La madera ha sido siempre para el hombre uno de los principales recursos naturales. Gracias a la tecnología moderna, la madera sirve para muchísimos más usos de




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La Madera

INTRODUCCIÓN:
La madera ha sido siempre para el hombre uno de los principales recursos naturales. Gracias a la tecnología moderna, la madera sirve para muchísimos más usos de los que pudieron soñarse hace muy pocos siglos.

Cinco de las necesidades más importantes del hombre - albergue, combustible, ropas, alimento y transporte - pueden satisfacerse hasta cierto punto con la madera.

Como materia prima química, la madera puede usarse para obtener muchos productos de gran valor. A diferencia de la mayor parte de las materias primas, la madera es un recurso renovable.

Una de las dificultades es la cantidad de medidas que se utilizan para la mensura de la materia prima: cuerda, pies cuadrados, pies cúbicos, galones, libras, etc. lo ideal sería unificar las medidas en el sistema métrico decimal.
El uso conjunto de la madera oscila alrededor del 45%, cifra que comprende madera aserrada, madera para combustión, madera para pasta, durmientes, chapas, tonelería puntales, postes y ripias. El resto no se utiliza o se lo hace como madera de baja calidad, que representa alrededor del 20 %

El material completamente desechado llega al 34 %. El consumo usual para madera para pasta es del orden del 15 al 20% (variando según los años) de los cortes. Los usos químicos de importancia menor, como el carbón vegetal y los tocones usados para la extracción de resina de colofonia y aguarrás, representan el 1% o menos.
La tendencia de los últimos años en la industria maderera es el uso creciente de las cortezas y los residuos celulósicos que quedaban al pie del monte.
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURAS DE LA MADERA
COMPOSICIÓN

Es una sustancia fibrosa, organizada, esencialmente heterogénea, producida por un organismo vivo que es el árbol.
Sus propiedades y posibilidades de empleo son, en definitiva, la consecuencia de los caracteres, organización y composición química de las células que la constituyen.
El origen vegetal de la madera, hace de ella un material con unas características peculiares que la

diferencia de otros de origen mineral.
Elementos orgánicos de que se componen:

- Celulosa: 40-50%

- Lignina: 25-30%

- Hemicelulosa: 20-25% (Hidratos de carbono)

- Resina, tanino, grasas: % restante
Estos elementos están compuestos de:

- Elementos esenciales (90%):

- Carbono: 46-50%

- Oxígeno: 38-42%

- Hidrógeno: 6%

- Nitrógeno: 1%

- Otros elementos (10%):

- Cuerpos simples (Fósforo y azufre)

- Compuestos minerales (Potasa, calcio, sodio)


ESTRUCTURA DE LA MADERA DESDE EL PUNTO DE VISTA ANATÓMICO Y QUÍMICO

La madera es una sustancia compleja desde el punto de vista anatómico y químico. De la estructura anatómica dependen las propiedades de resistencia mecánica, aspecto, resistencia a la penetración del agua y productos químicos, resistencia a la putrefacción, calidad de la pulpa y la reactividad química. Para usar la madera en cualquier industria, del modo más eficaz, no solamente es preciso conocer las propiedades de las diferentes sustancias que la constituyen, sino también cómo se encuentran distribuidas en las paredes celulares.

Las células que constituyen los elementos estructurales de la madera son de formas y tamaños distintos y crecen íntimamente unidas entre sí. La células de la madera seca pueden estar vacías o parcialmente ocupadas por depósitos, por ejemplo: gomas o resinas; o por tilosis, que son crecimientos de intrusión de un tipo de célula a otro. Las células largas y puntiagudas se conocen por el nombre de fibras o traqueidas y varían mucho de longitud dentro de un mismo árbol y entre especies distintas. Las fibras de los árboles de madera dura tienen una longitud de 1 mm; las fibras de madera blanda varían de 3 a 8 mm.

Al describir los componentes químicos de la madera, suele distinguirse entre componentes de la pared celular y sustancias extractivas. Los componentes de la pared celular son la lignina y los polisacáridos totales, constituida por celulosa y hemicelulosa.

Las sustancias extractivas, materia extraña está constituida por sustancias que pueden separarse por extracción por disolventes no reactivos, residuos de proteínas del protoplasma de la célula en crecimiento y componentes minerales, algunos muy difíciles de eliminar.
Hidratos de carbono de la pared celular

Los hidratos de carbono son los componentes más importantes de la pared celular y en muchos casos forman el 65-75% del peso de la madera. La hidrólisis de la fracción total de hidratos de carbono da principalmente azúcares sencillos, sobre todo glucosa. En las maderas blandas, la manosa y la xilosa siguen en cantidad. La mayor parte de las maderas blandas tienen cantidades más pequeñas de galactosa y arabinosa. Los hidrolizados de maderas duras, además de contener 55-75% de glucosa, son relativamente ricos en xilosa (20-40%), con cantidades más pequeñas de manosa, arabinosa y galactosa.


CELULOSA

El principal carbohidrato de la madera es la celulosa, que en muchos aspectos es análoga químicamente a la celulosa del algodón purificada.

Está constituida principalmente por restos de glucosa unidos por medio de enlaces 1,4-beta-glucósidos. La porción resistente de la celulosa de la madera muestra una velocidad de hidrólisis en ácido diluido casi doble a la de la celulosa del algodón. Estudios de difracción de rayos X han mostrado que el cristal es más grande en la celulosa de algodón que en la de la madera. Hasta el momento no se ha podido preparar ninguna celulosa a partir de madera que no contenga mananas y xilanas. No se sabe si estos hidratos de carbono no celulósicos se encuentran atrapados en la estructura de la celulosa sólida o si son parte integrante de las cadenas de la celulosa de la madera.

Hemicelulosa

Los hidratos de carbono de la pared celular de la madera son la celulosa verdadera y la hemicelulosa. Esta se ha definido como la porción de celulosa que se hidroliza fácilmente. Es una sustancia amorfa y está compuesta por manosa, galactosa, arabinosa, xilosa, ácidos urónicos y en algunos casos, ramnosa. La distinción entre celulosa "verdadera" y hemicelulosa es principalmente de interés científico. No existe ningún método que permita la separación neta de ambas.

Holocelulosa

La fracción total hidrocarbonada de la madera ha sido denominada Holocelulosa. Por cloración y extracción en monoetanolamina en solución alcohólica caliente, alternadas, se obtienen preparados de la fracción total de hidratos de carbono de la madera, que se aproximan al rendimiento ideal.

Los análisis de la celulosa que se realizan para fines técnicos, expresan la composición en celulosas alfa, beta y gama. La distinción se basa en la solubilidad en los álcalis. En términos generales la alfa-celulosa es insoluble en hidróxido de sodio al 17.5%; la beta-celulosa es la porción soluble que se precipita al acidular y la gama- celulosa es la porción soluble que no precipita al acidular.
LIGNINA.

Podríamos decir que la lignina actúa como impermeabilizante de las cadenas de celulosa (muy hidrófilas) y como aglomerante de las estructuras fibrilares de las células.
Materia extraña

Los componentes minerales de la madera varía mucho entre especies , entre individuos y entre diversas partes del mismo árbol. Los principales son: calcio , potasio y magnesio. Los aniones más comunes son carbonatos, fosfatos, silicatos y sulfatos.

Las materias extrañas orgánicas en la madera son numerosas y son difíciles de clasificar, no obstante ello se puede decir que existen los siguientes productos en casi todas las especies estudiadas: hidrocarburos alifáticos y aromáticos, terpenos, ácidos alifáticos y aromáticos y sus sales respectivas, alcoholes, fenoles, aldehídos, cetonas, quinonas, ésteres y éteres, aceites fijos, aceites volátiles, ácidos de resinas y esteroles, taninos, materias colorantes, polisacáridos solubles en agua, ciclitoles, proteínas y alcaloides.


ESTRUCTURA MACROSCOPICA DE LA MADERA

La estructura del tronco no es homogénea y, al realizar un corte transversal del mismo, se aprecian diferentes zonas y partes, cumpliendo cada una de ellas una función en el crecimiento del árbol, y por tanto en la formación de la madera. De la parte exterior hacia la interior, las diferentes partes del tronco son:

La Corteza exterior o súber: es la capa protectora del tronco, y está formada por tejido muerto.
Corteza interna: está formada por tejido vivo y transporta, en sentido descendente, hasta las raíces, los alimentos fabricados en la fotosíntesis y el oxígeno absorbido del aire usado en la respiración. El floema puede tener fibras de líber, que son muy fuertes, y en algunas especies constituyen la materia prima de la que se obtienen fibras comerciales, por lo que también se denomina a esta zona líber.
Cámbium: capa formada por un conjunto de células, responsables del crecimiento del tronco, y que se sitúa entre el floema y el xilema.
Xilema: es el término botánico de la madera, y esta formado por tejido leñoso.

El proceso de crecimiento tiene lugar a partir del cámbium. Esta capa de células se encuentra siempre en periodo de división y produce alternativamente células de floema y xilema. Cuando una célula del cámbium se divide para formar células de xilema, la célula que ocupa una posición más interna de las dos resultantes de la división se transforma en xilema, mientras que la exterior sigue actuando como cámbium en la división siguiente. Cuando ésta ocurre, la célula más externa se transforma en célula del floema, y la interna sigue actuando como cámbium, y así sucesivamente.

Dado que las células del xilema producidas en primavera son grandes y las formadas más tarde pequeñas, y que durante el invierno el crecimiento se interrumpe, la madera que se forma cada año adopta la forma de anillo anual o de crecimiento. Se diferencias unos de otros por una diferencia de color que alterna el claro (madera primeriza correspondientes al crecimiento primaveral), y el oscuro (madera tardía correspondiente al crecimiento otoñal más lento), de forma que cada alternancia de anillo claro a anillo oscuro indica un año en la vida del árbol. La anchura de cada anillo se ve afectada por el clima, el tipo de árbol y otras variables.
Los anillos anuales más antiguos, de color más oscuro, casi nunca son funcionales y reciben en conjunto el nombre de Xilema, mientras que los más jóvenes, de tonalidad más clara, constituyen la albura. En la zona de la albura se sitúan los tejidos que transporta agua y nutrientes minerales disueltos desde el suelo hacia las hojas, y también los productos gaseosos de la respiración, que se forman en todas las células vivas de la planta, hacia las hojas, desde las que pasan a la atmósfera. A medida que el tronco crece, la parte interna de la albura se ve desplazada de la zona de crecimiento activo, el cámbium, y sus células mueren, sufriendo transformaciones químicas por acumulación de resinas, taninos, aceites esenciales y otras sustancias, transformándose en duramen.

Albura : Madera de la sección externa del tronco, de color más claro. Es la zona más viva, saturada de sabia y sustancias orgánicas. Se transforma con el tiempo en durámen.
Duramen: Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificación.) De coloración, a veces, más oscura que la exterior. Madera adulta y compacta. Es aprovechable. La duraminización (transformación de albura a duramen) de la madera se caracteriza por una serie de modificaciones anatómicas y químicas, oscurecimiento, aumento de densidad y mayor resistencia frente a los ataques de los insectos.
Médula: Parte central del tronco. Constituido por tejido flojo y poroso. De ella parten radios medulares hacia la periferia.
Para estudiar la estructura macroscópica y microscópica de la madera, dada su heterogeneidad, se establecen tres planos o secciones (Fig. 1):

  • Transversal: perpendicular al eje de la rama o tronco.

  • Radial: pasa por el eje y un radio de la rama o tronco.

  • Tangencial: paralela a un plano tangente al tronco, o al anillo de crecimiento.


Al examinar las tres secciones producidas en un tronco de madera, a simple vista, se pueden observar las siguientes estructuras de características fácilmente diferenciables:

  • Corteza externa o corteza propiamente dicha.

  • Corteza interna o líber.

  • Cambium o capa delgada de células vivas, generadora del crecimiento en espesor del árbol (xilema y floema).

  • Leño o tejido leñoso propiamente dicho, que forma la mayor parte del tronco y que presenta diferencias, fácilmente apreciables en las coníferas y en algunas frondosas. Entre estas diferencias está la debida a los anillos de crecimiento, anuales en las plantas de la zona boreal y estacionales en las plantas de la zona tropical con estaciones climáticas marcadas.



Figura 1: Esquema para la orientación de las superficies transversal, tangencial y radial de una muestra de madera
Dentro de cada anillo de crecimiento se distingue, más o menos fácilmente, la madera formada en primavera (llamada madera de primavera, en los anillos anuales, y de primer crecimiento, en el caso de anillos estacionales), de la formada en verano (madera de verano, en los anillos anuales, y tardía, en los estacionales).

En las coníferas, la diferencia está marcada principalmente por el color. En las frondosas, se debe más a la agrupación o distribución de los vasos o parénquima terminal en el anillo, existiendo siempre una cierta diferencia de color, más o menos marcada, entre la madera de primavera y la de verano, observable a simple vista o con una lente de diez aumentos.

En los anillos de crecimiento estacional, las diferencias de porosidad, debidas a la distribución de vasos, parénquima o grosor de las paredes de las fibras, corresponden a las estaciones secas o lluviosas de la zona. En aquellas en que las estaciones no están marcadas, hecho que sucede en muchas zonas del bosque tropical, la diferenciación de los anillos de crecimiento es difícil de llevar a cabo.

En la sección radial, pueden observarse, tanto los anillos de crecimiento como los radios leñosos cuando exista diferencia de color con los tejidos. Los radios leñosos unas veces son más oscuros y otras veces más claros. Cuando los radios leñosos son muy delgados o de color prácticamente igual al resto de los tejidos, no son visibles.

Por el contrario, son prácticamente invisibles en las coníferas y en ciertas frondosas, debido a lo delgados que son y lo poco diferenciado de su color.

En la sección tangencial pueden observarse los radios leñosos cuando son gruesos o de color diferente, así como las estrías que producen los vasos cuando son de gran diámetro. El parénquima leñoso es también una estructura que aparece fácilmente visible en algunas especies en sus secciones tangenciales y en muchas especies tropicales.

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