La madera fue uno de los primeros materiales usados por el ser humano. Y aunque se siguen conformando troncos o ramas de árboles en piezas de madera maciza adecuadamente tratadas para las funcionalidades a las que son destinadas, en la actualidad es más común y útil usar maderas de ingeniería, que se obtienen pegando chapas, tablones, listones, virutas o hebras con adhesivos. El producto tiene ventajas como carecer de nudos, rajas, vetas, huecos y otros defectos. El objetivo es darle más resistencia que la de la madera cruda para convertirlo en un material competitivo con otros que se utilizan en la construcción, con ventajas como su baja energía de fabricación, su poco peso y su flexibilidad.
De la materia que forma el tronco y las ramas de un árbol, aproximadamente la mitad consiste en fibras de celulosa que constituyen las paredes de las células del vegetal; un cuarto es hemicelulosa, cuya función es unir las fibras de celulosa; y el cuarto restante es lignina, que forma una matriz en la que se integran las fibras (ver el apartado 9.1). La madera contiene también resinas, ceras o grasas, pero en menor proporción. Por su estructura se trata de un material claramente anisotrópico (es decir, tiene distintas propiedades según la dirección).
En general, en las especies llamadas de madera blanda predominan las células conductoras de savia llamadas traqueidas, aunque también hay células de almacenamiento o parenquimáticas. Todas ellas son longitudinales, o sea, siguen la dirección del tronco. Otras células son radiales, es decir, perpendiculares a las anteriores. La estructura de las maderas duras es más compleja ya que contienen, además, fibras de esclerénquima, cuya función principal es de sostén, y vasos de distintas formas. Las células de la madera tienen pequeños orificios llamados punteaduras que las conectan entre sí. En la figura 9.13 se ven imágenes de microscopía de barrido electrónico de los dos tipos de madera[1].
Existe una gran multitud de maderas de ingeniería a las que se les dan nombres muy diversos y a veces confusos. Cable hablar, para empezar, de la madera contrachapada (figura 9.14-izqda.), que se obtiene uniendo chapas (láminas) de madera de modo que cada lámina tenga las fibras orientadas en dirección perpendicular a la de las láminas que tiene por encima y por debajo, para conseguir mayor resistencia. La unión se realiza a la presión y a la temperatura adecuadas para el curado de la resina que se usa como adhesivo. El método ya se practicaba en la antigüedad para suplir la ausencia de maderas de calidad. Antes de las resinas modernas se empleaban colas de caseína, que resisten bien la humedad (aunque no tanto la cizalladura, es decir, la acción de fuerzas paralelas en la dirección de las láminas pero de sentido opuesto). Aunque se llegaron a fabricar pequeños aviones de madera contrachapada, la técnica se ha aplicado sobre todo a la industria del mueble.
Un material parecido es la madera laminada encolada, una de cuyas primeras marcas comerciales fue Glulam. Consiste en la unión de listones o tablones para formar capas, disponiéndose varias capas paralelamente pero de modo que la orientación de las fibras se alterne (figura 9.14-dcha.). Antes de pegarlos, los listones se cepillan cuidadosamente para mejorar el rendimiento del adhesivo. El material es muy útil en construcción para crear vigas o columnas, por lo que tiene más uso estructural que la madera contrachapada. Normalmente el número de capas es impar, de manera que las fibras de las dos capas externas tienen la misma orientación y constituyen el eje más resistente del panel. Este material llega a competir con el hormigón en países productores de madera. Es muy adecuado para hacer distintos elementos de construcción, especialmente paredes y techos. Es un buen aislante térmico y, gracias a que es relativamente liviano, los cimientos de los edificios no tienen que ser tan grandes. En la figura 9.15 se muestran estructuras constructivas realizadas con madera laminada encolada.
Hay otros procedimientos de obtención de maderas técnicas a partir de madera triturada. El producto más conocido de este tipo es el tablero de aglomerado, formado por virutas de maderas unidas bajo presión mediante resinas termoendurecibles. Las maderas blandas de pino, chopo o eucalipto van bien. El mayor problema de este material es su baja resistencia a la humedad; otro inconveniente es que los cantos se desportillan con facilidad. No obstante, en la actualidad se fabrican aglomerados con mejor resistencia al agua e incluso al fuego.
Una combinación de las estrategias de aglomerado y contrachapado es el tablero de virutas orientadas. Está formado por capas de virutas o fibras que se obtienen de triturar madera y tamizarla. Las virutas se orientan aproximadamente en una misma dirección formando una capa, pero sobre ella se dispone otra con orientación perpendicular, y así sucesivamente. Las virutas se pegan y prensan térmicamente. El precio de un tablero de este tipo es bastante inferior al de contrachapado y sin embargo sus prestaciones pueden ser iguales o superiores en ciertos aspectos, si bien su apariencia es menos atractiva. En la figura 9.16-izqda. puede verse en detalle el perfil de estos tableros.
En vez de trabajar con virutas, otra opción es hacerlo con largas hebras o tiras finas de madera. Así se obtiene la madera de hebras paralelas (figura 9.16-dcha), cuya primera marca comercial fue Parallam. El material se ideó para aprovechar desechos forestales. Se fabrica a partir de hojas de poco espesor que se convierten en finas hebras de unos 2,5 metros de longitud como máximo. No todas las hojas han de tener la misma superficie e incluso se pueden usar las hojas que debido a sus imperfecciones no valen para hacer madera contrachapada. No obstante, una vez obtenidas las hebras hay que eliminar las que son demasiado cortas o débiles. Las hebras se sumergen en adhesivo (resina de fenol-formaldehído o diisocianato de difenilmetano) y tras eliminar el exceso de pegamento se prensan a la temperatura de curado del adhesivo empleando microondas. Algunos fabricantes usan vapor en el proceso de prensado, lo que mejora la uniformidad de la densidad y las propiedades de mecanizado del producto final. Así se obtiene un tocho que finalmente se puede cortar en piezas con las medidas deseadas. El material obtenido tiene un módulo de cizalladura de 860 MPa y un módulo elástico de 13790 MPa[7]. Los distintos tipos de maderas de ingeniería se pueden combinar entre sí e incluso con madera maciza para crear elementos de construcción con propiedades especiales. Por ejemplo, se hacen viguetas en “I” con alas de madera serrada maciza o madera de hebras paralelas, muy resistentes a la flexión, y alma de madera contrachapada con buena resistencia de cizalladura. Alas y alma van pegadas con resinas fenólicas[8].
[1] M. Megías et al. Tejidos vegetales. Atlas de histología vegetal y animal (2019). https://mmegias.webs.uvigo.es/1-vegetal/guiada_v_inicio.php.
[2] Imagen: File:Hard Soft Wood.jpg. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Hard_Soft_Wood.jpg&oldid=711178925.
[3] Imagen: Birke Multiplex.jpg. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Birke_Multiplex.JPG&oldid=500013509.
[4] Imagen: varios sitios de Internet.
[5] Imagen: Mjøstårnet, Brumunddal. Council on Tall Buildings and Urban Habitat. https://skyscraper-staging.ctbuh.org/building/mjostarnet/26866.
[6] Imagen: E. Baldwin. Holding Their Own: 9 Glulam Projects That Transcend Tradition. Architizer.com. https://architizer.com/blog/inspiration/collections/glued-laminated-timber/.
[7] F. Lam y H. Prion. Engineered Wood Products for Structural Purposes. En: H. J. Larsen (eds.). Timber Engineering, S. Thelandersson (cap. 6). John Wiley & Sons (2003).
[8] F. Lam y H. Prion (op. cit.)
Este texto pertenece al libro:
Carlos Romero Muñiz, José M.ª Gavira Vallejo: Noventa materiales de ingeniería para la enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/90mi/ .
