de celulosa en la sección media de la pared
secundaria. Estas cadenas en su mayor parte cristalinas, son
resistentes y pueden soportar una carga relativamente alta.
En la dirección radial y tangencial, las débiles uniones entre
microfibrillas y fibras de celulosa se rompen a baja carga
resultando en propiedades muy bajas a tensión en dichas
direcciones.

15. La madera tiene malas propiedades a la compresión y a la
flexión; a compresión las fibras en las celdas tienden a
doblarse, haciendo que la madera se deforme y se rompa a
esfuerzos bajos.

16. La madera cambia de dimensiones al calentarse o enfriarse,
los cambios dimensionales son muy pequeños comparados
con otros materiales. Pero los cambios dimensionales en
direcciones radial y tangencial, son mayores que los
correspondientes a la mayor parte de los materiales.
También el contenido de agua genera cambios dimensionales
significativos, donde los cambios de mayor importancia son
también en dirección radial y tangencial.
El cambio en dimensiones de la madera Δx en dirección radial
y tangencial esta dado por:
Δx = x0 [ c (Mf – Mi) ]

17. Δx = x0 [ c (Mf – Mi) ]
Donde:
x0 es la dimensión inicial.
Mf es el contenido inicial de agua.
Mi es el contenido final de agua.
c es un coeficiente que describe el cambio dimensional y se
puede medir en dirección radial o tangencial.
En la dirección longitudinal, no se observan cambios mayores
de 0.1 a 0.2%.

18. DEFECTOS QUE SURGEN EN EL SECADO DE LA MADERA.
Durante el secado inicial de la
madera, los grandes cambios de
dimensiones perpendiculares a las
celdas, pueden causar deformación
e incluso grietas, por ejemplo, los
defectos de arco, copa, curva,
torsión y rajaduras.
Al utilizarse la madera, puede
cambiar su contenido de agua,
dependiendo de la humedad relativa
del entorno.

20. MADERAS

21. Las primeras civilizaciones se conocen
por el nombre del material que usaban.
◦ Pieles, maderas, ramas, etc.
◦ Edad de piedra, prehistoria.
◦ Edad de bronce, 4500 años aC.
◦ Edad media.
◦ Revolución Industrial
◦ Edad moderna.

22.  Metales.
 Cerámicos.
 Polímeros.
 Semiconductores.
 Compuestos (maderas).

23. Se pueden considerar las propiedades de los materiales en dos
categorías:
Mecánicas. Describen la forma en que el material responde a
una fuerza aplicada; incluye resistencia (tensión, comprensión,
flexión y torsión), rigidez y ductilidad.
Físicas. Incluyen el comportamiento eléctrico, magnético,
óptico, térmico, elástico y químico.

25. ANTIGÜEDAD:
◦ El primer material de construcción (cabaña).
◦ Armas defensivas (lanza, arco...).
◦ Combustible (hogueras...).
◦ Vigas y viguetas.
MODERNIDAD:
◦ Se sustituye por su limite de duración inferior a otros materiales.
◦ El uso de vigas y viguetas se ha relegado a casos muy puntuales.
◦ Amplia aplicación en múltiples sectores de la industria.
◦ Como materia prima para la elaboración de múltiples derivados
(papel, tableros, maderas laminadas...).
◦ Construcción de estructuras de grandes de recintos de uso
publico. .

26.  La madera, está formada por un conjunto de células
que constituyen un organismo vivo, el árbol.
 La formación de la madera se debe a una capa
generatriz, llamada cámbiun, situada entre la corteza
y el resto del tronco.
 En los ciclos vegetativos se forman los anillos, cada
uno de estos, corresponde a una época de
crecimiento anual.
 Como cada anillo nos marca un ciclo vegetativo de un
año, podemos saber la edad de un árbol contando
sus anillos.

27. Propiedades físicas:
◦ Color: las duras tienen un color mas oscuro o intenso;
las maderas blandas tienen colores mas blancos.
◦ Textura: depende del tamaño de los poros,
condiciona el tratamiento necesario antes de pintarla,
barnizarla, etc.
◦ Veteado: orientación de las capas que forman la
madera. Según como sea la madera requerirá
tratamientos de acabado diferentes.
◦ Densidad: cuanto mayor es más pesada y resistente
es la madera.

28. Propiedades físicas:
◦ Hendibilidad: facilidad de hendirse o partirse.
◦ Dureza: resistencia a ser penetrada, cortada o lijada.
◦ Flexibilidad: facilidad para doblarse. Depende del
grado de humedad.
◦
◦ Durabilidad: varia por la especie y por la forma de
secado. Influye las alternativas de humedad y
sequedad.

29.  Densidad: es la relación que existe entre el peso de la
madera y su volumen.
 Contracción e hinchamiento: la madera cambia de
volumen al variar su contenido de humedad.
 Dilatación térmica: la madera se dilata con el calor y
se contrae con el frío.

30. Las transformaciones que sigue la madera desde que se tala el
árbol hasta que se llega a sus formas comerciales son:
 Talado. Actualmente se
realiza con sierras mecánicas.
Descortezado. En el lugar del
talado se eliminan las ramas y
raíces.

31. Despiece y troceado. Se lleva a cabo en la serrería.
Para obtener láminas de madera se puede
emplear el método del desenrollado
o el del corte plano
Secado. Se trata de eliminar el agua que
contiene la madera para luego poderle dar los
tratamientos necesarios.
Se puede llevar a cabo al aire libre o en hornos.

32. TRANSFORMADOS DE LA MADERA..
Tableros de fibra. Se elaboran con fibras
de madera trituradas y mezcladas con cola
que se prensan en caliente.
Se fabrican tableros de diferentes
densidades. Los más normales son los
DM.
Tableros aglomerados. Se elaboran con
residuos de madera triturados y mezclados
con cola que se prensan en caliente.
Sus caras externas se suelen chapar con
láminas de melamina.

33. TRANSFORMADOS DE LA MADERA..
Contrachapados. Se elaboran
superponiendo varias chapas de madera
natural encoladas y prensadas
Las chapas de madera se pegan con las
vetas contrapuestas, lo que le
proporciona mucha dureza.
Tableros listonados. Se elaboran con
listones encolados y recubiertos por las
dos caras con chapas de madera.

34. FORMAS COMERCIALES DE LA MADERA..
Tablas. Son de sección rectangular y cepilladas por
ambas caras.
Tableros macizos. Formados por la unión de tablas
encoladas entre sí por sus cantos.
Chapas. Se obtienen por desenrollado de los troncos.
Se venden en rollos de distinta anchura.
Se emplean para revestir otras maderas de menor calidad.

35. FORMAS COMERCIALES DE LA MADERA..
Listones. Son de sección cuadrada o rectangular.
Molduras. Se obtienen a partir de los listones.
Se emplean principalmente para decorar.
Redondos. Son varillas
cilíndricas de madera.

36. MEDIANTE CORTE..
Para cortar madera se utilizan sierras o serruchos.
Serrucho. Se emplea para cortes largos y rectos.
Serrucho de costilla. Tiene una pieza rígida de refuerzo
en la parte superior. Se emplea para cortes cortos y de
precisión.

37. MEDIANTE CORTE..
Serrucho de punta. Tiene una
hoja larga, estrecha y flexible. Se
emplea para cortes curvos y para
abrir huecos.
Sierra de marquetería. Se
emplea para cortar madera fina.
Consta de un arco y una hoja
de sierra fina.

38. MEDIANTE ARRANQUE DE VIRUTA..
Taladrado. Consiste en
perforar la madera con
brocas o barrenas.
Cepillado. Consiste en
alisar las piezas con
sucesivas pasadas de
una hoja cortante.

39. MEDIANTE ARRANQUE DE VIRUTA..
Limado. Consiste en eliminar material con limas y
escofinas.
Lijado. Consiste en eliminar material con lija. Se
consigue un acabado más fino que con el limado.

40. UNIONES..
Las piezas se pueden unir de diferentes maneras:
Pegado o encolado. Con cola de contacto, cola de
carpintero o pegamento termofusible.
Clavado. Con clavos o grapas.
Atornillado. Con tornillos. Es una unión desmontable

41. Las fabricación industrial con madera se lleva a
cabo con máquinas especializadas.
CORTE. Sierras de vaivén, de cinta, circulares.

42. Las fabricación industrial con madera se lleva a cabo con
máquinas especializadas.
MECANIZADO.
Taladrado. Con taladros o
taladros de columna.
Fresado. Con fresadoras
(tupinadoras).
Con las fresas se consiguen
todo tipo de ranuras y
muescas.

43. MECANIZADO.
Torneado. Con tornos. Se
consiguen piezas circulares.
Lijado. Con lijadoras de cinta, de
disco, de tambor...
Cepillado. Con cepilladoras.