LA PARED CELULAR VEGETAL Y LA CELULOSA DE LA MADERA

La pared celular vegetal se construye de diversos materiales dependiendo de la clase de organismo. En los árboles, la pared celular se compone sobre todo de un polímero de carbohidrato denominado celulosa, un polisacárido, y puede actuar también como almacén de carbohidratos para la célula. En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano. Entre las archaea se presentan paredes celulares con distintas composiciones químicas, incluyendo capas S de glicoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. Los hongos presentan paredes celulares de quitina, y las algas tienen típicamente paredes construidas de glicoproteínas y polisacáridos. No obstante, algunas especies de algas pueden presentar una pared celular compuesta por dióxido de silicio. A menudo se presentan otras moléculas accesorias integradas en la pared celular..La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.

QUE ES LA CELULOSA

A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, es decir, no es digerible por los animales; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.

La celulosa, sustancia blanca y amorfa, se produce espontáneamente en los vegetales como resultado de la fotosíntesis. Es el principal componente del papel.

La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre.

ESTRUCTURA DE LA CELULOSA

La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Por hidrólisis de glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H10O5)n, con un valor mínimo de n= 200.

 
 
 
 
 
Estructura de la celulosa; a la izquierda, β-glucosa; a la derecha, varias β-glucosa unidas.
 

La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas impenetrables al agua, lo que hace que sea insoluble en agua, y originando fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales.

FUNCIÓN DE LA CELULOSA

Enlaces de hidrógeno entre cadenas contiguas de celulosa.


En el intestino de los rumiantes, de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulasa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.


LA CELULOSA SU HISTORIA Y APLICACIONES
La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. También se utiliza en la fabricación de explosivos (el más conocido es la nitrocelulosa o "pólvora para armas"), celuloide, seda artificial, barnices


La pared celular es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática en las células de bacterias, hongos, algas y plantas. La pared celular protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura celular, funciona como mediadora en todas las relaciones de la célula con el entorno y actúa como compartimiento celular. Además, en el caso de hongos y plantas, define la estructura y otorga soporte a los tejidos.

La pared celular vegetal es una estructura compleja que, aparte de dar soporte a los tejidos vegetales, tiene la capacidad de condicionar el desarrollo de las células.


ESTRUCTURA
La pared celular vegetal tiene tres partes fundamentales:
• Pared primaria. Está presente en todas las células vegetales, usualmente mide entre 100 y 200 nm de espesor y es producto de la acumulación de 3 o 4 capas sucesivas de microfibrillas de celulosa compuesta entre un 9 y un 25% de celulosa. La pared primaria se crea en las células una vez que está terminando su división, generándose el fragmoplasto, una pared celular que dividirá a las dos células hijas. La pared primaria está adaptada al crecimiento celular, las microfibrillas se deslizan entre ellas produciéndose una separación longitudinal mientras el protoplasto hace presión sobre ellas.


• Pared secundaria. Cuando existe, es la capa más adyacente a la membrana plasmática, se forma en algunas células una vez que se ha detenido el crecimiento celular y se relaciona con la especialización de cada tipo celular. A diferencia de la pared primaria, contiene una alta proporción de celulosa, lignina y/o suberina.


• Laminilla media. Es el lugar que une las paredes primarias de dos celulas contiguas; es de naturaleza principalmente péctica, pero a menudo, en las células mas viejas se lignifica.


Composición
La composición de la pared celular vegetal varía en los diferentes tipos celulares y en los diferentes grupos taxonómicos. En términos generales la pared celular vegetal está compuesta por una red de carbohidratos y proteínas estructurales embebidos en una matriz gelatinosa compuesta por otros carbohidratos y proteínas.


Carbohidratos
El principal componente de la pared celular vegetal es la celulosa. La celulosa es un polisacárido fibrilar que se organiza en microfibrillas y representa entre el 15% y el 30% del peso seco de las paredes vegetales.


Las microfibrillas de celulosa se encuentran atadas por carbohidratos no fibrilares a los que se denomina genéricamente hemicelulosa. Los componentes mayoritarios de la hemicelulosa son xiloglicanos (XiGs) glucuronarabinoxilanos (GAXs).


La pectina es otro componente importante de las paredes celulares . Es un polisacárido no fibrilar, rico en ácido D-galacturónico, heterogéneamente ramificado y muy hidratado. Los componentes mayoritarios de la pectina son: los homogalacturonanos (HGA) y ramnogalacturonanos I (RG I). La matriz de pectina determina la porosidad de la pared y proporciona cargas que modulan el pH de la pared.


Lignina y suberina son polímeros complejos compuestos por fenilpropanoides y alcoholes aromáticos. Se acumulan en algunas paredes secundarias y, en casos excepcionales, en paredes primarias. La lignina, la suberina y ceras como la cutina, le confieren impermeabilidad al agua a los tejidos en los que se depositan.


Proteínas
La pared celular vegetal también está compuesta por proteínas estructurales. Estas proteínas son ricas en uno o dos aminoácidos, tienen dominios con secuencias repetidas y están glicosiladas en mayor o menor grado. Para la mayoría de las proteínas estrucurales de la pared vegetal, se ha propuesto que tienen estructura fibrilar y que se inmovilzan mediante enlace covalente entre ellas o con carbohidrátos. Se sabe que estas proteínas se acumulan en la pared en diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a diferentes condiciones de estrés.


Se consideran proteínas estructurales de la pared celular vegetal: extensinas o proteínas ricas en hidroxiprolina (HRGPs), proteínas ricas en prolina (PRPs), proteínas ricas en glicina (GRPs) y arabinogalactanas (AGPs).


Incluidas en la red de polisacáridos y proteínas, se encuentran diversas proteínas solubles, algunas de ellas son enzimas relacionadas con la producción de nutrientes como la glucosidasa, enzimas relacionadas con el metabolismo de la pared como las xiloglucano-transferasas, peroxidasas y lacasas, proteínas relacionadas con la defensa, proteínas de transporte.


Biogénesis de la pared celular vegetal
La pared celular vegetal se constituye durante la división celular, a partir de vesículas que provienen del aparato de Golgi. Estas vesículas, llenas de los componentes de la pared celular, se localizan en el fragmoplasto, que es un arreglo del citoesqueleto propio de las células en división. En el fragmoplasto se fusionan las vesículas del aparato de Golgi y constituyen el plato celular el cual crece desde el interior de la célula en división, hasta ponerse en contacto con las paredes laterales.


Una vez formada, la pared celular crece por deposición de capas sucesivas de celulosa. En cada capa, la orientación de las microfibrillas de celulosa está guiada por el citoesqueleto, más exactamente por los microtúbulos corticales, los cuales alinean al complejo responsable de la síntesis de celulosa, que es la celulosa sintasa.


La elongación celular ocurre en el eje perpendicular al de las microfibrillas de la capa de pared que se está depositando, de ahí que la síntesis de la pared y la orientación de las microfibillas de celulosa está en directa relación con el tamaño celular.


Interacciones de la pared celular vegetal
La pared celular es el orgánulo más externo de la célula y de ella dependen las interacciones entre células y entre tejidos. Al igual que de la matriz extracelular de animales, de la pared celular de plantas depende la adhesión al substrato, la cual es determinate en el caso de algunas órganos vegetales que son móviles como el polen.


De otro lado, la pared se mantiene en constante comunicación con el interior celular, esta interacción entre la pared y protoplasto es dinámica y transmite señales hacia el interior de la célula, que dan cuenta de las condiciones del ambiente extra-citoplasmático. En el otro sentido, de adentro hacia afuera, el protoplasto regula el estado de la pared en cada momento, dependiendo del desarrollo del tejido y las condiciones ambientales.


Durante el fenómeno conocido como plasmólisis, que es la separación del protoplasto vivo de la pared celular por un efecto hiperosmótico, la interacción física entre la pared celular y el protoplasto se hace evidente; cuando esta interacción física se pierde la célula se vuelve incapaz de responder al ataque de patógenos y pierde su diferenciación celular.
De todos los compuestos naturales del carbono.
La celulosa es posiblemente el ele­mento más abundante de la pared celular de todos los árboles, arbustos, pajas y pas­tos. Generalmente la celulosa se encuentra en estado fibroso, posee gran resistencia a la tensión y constituye el más importante componente de la pulpa y del papel.


Las plantas están formadas por diversos elementos, muchos de ellos de compleja cons­titución; si embargo, el aficionado solo está obligado a familiarizarse con dos de los prin­cipales componentes: la celulosa y la lignina.


La celulosa, que eventualmente se con­vierte en pulpa, está compuesta de innume­rables fibras, mucho más finas que los cabe­llos humanos y cuya longitud se mide por milímetros. Es una materia relativamente resistente a la oxidación por agentes cáusti­cos; sin embargo, ciertos reactivos, cuando se usan en exceso pueden tener efectos de marcado deterioro sobre la misma. La resis­tencia a la tensión disminuye notablemente cuando se produce el sobre blanqueo.


La celulosa está probablemente más pró­xima a lo soluble en agua fría que en agua caliente y así, una temperatura baja favo­rece el batido y la unión entre las fibras. Si las fibras celulósicas se calientan, al pa­recer se deshidratan en mayor o menor gra­do, lo cual hace que se encojan y vuelvan quebradizas.

PROBLEMAS DE LA MADERA INMUNIZADA CON CCA

La inmunización de la madera, con quimicos toxicos, tiene como objetivo protejerla de los agentes fisicos o naturales que producen su destrucción, la introduccion de liquidos inmuniantes a la madera puede realizarce con metodos de presión o sin presión, el exito de una inmunizacion depende del preservador utilizado, la cantidad de este retenido por la madera y la profundidad a que penetra

 TRATAMIENTO DE LA MADERA CON CCA

La sigla CCA significa, Cobre arsénico cromático, es un quimico preservativo comercial usado por muchos años para tratar la madera con presión y/o vacío, y protegerla del ataque de hongos de pudrición y de insectos.

La madera tratada con CCA es comúnmente vendida como “madera inmunizada verde” y es la de uso más generalizado en paises como Colombia.

 El Cromo, Cobre y Arsénico es ligado a la madera a través de reacciones químicas, pero un porcentaje de ellos gradualmente sale y se filtra de la madera. El arsénico se puede salir de la madera tratada, dejando residuos del químico en la superficie de la madera y en la tierra a los alrededores. La piel de los niños pequeños que juegan sobre esta madera o a sus alrededores pueden tener contacto con este producto químico. El arsénico puede entrar a sus cuerpos, si los niños llegan a meter las manos dentro de la boca, o si comen o beben sin primero lavarse las manos. Cabe anotar que este producto químico se va acumulando en el cuerpo humano.

Gracias al reconocimiento de  los riesgos a la salud debido al arsénico, la Agencia de Protección del Medio Ambiente de USA -EPA ( Environmental Protection Agency), anunció que a partir del 31 de diciembre, 2003, que el arsénico no se podrá usar en la madera para proyectos del jardín, cercas residenciales, pasarelas, pasillos entablados, y juegos para niños. Sin embargo, los niños seguirán teniendo contacto con madera tratado con CCA en el futuro.

En lugar de quitar los juegos para niños ya en existencia, o trasladar cubiertas construidas con madera tratada con CCA, la División de Salud Pública de la EPA ofrece las siguientes recomendaciones para proteger a los niños, las mascotas, y otros de la posibilidad de ser expuesto al arsénico:

RECOMENDACIONES PARA LA SALUD PUBLICA POR LA EPA

1• Sellar cualquier estructura de madera tratada bajo presión cada 1 a 2 años con un recubrimiento de un sellador tipo lasur (base de aceite ó base de agua), semi-transparente, resistente al clima, y que no se agriete. Los selladores penetrantes forman una barrera en la superficie de la madera que puede reducir significativamente la cantidad de arsénico que se sale de la madera, mientras que a la vez protege y preserva la estructura de la madera.


2• Mantener a los niños y las mascotas fuera del alcance de la parte inferior de las cubiertas, donde el arsénico puede haberse salido.


3• Asegurarse que los niños se laven bien las manos una vez que terminen de jugar en cualquier estructura hecha de madera, especialmente antes de comer y beber.


4• La tierra debajo de juegos para niños en el patio hechos de madera pueden contener arsénico. Por lo tanto, debería de taparse la tierra con algo como pedacitos de madera, o arena para disminuir el contacto con la tierra.


5• No usar pedazos de madera tratado con CCA (color verde).


6• La comida jamás debe de tener contacto directo con ninguna madera tratada que no haya sido recubierta. Se debe cubrir las mesas de madera sin pintar, con un mantel.


7• La madera tratada no se debe colocar donde pueda tener contacto directo o indirecto con agua para beber.


8• No se debe pulir y/o lijar las estructuras hechas de CCA, ni se debe limpiar de una manera muy abrasiva estas estructuras.


9• No se debe usar madera tratada con CCA para construir mesas de picnic, botes de basura, áreas para sembrar flores, ni se debe sembrar verduras alimenticias cerca de madera tratada con CCA.


10• No se puede quemar madera tratada con CCA, ya que los químicos tóxicos pueden emitirse en el humo y concentrarse en la ceniza.


11• Cortar la madera tratada con CCA afuera y usar una mascara de polvo, gafas, y guantes. Recoger todo el aserrín, pedazos de madera, y todos los escombros y desécharlos en la basura.


12• Luego de trabajar con madera tratada con CCA, lavar bien la piel expuesta, especialmente las manos, con agua y jabón antes de comer y beber. Limpiar la ropa de trabajo por separado de la demás ropa de la casa, antes de usarla otra vez.


13• Los constructores de una casa a la cual le piensa añadir o arreglar una cubierta, área de columpios de niños, u otra estructura del patio deberían buscar otras alternativas para la construcción que no contengan arsénico ó metales pesados (por ejemplo madera roja, cedro, madera tratada sin metales pesados, plástico, materiales compuestos, o metal).

La ventaja que tienen las pinturas a base de agua sobre los recubrimientos hechos con barnices al solvente, es su resistencia a descascarar (menor envejecimiento de la película, presentando mayor protección y menos posibilidad de que salga el arsénico con el tiempo) y la posibilidad de volver a ser recubierto (manos posteriores) cuando sea conveniente, sin necesidad de usar un lijado completo sobre toda la superficie (el cual puede acarrear contaminación por polvo con arsénico).

COMO CONSERVAR ARTIFICIALMENTE LA MADERA (metodos).

La duración de las maderas dependen de las influencias que obran su destrucción, como luz del sol, contacto con la humedad enfermedades de la madera etc., y difieren de unas especies a otras variando según la edad, el espesor de las capas anuales y las condiciones climatológicas anteriormente nombradas a las cuales está expuesta la madera.

Sabemos también que la linfa permanece en el tronco después de haberse derribado la planta, siendo esta la causa esencial de que la madera se pudra. Pues bien para conservar las maderas es necesario quitar la linfa o, todavía mejor, substituirla con otras substancias.

Para esto existen dos métodos con los que podemos lograr este objetivo:

1. Eliminación de la savia y de sus elementos.

2. Mineralización de las maderas para la construcción.

La extracción mecánica de la savia y sus elementos se pueden efectuar de las siguientes maneras:

a) VAPORIZACION DEL TRONCO

Para este objetivo se emplea un aparato que esta compuesto por una caja de hierro de fundición o de albañilería cementada, donde se disponen las maderas, y de una caldera de vapor. Se hace penetrar en la caja una corriente continua de vapor de 70° a 100°C.,hasta que el agua de condensación no sea muy clara; el color del agua que se condensa es negro en algunas especies de maderas como el encino, rojo en la caoba, amarillento en el tilo, rosáceo en el cerezo etc.

 Despues de esta operación se secan las maderas al aire o en una estufa de desecación artifial, con este procedimiento las madras pierden del 5 al 15% si se introducen ya secas, y del 25 al 55% si las maderas que se han de vaporizar están aserradas recientemente o son troncos recién cortados.

Para mayor garantía de conservación las maderas vaporizadas neseciten estar continuamente en contacto con la humedad, se deben conbinar ventajosamente la vaporización con la embreadura. Para este objeto al final de la evaporación se añade al agua de la caldera, aceite de alquitrán, brea o carbolineum Presser, cuyos vapores penetran en los poros del tronco junto con el de agua y permanecen allí.

b) DEPURACION CON AGUA HIRVIENDO.

Este método en las maderas de dimensiones no muy grandes, puede expulsarse la savia con agua hirviendo. El procedimiento no es tan enérgico como el del vapor, pero también ofrece unos buenos resultados. Las piezas se deben mantener siempre sumergidas con ayuda de un fondo falso horadado que puede ser de madera, la cocción se hace a fuego directo, las calderas deben ser cilíndricas y de cobre preferiblemente.

Para piezas grandes se deben hacer uso de cajas con formas paralelepipédicas llenas de agua calentadas con vapor a 100°C.,según el espesor y la calidad de la madera, la cocción no debe durar menos de 6 horas ni más de 12 horas.

c) DEPURACION CON AGUA CORRIENTE.
Este método es el más económico; pero requiere de muchísimo tiempo, los troncos se mantienen completamente sumergidos en una corriente de agua de manera que la base del tronco este vuelta hacia la corriente, el agua penetra poco a poco por entre los vasos capilares y expulsa la savia, es evidente que con este método cuanto más corto sea el tronco más pronto terminara la operación, que generalmente dura de 6 a 18 meses. Dividiendo los troncos en tablones, el tiempo necesario para la depuración podría reducirse a la mitad.

c) MADERAS COMPRIMIDAS.
Siever estudio la manera de conservar las maderas y de mejorarle su dureza y resistencia por medio de la presión, a las maderas secas al vapor haciéndoles embeber aceite, betún, resina, grasa, etc. Y después las somete a fuertes presiones dándoles dentro de ciertos límites formas especiales. Con este procedimiento que es muy costoso la madera adquiere una mayor densidad y una resistencia máxima a los agentes atmosféricos y a la destrucción por insectos.

LA MINERALIZACION DE LA MADERA.
Algunos autores han llamado a esta operación petrificación o metalización de madera, las maderas preparadas así rara vez son utilizadas por los ebanistas, modelista, carpinteros, etc., porque son objeto de una industria muy especial, por lo tanto nos limitaremos en los principios en que se fundamenta la mineralización.

Según experiencias realizadas por Strützki y de Apeit, la mineralización de la madera se obtiene poniéndola en contacto con un carbón rico en sulfuro de hierro, el cual se transforma en sulfato de hierro produciendo eflorescencias, gracias a la higroscopicidad del carbón y a consecuencia de la humedad o de la lluvia, el vitriolo verde se disuelve y penetra poco a poco en la madera, y se convierte poco a poco en sulfato férrico básico, produciendo la mineralización de tronco. Según pruebas de kuhlman, este método es de método dudoso, pues demostró que el óxido de hierro descompone las fibras leñosas de la madera.

Otros experimentadores trataron de embeber en el leño inyectar a presión algunas substancias antisépticas minerales y orgánicas.

SUSTANCIAS MINERALES: acetato de plomo, bicloruro de mercurio, cloruro de calcio, cloruro de sodio, acido arsénico, pirolignito de hierro, sulfatos de hierro, de barita, de zinc y de cobre; protocloruro de manganeso, sublimado corrosivo, ácido bórico y tannato de protóxido de hierro.

SUSTANCIAS ORGANICAS VEGETALES: cera, sebo, resina, aceite, tanino, ácido acético, ácido piroleñoso, betún, creosota y carbolineum Presser (brea).

Por lo general todas las substancias que se incorporan al leño produce reacciones en la fibra leñosa.

No obstante la inyección de los maderos se utilizó en postes telegráficos, rodrigones y enrejados.

ALGUNOS PROCEDIMIENTOS ACREDITADOS.

Imbibición hidrostática.

Absorción natural.

SISTEMA BOUCHERIE: Consiste en poner el pie del tronco en comunicación con un líquido preservador que proviene de una altura capaz de expulsar y derramar a la vez la savia natural para introducirse en los espacios que esta ocupaba.

Payne, modificando el procedimiento de boucherie, trato con ventaja de obtener la imbibición, valiéndose de la misma fuerza viva de la planta. Apenas aserrado el pie del árbol, se le sumerge inmediatamente en un líquido que contiene 1/90 de cloruro de zinc, o 1/46 de sublimado corrosivo, o 1/15 de sulfato de cobre, etc. Al cabo de algunos días ha penetrado completamente toda la solución dentro del madero.

En lugar de derribar la planta, se le puede practicar al pie una incisión, haciendo con caucho un embudo alrededor del corte y vertiendo las mencionadas substancias.

En noruega se empleó mucho este procedimiento para la conservación de las traviesas del ferrocarril. Con ayuda de un taladro hacían un orificio en la planta en dirección de su eje, a 1 metro de altura del suelo, introduciendo en el 150 gr de vitriolo azul tapando después el orificio con un tapón en madera, al cabo de tres meses, el vitriolo era renovado, para que por medio de un fenómeno especial de capilaridad, la sal de cobre se absorbe tanto en la parte alta como en la baja del tronco, adquiriendo poco a poco un color amarillento, este sistema dio excelentes resultados.
Este procedimiento esta siendo usado actualmente como tratamiento en la guadua.

INYECCION A PRESION: Se ejecuta en calderas o recipientes herméticamente serrados, inyectando el líquido antiséptico, por medio de una bomba hidráulica.

Estos métodos utilizados por Erdman, Burnett, scheden, bethell, payne y otros muchos, requieren menos tiempos que el sistema de boucherie.

IMBIBICION POR IMERSION: Este método esta indicado exclusivamente para las maderas ya labradas, y se embebe con sublimado corrosivo Kyan, se disuelve el sublimado en agua, vertiéndolos después en recipientes, donde se encuentran sumergidas las maderas con peso encima, prolongando la inmersión durante 8 o 10 días.

Knap empleo sulfato de obre y el de hierro, las traviesas con las cuales se hizo este procedimiento, duraron 16 años.

IMBIBICION POR EBULLICION: Este sistema tuvo la ventaja de ser el más rápido, consiste en hacer hervir los maderos en líquidos preservadores, la ebullición se hace 8 a 10 horas. Con maderas seas la imbibición es mas completa.

DEGRADACION Y DESTRUCCION DE LA MADERA(causas,agentes y plagas)

En cuanto a idea de durabilidad que se tiene de varios materiales es difícil compararla con la de la madera.
La madera se degrada, se debe tener presente en qué condiciones ocurre, ya que existen un sinnúmero de metodos  protectores que garantizan su durabilidad.
Recordemos los cientos de años que se han mantenido las estructuras de innumerables catedrales  e iglesias, por el simple hecho de haber previsto una pequeña mantención o mantenimiento para proteger la estructura contra la humedad del medio ambiente.

EXISTEN AGENTES BIÓTICOS DESTRUCTORES DE LA MADERA

Esta degradación de  madera se puede deber a diferentes causas y agentes causantes de dicha destrucción, por esa razon debemos observar el entorno y las condisiones en que se encuentra la madera. Lo que permitirá saber en cada caso, el principal daño y elegir el metodo mas adecuado de proteger la madera.

CAUSAS DE DEGRADACION
Causas biológicas:
Para que los agentes biológicos se puedan desarrollar y subsistir se requiere que existan ciertas condiciones minimas como son:


• Material alimenticio para su nutrición.


• Temperatura para su desarrollo. El intervalo de temperatura es de 4º a 51º, siendo el óptimo alrededor de los 38 ºC.


• Humedad entre el 20 % y el 140 %, para que la madera pueda ser susceptible de ataques de hongos. Por debajo del 20 %, el hongo no puede desarrollarse y por sobre 140 % de humedad, no existe el suficiente cantidad de oxígeno para que pueda subsistir.


• Una fuente de oxígeno suficiente para la subsistencia de los micro-organismos. Al existir las condiciones descritas, el ataque biológico es factible que ocurra, pudiendo producir alteraciones de importancia en la resistencia mecánica de la madera o en su aspecto exterior.
 Hongos cromógenos
Estos hongos se caracterizan por alimentarse de las células vivas de la madera.
El efecto importante que producen es un cambio de coloración, la madera toma un color azulado, pero en general no afecta a su resistencia, dado que no altera la pared celular.

Piezas de madera machihembrada, la que fue atacada por hongos cromógenos.

Una madera azulada no debería depreciarse más que por su aspecto, pero la realidad es que el hecho de presentar dicha coloración, es signo de que la madera ha estado expuesta a condiciones favorables para el desarrollo de hongos de pudrición, y si bien todavía
no es visible su ataque, probablemente éste se ha producido en alguna medida.

 HONGOS DE PUDRICIÓN.
Los hongos se alimentan de la pared celular, causando una severa pérdida de resistencia, impidiendo cualquier tipo de aplicación, ya que la madera puede desintegrarse por la simple presión de los dedos.
En un ataque de pudrición se suelen desarrollar muchos tipos de hongos, cada uno de los cuales actúa en un determinado intervalo de degradación, dependiendo si el hongo se alimentó de la lignina o de la celulosa.
Estructura anatómica de una especie conífera con hongos que se alimentan de la pared celular.

La pudrición blanca es causada por hongos que se alimentan de la lignina, dejando la celulosa de color blanco.
En este caso la madera se rompe en fibras, por lo que también se denomina pudrición fibrosa.
La pudrición parda es causada por hongos que se alimentan de la celulosa dejando la lignina, caracterizada por su color pardo. La madera se desgrana en cubos, por lo que también se le conoce como pudrición cúbica.

MOHOS
Esos hongos tienen una apariencia de algodón fino.
La extensión de estos depende fundamentalmente de la temperatura y de una humedad abundante.
Afectan a la madera en su aspecto superficial y se pueden eliminar cepillando la pieza, no causan daños a la resistencia ni a otras propiedades.
Si no se eliminan oportunamente puede que la pieza de madera sea fácilmente atacada por hongos de pudrición, ya que el crecimiento de mohos estimula su desarrollo
Pieza de madera atacada por hongo de pudrición

 INSECTOS
Gran cantidad de insectos usan la madera para reproducirse y vivir y se alimentan de la celulosa que ésta contiene. El daño se produce debido a que sus larvas, orugas y adultos abren galerías en la madera para obtener alimento y protección. Dentro de estos insectos figuran
los siguientes:


 Coleópteros
Los coleópteros xilófagos pueden ser agrupados en tres categorías:



CERAMBICO

1) Insectos que requieren un contenido de humedad en la madera mayor al 20%, siendo la familia más importante los Cerambícidos, cuyas larvas se alimentan de almidón, azucares y substancias albuminoideas de la madera. La mayoría ataca a los árboles en pie y un número reducido de especies invade la madera que se encuentra encastillada, tanto de coníferas como latifoliadas.

 Insecto cerambícido que ataca la madera



LICTIDO

2) Insectos que atacan maderas parcialmente secas (menos del 18 % de humedad), siendo la albura habitualmente la zona afectada.

A este grupo pertenecen los Líctidos, que se caracterizan porque las larvas se alimentan del almidón contenido en la pared celular, para lo cual practican galerías de alrededor de 1 mm de diámetro, destruyendo la madera y dejando tras de sí un aserrín muy fino.

No atacan a las coníferas, solamente a las latifoliadas.

 El líctido sólo ataca latifoliadas.



ANOBIDO

3) Insectos que atacan a las maderas secas, tanto coníferas como latifoliadas, y que pertenecen a la familia de los Anóbidos, comúnmente llamados Carcoma, que se alimentan a expensas de la celulosa y lignina.

El anóbido se alimenta de celulosa y lignina Su tamaño es relativamente pequeño, con una longitud desde 2,5 mm hasta 8,5 mm y practica galerías de unos 2 a 3 mm de diámetro, dejando tras de sí un aserrín un poco menos fino que el de los Líctidos.

 TERMITAS.
Son los ataques de estos insectos los que pueden causar mayores daños a la estructura de madera de cualquier vivienda.
En la imagen se observan termitas subterráneas en pleno ataque a una solera de un tabique.
Existen termitas endémicas, muy reconocidas, que construyen sus nidos dentro de la madera a la cual atacaron, alimentándose principalmente en su estado larvario.
La termita subterránea, especie norteamericana introducida a nuestro país a mediados de los años 80 en embalajes de madera, no vive en la madera, sino en termiteros que se ubican normalmente al interior del suelo y árboles (caso no muy común). Las obreras se dirigen a la zona donde existe celulosa para alimentarse, construyendo galerías por el interior del suelo, y por muros exteriores, las que pueden llegar a medir centenares de metros.
Son capaces de introducirse entre los cimientos, sobrecimientos, radieres y muros de las edificaciones taladrando el hormigón, aprovechando las grietas, las cañerías y ductos que atraviesan estas estructuras o practicando galerías exteriores a base de una argamasa
extraordinariamente dura.

Las colonias están conformadas por distintas castas como son las reproductoras, soldados y obreras, estas últimas son las que buscan el alimento celulósico y alimentan al

resto de la colonia.

Las obreras desarrollan galerías en dirección de la fibra, dejándolas libres de aserrín, dado que todos los días deben volver a su termitero. Las huellas de ataque son tubos de barro, sin embargo, es usual ver el daño sólo cuando la madera falla por falta de resistencia. Estos

insectos requieren de humedad para poder vivir, elementos que se encuentran en el suelo y las áreas húmedas de la estructura, pero atacan maderas secas.

AGENTES ABIÓTICOS DE DESTRUCCIÓN O DEGRADACIÓN DE LA MADERA

 DEGRADACIÓN POR LA LUZ.
El espectro ultravioleta de la luz descompone la celulosa de la madera produciendo su degradación.La acción de la luz es lenta y a medida que trascurre el tiempo la degradación no aumenta, dado que los primeros milímetros afectados sirven de protección al resto.
Así, los efectos de la luz se hacen visibles entre el primer y el séptimo año y la madera cambia de color, oscureciéndose o aclarándose, según el grado de exposición en que se encuentre.
La degradación afecta los primeros milímetros de la madera, con mayor intensidad las zonas de primavera que las de otoño, y más la albura que el duramen.
La degradación por la luz es más rápida si se combina con el deslavado que puede producir la lluvia, que arrastra la celulosa descompuesta de la superficie, produciendo
la degradación denominada “madera meteorizada”.
El espectro infrarrojo afecta en la medida que calienta la madera, aumentando su incidencia cuanto mayor sea su exposición al sol y más oscura sea. Este calor puede producir secado y con ello merma de la madera, y por ende, agrietamientos en dirección de las vetas por las
cuales penetra la humedad, favoreciendo la invasión de los hongos xilófagos.

 Humedad atmosférica
La humedad atmosférica produce deterioro por los repetidos cambios de dimensiones que se producen en las capas superficiales de las piezas que se encuentran a la intemperie.
Cabe recordar que la madera es una sustancia higroscópica, influida por los cambios de las condiciones de humedad atmosférica, produciéndose absorción de agua en las superficies que quedan expuestas, hinchándose con clima húmedo y lluvioso y contrayéndose en los períodos de sequía.
En todo caso, la penetración de agua por las razones expuestas es relativamente lenta y no se producen cambios en el contenido de humedad o en el volumen de la pieza, siempre que no haya una condición especial, en que el estado de humedad o sequedad se exceda de lo normal.
Se puede concluir que el daño esperado se concentra en las capas externas de la madera, ya que se producen tensiones alternas de compresión y dilatación que se traducen en una desintegración mecánica de las capas superficiales.


Efecto hielo – deshielo
La humedad contenida en las cavidades celulares se transforma a estado sólido, aumentando el volumen (anomalía del agua) de las fibras leñosas de la madera en estado verde, produciendo un daño en la integridad física del material, lo que puede traducirse en la destrucción de las células ubicadas en la superficie. Si este fenómeno es repetitivo puede afectar la resistencia de la pieza.

 Fuego
Es uno de los agentes destructores que ningún material puede tolerar indefinidamente sin presentar algún deterioro.
La reacción al fuego de las maderas depende de:


• Espesor de la pieza de madera


• Contenido de agua de la madera


• Densidad de la madera (especie)


Comportamiento de la madera frente al fuego:
La madera está formada fundamentalmente por celulosa (aproximadamente un 44%) y lignina, materiales ricos en carbono, admitiéndose que la madera contiene aproximadamente un 48 % de carbono.
La temperatura de inflamabilidad de la madera, encircunstancias favorables, es aproximadamente 275°C. siendo un factor importante el tiempo durante el cual es calentada.
Por debajo de 100°C, casi no se escapa de la madera más que el vapor de agua, incluso si la temperatura externa es superior a 100°C, la de la madera queda igual a 100°C  si el agua no se ha desprendido del todo.

De 100°C a 275°C se desprenden gases: CO2 incombustible,CO combustible y piroleñosos. Hacia los 275°C ,la reacción es exotérmica. Los gases se desprenden en abundancia, la proporción de CO2 disminuye rápidamente y aparecen los hidrocarburos. La madera adquiere un color achocolatado.
Por encima de los 350°C los desprendimientos gaseosos son menos abundantes, pero son todos combustibles.
Más allá de los 450°C el hidrógeno y los carburos constituyen la mayor parte de los gases desprendidos, siendo el residuo sólido carbón de madera, susceptible de quemarse con desprendimiento de gases combustibles.
La temperatura de la madera en el curso de su combustión está comprendida entre los 400°C y 500°C aproximadamente.
Esta temperatura es la mínima necesaria para continuar la combustión, por supuesto si existe suficiente oxígeno.
Por otro lado, se ha encontrado que en edificaciones realizadas con el sistema constructivo de poste y viga, las vigas de grandes secciones transversales atacadas por el fuego sólo han comprometido una superficie carbonizada de pequeño espesor, que cubre y protege la madera no afectada por el fuego. La explicación es la baja conductibilidad térmica de la madera, que transmite una pequeña proporción del calor hacia el interior de ella.
Mayores detalles y aspectos que deben ser considerados en el diseño, en la estructuración, así como en la construcción en madera.

SECADO ARTIFICIAL DE PIEZAS DE MADERA(Metodo industrial).

SECADO DE MADERA EN HORNOS.(secado artificial).



Tambien llamado secado artificial ó industrial, este proceso consiste en colocar la madera apilada en una bodega o túnel cerrado,  aislado térmicamente, en el cual el aire caliente es circulado en forma continua sobre las piezas de madera a secar, bien sea con ventiladores o por convención. Los hornos convencionales generalmente funcionan a temperaturas de secado iniciales entre 38°C y 77°C (110°F-170°F) y terminan con temperaturas entre 66°C y 93°C (150-200°F).
Usando estas temperaturas y con una circulación del aire continuamente a una velocidad de 1-2 m/seg (200-400 pies/min) es como se consigue acelerar el secado de la madera muy por encima de la velocidad de secado al aire libre.
En un horno de secado se puede ejercer control de los tres factores que determinan el secado de la madera.


 Se pueden aplicar la humedad relativa y la temperatura adecuadas según la madera. Además es posible controlar los defectos que se puedan ocasionar, variando las condiciones de secado y por último acondicionar la madera para el CH% final. La temperatura y la humedad relativa dentro del horno son controladas por medio de un instrumento llamado, PSICROMETRO que consiste en un par de termómetros.Uno de ellos tiene cubierto el bulbo de mercurio con una gasa ó algodon  humedecido permanentemente. El otro termómetro no tiene nada de especial y marca la temperatura del horno.
Cuando la corriente de aire caliente pasa por el psicrómetro, en el bulbo húmedo se produce la evaporación del agua, lo cual ocasiona una disminución de la temperatura del termómetro.
La diferencia de temperaturas entre los termómetros llamada diferencia psicrométrica, es utilizada en una tabla psicrométrica para obtener el valor de la humedad relativa y en algunas tablas la humedad de equilibrio.
Con relación a la circulación del aire se pueden distinguir aquellos hornos de ventilación forzada por medio de ventiladores y los hornos de circulación por convección.


Porf acilitar el anterior proceso, las pilas son construidas con flujos verticales (chimeneas).
Los hornos de secado pueden ser de compartimiento o sea aquellos en donde la carga de madera permanece estacionaria mientras dura el secado.
Son cargados completamente al iniciar el secado. La temperatura y la humedad relativa permanecen más o menos uniformes durante cierto período de tiempo, las cuales son cambiadas a medida que progresa el secado.
Este tipo de hornos poseen puertas bien sea en los extremos o en los lados.En los hornos de túnel o progresivos, la carga de madera consta de una serie de vagonetas, cada una con madera en un estado diferente de secado. Estos hornos poseen puertas en los extremos
del túnel.

Las piezas de madera más húmeda o verde debe está localizada en la  entrada del horno y donde las condiciones de secado son menos ostiles. Estas condiciones se van modificando y haciendo más severas hacia el extremo de salida.

LOS SISTEMA DE CALEFACCIÓN EN LOS HORNOS

Se pueden distinguir dos tipos así:
Aquellos que usan vapor caliente proveniente de una caldera, el cual es conducido por tuberías. También se usan las resistencias eléctricas. Los de calefacción directa o sea los que reciben el calor directamente de un quemador. Estos hornos están complementados con radiadores de agua para variar las condiciones de humedad dentro del horno.
Cuando el aire caliente tiene que atravesar espacios muy grandes,es necesario colocar calentadores entre las pilas para elevar la temperatura y conseguir aire recalentado para la segunda pila. Con esta medida se evita el alargamiento del tiempo de secado y se evita la formación de colapso y apanalamiento ,de


EL HORARIO O PROGRAMA DE SECADO
Las mejores prácticassecado en hornos, conllevan el uso de horarios de secado, los cuales se basan en el contenido de humedad de la madera que se va a secar. En otros casos los
horarios de secado están basados en el tiempo durante el cual se aplican una determinada humedad relativa y temperatura, las cuales son posteriormente cambiadas después de dicho tiempo.
Un horario de secado no es mas que una serie de instrucciones sobre la temperatura y la humedad relativa que sedeben aplicar en el secado de una madera, basado en cambios en el contenido de humedad.
La aplicación y control de las condiciones de secado (horario de secado) se llevan a cabo por medio de las tablas de control colocadas en las pilas de tal modo que reciban las mismas variaciones de temperatura y humedad.


 APILADO DE LA MADERA DENTRO DEL HORNO
Generalmente la madera se organiza en pilashorizontales con separadores para facilitar el flujo del aire. El tamaño de laspilas depende del tamañodel horno y deltipo de horno.
Las pilas están orientadas de tal manera quereciban el aire en dirección paralela a los separadores.
Es conveniente hacer las pilas de piezas de un mismo espesor, con una sola especie de madera o de maderas similares; también es conveniente hacer pilas de madera de albura aparte de las de duramen.
En general serecomienda clasificar lamadera de acuerdocon: albura o duramen, especies, espesores, contenidos de humedad, con el fin de conseguir un producto secado de una buena calidad.
SECADO POR DESHUMIFICACIÓN
El uso de los deshumificadores es relativamente nuevo.Fueron usados y desarrollados en Europa Básicamente un deshumificador consiste en un recinto cerrado, lo mas hermético posible, en donde se coloca la madera en pilas horizontales. Una corriente de aire seco con una humedad relativa entre 15-40% y calentado a temperaturas no superiores a 60°C, es forzado por medio de ventiladores a pasar a través de la pila.
Este aire extrae la humedad de la madera. Luego el aire húmedo pasa por un sistema de refrigeración en donde es enfriado por debajo de la temperatura del punto de rocío; parte de la humedad es condensada y drenada fuera del horno. El aire una vez ha perdido agua es recirculado hacia la madera repitiéndose el ciclo.
La humedad relativa alcanzada en un deshumificador es generalmente mas baja que la que se puede obtener en un horno convencional a la misma temperatura. Como se puede ver, una diferencia fundamental entre el deshumificador y el horno convencional radica en que en este último una vez el aire se calienta y se carga de humedad, es sacado fuera de la cámara y reemplazado por aire fresco y seco.
Es aquí donde radica uno de los mayores costos del horno convencional al botar aire húmedo y caliente perdiendo gran cantidad de energía usada para vaporizar el agua.
Se ha encontrado ahorros de energía del orden de 50%en los deshumificadores con respecto al horno convencional.

 ESTOS SON ALGUNOS DETALLES DEL SISTEMA
 Arreglo y disposición de la madera. La madera se apilará en pilas horizontales de tal manera que llenen completamente la cámara de secado, tanto hacia los lados como hacia el techo.

Las maderas se separan entre si con elementos llamados separadores. Como regla práctica se recomienda apilar la madera delgada en la parte trasera donde el aire es mas seco.
 La cámara de secado. Se puede utilizar un galpón o cuarto que pueda ser aislado térmicamente, con el fin de conseguir ahorro de energía. Además se deberán aislar techo, paredes y puertas.
Fuera del aislamiento térmico se deben impermeabilizar las paredes y pisos para evitar el paso de la humedad.


 ALGUNAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS DESHUMIFICADORES
 VENTAJAS
 La eficiente utilización del calor disponible y baja temperatura de operación en el proceso.
 La velocidad de secadoes mas bajaque en elhorno convencional.
 Se pueden construir pequeños deshumificadorespara pequeñas o medianas empresas.
 Los sistemas se puede adaptar a cualquier recinto bien aireado, resistente a la humedad y que no reciba el sol directamente.
Debido a las bajas temperaturas de secado el operario puede trabajar dentro de la secadora sin apagarla y sin peligro.
Las cantidades de contracción y torcedura son bajas.


 DESVENTAJAS
 Operan a bajas temperaturas lo cual alarga el tiempo de secado.
 Lo anterior implicaría la construcción de deshumificadores de gran capacidad para tener abastecimiento continuo de madera seca.
 Maderas de grandes espesores,requieren de unmayor tiempo de secado.
 No poseen medios para acondicionar la madera y liberar esfuerzos.


EL SECADO AL AIRE ACELERADO
Abarca el uso de técnicas de relativo bajo costo tales como techos y coberturas, ventiladores y en ocasiones
algún tipo de calefacción.
En general el sistema abarca cualquier técnica que acelere la evaporación del agua, en especial el agua libre y parte del agua higroscópica.
Cuando se usa calefacción,la temperatura no sobrepasa los 49°C (l20°F) .
El secado solar es un secado a baja temperatura con circulación forzada.
El sistema de secado es mas rápido que el secado al aire.


EL SECADO BAJO TECHO CON VENTILADORES
Sistema de secado que usa un galpón con techo y solo una pared lateral permanente en donde van instalados los ventiladores.
Los otros lados con excepción del frente van cubiertos con lonas.
Los ventiladores siempre giran en un solosentido y sufunción es forzar el aire a través de la pila.
El calor para el secado proviene delmedio ambiente dondeestá instalado el sistema.


El SECADO AL AIRE CON VENTILADORES
Se diferencia del anterior en que el techo es temporal, así como las paredes y los ventiladores pueden ser portátiles.
En general son construcciones temporales. Con relación a las paredes éstas pueden ser de lona o triplex o lámina, fáciles de remover.


 SECADO CON VENTILADORES Y CALEFACCIÓN
En este sistema el calor para elevar la temperatura puede provenir de una caldera o algo similar. También puede implementarse usando el techo de la planta como colector de energía solar.
En algunos casos se usa el sistema mixto usandoun quemador de residuos durante la noche y un colector de energía solar durante el día.

Una forma económica de colectar calor del sol es por la utilización del techo de la planta, pintándolo de negro. Se pueden conseguir así temperaturas cercanas a 43°C (110°F).

LOS SECADORES BAJO TECHO CON RECIRCULACIÓN DE AIRE CONTINUO
 Secadores de este tipo son de dos clases:
 El que solamente controla en forma parcial la humedad relativa por medio de las ventilas.

El horno de secado de baja temperatura,el cual controla completamente la humedad relativa.

Los dos tipos de secadores generalmente constan de una estructura económica, mas el equipo necesario para la calefacción, la circulación del aire y los controles (psicrómetro).

Las temperatura se presentan en el rango de 21-49°C(70-120°F).
Ambas poseen ventilas para la salida de la humedad, las cuales estan cerradas casi todo el tiempo.
Tanto la temperatura del termómetro seco como la del termómetro húmedo son controladas por medio del psicrómetro.
En el horno de baja temperatura un rociador de vapor provee la humedad necesaria.
La diferencia de estos secadores con un secador convencional está en el hermetismo de la cámara así como en el rango de temperaturas.
Los controles del secador convencional son automatizados.
El tipo de construcción de los secadores descritos antes, no hace posible que sean convertidos en hornos convencionales. Sin embargo algunos de ellos pueden convertirse adicionando mas equipo y aislando un poco mas la estructura.

LOS DEFECTOS DE SECADO ( LA MADERA Y SU PREVENCIÓN)

El  daño en la estructura o alteración en la apariencia de la madera, producido durante el proceso de secado y que disminuye su valor comercial o su duración o afecta su propiedad industrial, se consideran defectos de secado.
Dichos defectos se presentan desde el momento en que ha sido cortado el árbol, ya sea en la troza, en la madera aserrada o, inclusive, en el producto terminado y en uso, cuando éste ha sido elaborado con madera verde o mal tratada.
Dichos efectos tienen manifestaciones según la causa y las ccircunstancias en las cuales se desarrollan. Si se sabe cómo, dónde y por qué ocurren, es posible tomar precauciones para que el deterioro sea el mínimo posible en el proceso.
El propósito consiste en analizar  la forma como se presentan los defectos, sus causas y las maneras mas adecuadas de prevenirlos.