Eppur si muove.

Por qué, cómo y cuánto se mueve la madera.

oct 15, 2020

En el próximo video de la Escuela de Ebanistería en Línea hablaré sobre el movimiento de la madera de una manera sencilla y sin ahondar mucho en detalles que no son esenciales para comprender el fenómeno ni para la aplicación práctica de este conocimiento. Pero si, como yo, les gusta ir un poco más allá y les interesa entender mejor por qué, cómo y cuánto se mueve la madera y las variables involucradas en el proceso seguramente encuentren en este artículo mucha información útil.
Antes de comenzar me gustaría aclarar que no soy un experto en dendrología ni nada por el estilo. Gran parte de lo que incluiré en este texto lo aprendí de artículos, libros o videos y otra parte de la experiencia en el taller. Puede que los términos que use no sean los correctos y voy a explicar todo en mis propias palabras, las que me ayudan a mí a entender todos estos conceptos, y seguramente alguna sea errónea también. Por eso cualquier aclaración o corrección de su parte es bienvenida.

¿Por qué se mueve la madera?

La madera se mueve y no hay manera de evitarlo. Lo mejor que podemos hacer es diseñar nuestros proyectos teniéndolo en cuenta para evitar problemas a futuro. Hay dos causas principales, una son las tensiones internas que se liberan al cortar la madera y la otra los cambios de humedad en el ambiente. Hoy vamos a hablar de la segunda.

‘‘Receta para un desastre’’. El título que le pondría a esta mesa.

El otro día salí a caminar un poco y me detuve en una panadería a comprar algo para la merienda. Me llevé un Rogel espectacular y algunas fotos de la mesa que usaban de mostrador y que acompañan este artículo. ¿Qué pasó? ¿Por qué las tablas que forman la tapa de la mesa están tan deformadas? ¿Se podría haber evitado?

Lo primero que tenemos que saber sobre la madera es que es un material higroscópico. Esto significa que es capaz de liberar y absorber humedad del ambiente en el que se encuentra y tiende a equilibrarse con éste. Cuando un trozo de madera expuesto a un ambiente con una temperatura y humedad relativa constantes deja de absorber o liberar humedad se dice que alcanzó la humedad de equilibrio higroscópico. A partir de este punto si sube la humedad relativa del ambiente la madera absorberá parte de esa humedad y si baja liberará algo del agua que contiene al aire que la rodea.

El contenido de humedad dentro de la madera se expresa como un porcentaje que surge de la relación entre el peso del agua presente dentro de ella y el peso de la misma madera completamente seca. La fórmula que se utiliza para obtener ese porcentaje es la siguiente:

(Peso del agua/Peso de la madera seca)x100

Un ejemplo práctico: Si un tronco recién cortado pesa 200 kg y sabemos que ese mismo tronco completamente seco pesaría 80 kg podemos deducir que el peso del agua contenida es de 120 kg. Utilizando la fórmula anterior obtenemos lo siguiente:

(120/80)x100=150%

Aunque este es solamente un ejemplo hay maderas que pueden llegar a tener más del 100% de humedad.

Tablas de pino.

La madera contiene agua de diferentes maneras, de ellas dos son las que más nos importan para entender cómo y por qué se mueve. Gran parte del agua presente en la madera verde es agua libre y está contenida en los vasos y cavidades celulares. Imagínensela como el agua en un vaso, está contenida por éste pero no forma parte de él. Este agua es la primera que se perderá al comienzo del secado de la madera hasta que ésta llegue, aproximadamente, al 30% de humedad. Este porcentaje es, en promedio, lo que se denomina como punto de saturación de la fibra (PSF). Toda humedad por debajo de ese porcentaje es agua de impregnación y está contenida en las paredes celulares de la madera. Yo me la imagino como el agua en una esponja.

Ahora sí, señoras y señores, llegamos al meollo de la cuestión y a lo que tenemos que tener en cuenta al realizar ensambles o pegar una tabla con otra. La pérdida de agua libre no influye en el volumen de la madera. Desde ese 150% hipotético del ejemplo que usamos hasta el 30% de humedad los tablones no van a variar en tamaño. Pero a medida que se seque por debajo de ese punto va a comenzar a liberar el agua de impregnación, las paredes celulares empezarán a perder volumen y por ende la madera comenzará a contraerse.

¿Cómo y cuánto se mueve la madera?

Ya sabemos que al perder humedad la madera comienza a contraerse, agreguemos que al absorber humedad va a expandirse y ya tenemos una noción básica de cómo se mueve. Pero no es tan sencillo como eso.

La madera es un material anisotrópico, lo que significa que no se mueve del mismo modo en todos los sentidos. A lo largo de la fibra ese movimiento es casi nulo, por lo que no lo vamos a tener en cuenta. Pero en sentido transversal no solo es más pronunciado sino que depende del corte.

Al hacer tablas a partir de un tronco podemos obtener diferentes orientaciones de la veta. Vamos a centrarnos en dos tipos de corte; el radial y el tangencial. El corte radial es aquel en el cual las vetas de la madera, mirando la testa de la misma, están en sentido vertical, perpendiculares a la cara más ancha. El corte tangencial es aquel en el que las vetas corren en sentido transversal, paralelas a la cara más ancha. En general el movimiento en sentido tangencial es hasta dos veces mayor que en sentido radial.

La tabla de la izquierda es de corte tangencial, la de la derecha de corte radial.

Sabiendo todo esto necesitamos algún dato empírico y objetivo que nos sirva de referencia al momento de diseñar nuestros proyectos.

En base a este artículo (en inglés) sabemos que entre el 30% de humedad (PSF) y el 0% la madera de pino se contrae un 4% en sentido radial y un 8% en sentido tangencial. Vamos a ponerlo en números con otro ejemplo práctico: Supongamos que tenemos un tablón de 30 cm de ancho y 2 cm de espesor de corte radial. El ancho, sentido radial, se va a contraer un 4%, o sea 1,2 centímetros. El espesor, sentido tangencial a la fibra, se va a contraer un 8%, 1,6 milímetros. En los gráficos que se muestran en la página que cité se muestra ese movimiento de manera lineal. O sea que, a medio camino de secado, con 15% de humedad, la madera se va a contraer un 4% en sentido tangencial y un 2% en sentido radial con respecto al 30% de humedad.

Este gráfico nos muestra la contracción o expansión de la madera de pino en relación al contenido de humedad de la misma. Fuente.

En esta página (en inglés) o en esta otra (en español) pueden ver fichas de varias maderas en las cuales se incluye el porcentaje de contracción tangencial y radial. Tengan en cuenta que los valores refieren a la contracción total, entre el 30% y el 0% de humedad.

Humedad relativa y humedad de estabilidad higroscópica.

Al principio de este artículo mencioné dos términos que quedaron flotando en el aire (redoble de batería), vamos a adentrarnos un poco más en ellos.

La humedad relativa es el porcentaje de vapor de agua que hay en el aire en relación a la totalidad de vapor de agua que ese aire puede contener. Vamos de nuevo. La humedad relativa es el porcentaje de vapor de agua que hay en el aire en relación a la totalidad de vapor de agua que ese aire puede contener. El aire caliente tiene más capacidad de absorción de humedad que el aire frío, por lo que la misma cantidad de vapor de agua (humedad absoluta) ocupa más espacio en el aire frío que en el aire caliente y por ende la humedad relativa será mayor o menor respectivamente. Ejemplo práctico: Imagínense medio litro de agua en una botella de un litro, podríamos decir que esa botella tiene un 50% de humedad relativa. Si volcamos el contenido de esa botella en una de dos litros de capacidad entonces podemos decir que en la segunda habría un 25% de humedad relativa. La cantidad de agua es la misma pero su relación con el espacio disponible es distinta.

La humedad relativa del ambiente va a determinar hasta qué punto va a perder o absorber humedad la madera. La humedad de estabilización higroscópica es el punto en el que la madera no absorbe ni libera humedad al ambiente, está estabilizada.

Este gráfico, que obtuve de aquí, muestra de manera simplificada la relación entre la humedad relativa y la temperatura del ambiente con el contenido de humedad de la madera. Hay gráficos más complejos, y quizá más precisos, pero este nos sirve perfectamente de ejemplo. Aquí encontrarán un estudio más detallado sobre el contenido de humedad de equilibrio de diversas especies de madera.

En el gráfico de arriba podemos ver tres valores. En el eje vertical izquierdo el contenido de humedad de la madera, en el eje vertical derecho la humedad relativa y en el eje horizontal la temperatura del aire. Las líneas diagonales nos demuestran que el contenido de humedad de la madera depende tanto de la humedad relativa como de la temperatura. A modo de ejemplo tenemos que a 22°C y con un 50% de humedad relativa el porcentaje de humedad que va a tener la madera es de 9,5%. En otras palabras, a esa temperatura y con ese porcentaje de humedad relativa la humedad de estabilidad higroscópica de la madera es de 9,5%. Cabe aclarar que esto depende del tipo de madera, el gráfico es un promedio y para cada especie que utilicemos deberíamos buscar información más específica. Pero por ahora, a los fines prácticos de este artículo, esta información nos sirve de ejemplo.

¿Y por qué se curva?

Cuando traemos un tablón del aserradero, sobre todo si es de corte tangencial, generalmente tiene una cara cóncava y la otra convexa. Seguramente no cortaron la madera de ese modo, no es muy práctico que digamos. Entonces, ¿qué pasó?

En esta imagen se ve como los tablones se doblaron en la dirección opuesta a la curvatura de la veta.

Vimos que la madera se mueve y también que no lo hace del mismo modo en sentido radial que en sentido tangencial. Además tenemos que tener en cuenta que las vetas de la madera no son líneas rectas sino que son secciones de un círculo. Esta diferencia en el porcentaje de contracción, sumado a la forma circular de las vetas, hacen que la madera se curve al secarse. Una forma de entender cómo es imaginarse que las vetas en la testa quieren enderezarse y por eso las caras de la madera, que cuando se cortó el tablón eran planas, se curvan.

Este dibujo muestra cómo se deforma la madera al secarse según el corte. La tabla de abajo a la izquierda es de corte radial y se puede apreciar que se contrae manteniendo su forma. La tabla de arriba de todo es de corte tangencial y se ve que al secarse no solo se contrae sino que también se curva.
La imagen pertenece al libro ‘‘Wood Handbook’’, puede descargarse de aquí.

¿Cómo aplicamos todo esto a la construcción de un mueble?

Ya estamos en el tramo final, tenemos casi todas las piezas del rompecabezas para armarnos una imagen más clara del comportamiento de la madera en los proyectos que abordemos.

Vamos a volver a este artículo. Ahí se menciona que por cada 1% de cambio en el contenido de humedad de la madera de pino se produce una variación en su tamaño de un 0,26% promedio entre el movimiento tangencial y radial. Si tomamos los valores medios en la Ciudad de Buenos Aires de los meses de Diciembre (mes más seco) y de Junio (mes más húmedo) veremos que son de 63% y 79% de humedad relativa y de 23,3°C y 11,7°C de temperatura respectivamente. Entonces, según el gráfico que nos muestra el contenido de humedad de la madera en relación la humedad relativa y la temperatura del ambiente, deducimos que una tabla de pino, estando a la intemperie pero protegida del sol y la lluvia, tendrá aproximadamente un 19% de humedad en Junio y un 12% en Diciembre. Esta diferencia de un 7% en la humedad de la madera representa una expansión o contracción de un 1,82%. ¿Muchos números? Si, pero nos queda una última cuenta por hacer.

Ejemplo práctico número mil: Una tabla de pino que en el mes de Junio, en la Ciudad de Buenos Aires, llevemos a 30 cm de ancho va a medir 5,46 milímetros menos para cuando celebremos fin de año.

Ahora bien, estos cambios en la madera son graduales y dependen de cada especie, pero sabemos que suceden y debemos considerarlos al proyectar un mueble. Por otro lado tenemos que tener en cuenta que no vamos a estar trabajando a la intemperie (si es así los compadezco) por lo que los valores en los que vamos a basar las tolerancias que debemos tener en nuestras piezas son los del ambiente dentro del taller y del destino de nuestras obras. Si nuestro taller es muy seco y estamos construyendo un gabinete con un cajón, tenemos que dejar suficiente espacio para que éste se expanda en la temporada húmeda porque si no va a quedar atascado. Si por el contrario el taller es muy húmedo y estamos haciendo una mesa tenemos que darle la suficiente movilidad a la tapa para que al contraerse no se raje o comprometa la estructura.

Todo esto asumiendo que la madera que estemos usando esté en equilibrio con el ambiente en el que trabajamos. Si la madera no tiene la humedad adecuada, o no dejamos margen para que se mueva, los problemas son una certeza. Como en la mesa de la panadería donde compré el Rogel espectacular.

Eso es todo por hoy, en la próxima entrega veremos cuáles son las maneras que fueron encontrando los artesanos de la madera de lidiar con estos movimientos.

Espero que hayan disfrutado este texto, si es así no duden en compartirlo y dejar un comentario. Si les gusta este tipo de artículos y el contenido de la Escuela de Ebanistería en Línea recuerden que pueden contribuir a su crecimiento de varias maneras. Aquí más información.

Hernán Costa | Ebanista

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