Propiedades de humedad de la madera
La madera es un material higroscópico, lo que significa que es un material que absorbe agua. El agua penetra en la madera de tres formas diferentes: en forma líquida, a través de los lúmenes de las células mediante tensión capilar; en forma de vapor, a través de los lúmenes de las células; o mediante difusión molecular, a través de las paredes celulares. El contenido de humedad de la madera representa la relación entre la masa de agua que contiene y la masa de madera sin agua. (Es decir, si un trozo de madera de 100 kg contiene 50 kg de agua, el porcentaje de humedad es del 100 %). El contenido de humedad de una madera cortada recientemente suele ser del 40-200 %. En un uso normal, el contenido de humedad de la madera oscila entre el 8 % y el 25 % según su peso, dependiendo de la humedad relativa del aire.
El contenido de humedad en equilibrio de la madera es un estado relacionado con la temperatura del aire y la humedad relativa, en el que el contenido de humedad de la madera permanece constante. Es necesario señalar que el contenido de humedad en equilibrio de la madera viene determinado por la humedad relativa del aire y no por la humedad absoluta. La humedad relativa del aire es la proporción de cantidad de agua que hay en el aire en relación con la cantidad máxima de agua que puede almacenar el aire a su temperatura actual. La madera secada previamente alcanza su contenido de humedad en equilibrio en dos semanas. El punto de saturación de la veta de la madera representa la proporción de humedad presente en la madera cuando las paredes celulares están saturadas de agua sin que haya agua libre presente en los lúmenes de las células. A medida que se seca, la madera empieza a contraerse, cuando su contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación. En consecuencia, a medida que la madera se humedece, la expansión finaliza en el punto de saturación. En el caso de las tres especies principales de Finlandia, el punto de saturación a 20 °C se sitúa en torno al 30 %. La capacidad de absorber y liberar humedad (capacidad de humedad) de la madera se puede utilizar como una ventaja estructural; por ejemplo, al utilizar aislamientos térmicos de madera en la construcción se equilibra la circulación de humedad en las estructuras.
La madera se contrae y se expande de diferentes maneras en los sentidos radial y tangencial de los anillos de crecimiento, además de en el sentido de la veta. Este fenómeno se denomina anisotropía. A medida que se seca, la madera se contrae, desde su punto máximo de humedad hasta que se seca por completo, una media del 8 % en sentido tangencial, un 4 % en sentido radial y tan solo un 0,2-0,4 % en el sentido de la veta. El duramen siempre está más seco que la madera de la superficie, lo que implica que el secado de la madera es un proceso complejo. El alabeo de la madera al secarse provoca tensiones internas en la madera y anisotropía. En la construcción siempre se debe tener en cuenta la dinámica de la humedad de la madera. La dinámica de la humedad puede provocar, por ejemplo, que la estructura de una construcción se hunda por su punto medio. Además, la gran contracción de la madera en sentido tangencial provoca que la madera de gran tamaño se agriete. La madera se suele agrietar en el punto más cercano entre la superficie y el meollo.
A medida que aumenta la densidad de la madera, suelen aumentar la contracción y la expansión provocadas por la humedad. A medida que la madera se seca, mejoran sus propiedades de resistencia. Por ejemplo, la resistencia de la madera a la compresión y a la flexión se duplica a medida que la madera se seca un 12-15 % desde su punto más fresco. La resistencia a la tensión de la madera alcanza su punto más alto en el rango de contenido de humedad del 6-12 %. A medida que la madera se seca, mejoran sus propiedades de resistencia de forma significativa cuando el contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación de la veta. También se debe tener en cuenta el contenido de humedad de la madera en el dimensionamiento de estructuras de madera, ya que afecta a la resistencia de la madera.
La madera comienza a sufrir daños si su contenido de humedad se mantiene por encima del 20 % durante largos períodos de tiempo. Esto sucede cuando la humedad relativa del aire circundante es del 80-90 % o superior. La madera comienza a enmohecerse en pocos meses si la humedad relativa del aire circundante permanece por encima del 80 % durante ese período de tiempo. Un 70 % de humedad relativa del aire puede considerarse un valor crítico. Cuando la humedad relativa del aire supera el 90 %, la madera comienza a pudrirse. No obstante, un requisito previo para el enmohecimiento y descomposición de la madera es que la temperatura sea de entre 0 °C y 40 °C. Aunque a temperaturas bajo cero la humedad relativa del aire puede superar el 85 % durante largos períodos, la madera no sufre daños, ya que la temperatura es insuficiente tanto para el crecimiento de hongos como para su descomposición. Las esporas fúngicas y los hongos culpables de la pudrición también necesitan oxígeno y nutrientes, los cuales suelen estar presentes en gran medida en la madera y en el aire circundante.
Los hongos no pueden penetrar más allá de la superficie de la madera, por lo que no supone un daño desde el punto de vista de la resistencia de la madera. No obstante, las esporas que dispersan los hongos son malas para la salud, ya que pueden provocar diversas reacciones alérgicas y síntomas de envenenamiento en las personas, tales como mucosidad nasal, mareos o dolores de cabeza. Es por esto que siempre se debe considerar seriamente la aparición de moho. La erosión de la madera suele confundirse con el enmohecimiento. La erosión de la madera es una pigmentación provocada por el azulado, cuyo alcance es más profundo en la estructura de la madera. El hongo del azulado de la madera se propaga o bien en forma de espora, o bien mediante crecimiento micelial, y es particularmente común en las coníferas que acumulan CO2. El hongo del azulado no se desarrolla en ambientes con temperaturas inferiores a los 5 °C. La erosión no tiene por qué afectar a la resistencia de la madera.
El contenido de humedad de los productos de madera depende de la temperatura y de la humedad relativa del aire
Ejemplo de aplicación (línea de puntos rojos)
- Datos de origen:
- temperatura del aire interior 22 °C
- humedad relativa del aire interior HR 50 %
La tabla indica que, en este caso, el contenido de humedad de la madera es de un 9,5 % según los datos de origen