Química De La Resistencia De La Madera

QUIMICA DE LA RESISTENCIA DE LA MADERA

La fuente de resistencia de la madera es la fibra. La madera es básicamente una serie de fibras tubulares o células unidas por cemento. Cada pared de fibra está compuesta de variadas cantidades de 3 polímeros: celulosa, hemicelulosas y lignina. La celulosa, principalmente, es la responsable de la resistencia en la fibra por su alto grado de polimerización y orientación lineal. La hemicelulosa actúa como una matriz para la celulosa e incrementa la densidad de la pared celular. El rol de la hemicelulosa como contribuyente a la resistencia es totalmente desconocido, sin embargo, esta actúa como una unión entre la celulosa fibrosa y la lignina amorfa. La lignina, como compuesto fenólico, no solamente mantiene las fibras juntas, sino que además actúa como agente endurecedor para las moléculas de celulosa en el interior de la fibra de la pared celular. Los tres componentes de la pared celular contribuyen en diferentes grados a la resistencia de la madera. Juntos, la estructura tubular y la construcción polimérica son los responsables de muchas de las propiedades físicas y químicas de la madera.

La resistencia de la madera se puede alterar debido a condiciones ambientales. Los cambios en pH, humedad, y temperatura, la influencia de la pudrición, fuego y radiación ultravioleta, y la adsorción de compuestos químicos del ambiente pueden tener un efecto significativo en las propiedades de resistencia. Los cambios ambientales deben considerarse en cualquier discusión de la resistencia de la madera tratada o no tratada.

La resistencia de la madera también se puede alterar por compuestos preservantes y retardantes del fuego usados para prevenir la degradación. En algunos casos, la pérdida de propiedades mecánicas causada por estos tratamientos puede ser suficiente para que el material tratado ya no sea considerado el mismo que el material no tratado. La madera tratada ahora puede resistir la degradación ambiental pero puede ser estructuralmente inferior al material no tratado. Salvo para la madera tratada para uso en ambientes marinos, estos posibles cambios no se cuentan en el proceso de diseño estructural debido a que la degradación química de los polímeros se asume como marginal o no existente. Con madera tratada con retardantes del fuego, se incorpora una reducción de un 10% de la resistencia en el proceso de diseño estructural.

Este capítulo presenta un modelo teórico para explicar la relación entre las propiedades mecánicas y los compuestos químicos de la madera. Muchas de las teorías presentadas no están comprobadas. Deben considerarse como un punto de partida para el diálogo entre químicos e ingenieros que eventualmente van a guiar a una mejor comprensión de la química de la resistencia de la madera.

Propiedades mecánicas

Incluso la madera sin defectos distinguibles tiene propiedades extremadamente variables como resultado de su composición heterogénea patrones de crecimiento natural. La madera es un material anisotrópico en el cual las propiedades mecánicas varían con respecto a los tres ejes mutuamente perpendiculares del material(longitudinal, radial y tangencial). Estas características naturales están compuestas por las influencias ambientales encontradas durante el crecimiento del árbol viviente. Aun así la madera es un material viable de construcción debido a que se han desarrollado estimaciones trabajables de las propiedades mecánicas del material.

Las propiedades mecánicas se refieren a la resistencia del material a cargas impuestas(ej. Fuerzas). Las propiedades mecánicas incluyen: (1) medidas de resistencia a deformaciones y distorsiones(propiedades elásticas). (2) medidas de propiedades relacionadas con falla, y (3) medidas de otras propiedades. Para introducirnos a la discusión que concierne a las propiedades mecánicas, debemos explicar 2 conceptos: resistencia y deformación.

La resistencia es una medida de las fuerzas internas ejercidas en un material como resultado de una carga externa. Existen 3 tipos de resistencia: tensión, la cual estira o elonga un objeto, compresión, la cual aprieta o comprime un objeto, y cizalle, que causa que dos partes contiguas de un cuerpo se deslicen a través de un plano del objeto. El esfuerzo de flexión es una combinación de los tres principales esfuerzos, y causa distorsión rotacional.

Deformación es la medida de la habilidad de un material para deformarse – esto es, elongarse o comprimirse – bajo esfuerzos. Sobre el rango elástico de un material, esfuerzo y deformación están en relación lineal. En materiales elásticos, una unidad de esfuerzo causará una unidad de deformación. Este concepto, conocido como Ley de Hooke(E = /), se aplica a todos los materiales elásticos a puntos bajo sus límites de elasticidad o proporcionalidad.

Las propiedades elásticas relacionan la habilidad de un material de deformarse por un esfuerzo y su habilidad para regresar a sus dimensiones originales cuando se retira el esfuerzo. El criterio para la elasticidad no es la cantidad de deformación, sino que la habilidad del material para retornar completamente a sus dimensiones originales cuando se retira el esfuerzo. La característica opuesta es la viscosidad,

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