Propiedades físico – mecánico y características anatómicas de la especie Crepidospermum goudotianum (página 2)

Descripción Botánica: CESVI (2006) indica al respecto lo siguiente:

Árbol: de unos 22 – 30 m. de altura total, con diámetro de 50 – 100 cm. con el fuste cilíndrico y la ramificación simpodial desde el segundo tercio.

Raíz: la base del fuste recta o con raíces tablares de hasta 1,5 m.

Corteza Externa: con lenticelas distribuidas en filas verticales, ritidoma leñoso quebradizo, con apariencia de martillado que se desprende en placas irregulares.

Corteza Interna: de textura fibrosa esponjosa, color crema claro, segrega una resina oleosa con fuerte olor, el exudado es muy lento y en gotitas.

Hojas: compuestas imparipinnadas, alternas, el peciolo de 5 – 8cm de longitud. Foliolos opuestos de 5 – 9 cm. de longitud y 1,5 – 2,5 cm. de ancho, elíptica a oblonga – ovada, borde finamente aserrado o crenado, ápice generalmente atenuado, base aguda a obtusa y glabra.

Inflorescencias: es panículas hasta 15 cm. de longitud, flores pequeñas, de 3 – 4 mm, de color verduzco.

Frutos: drupas ovoides, de 1,5 x 0,7 cm. color rojo cuando madura.

Comportamiento Fenológico: por reportar.

Usos: madera de buena calidad utilizada en carpintería y construcción.

JUNAC (1981) , señalan que la madera de latifoliadas o frondosas tiene una estructura celular más compleja que las coníferas dado que está constituida por fibras, que son células alargadas, agrupadas en haces, provistas de puntuaciones para facilitar el paso de nutrientes y que cumplen funciones de sostén en el cuerpo leñoso; además, presentan vasos que son elementos de conducción de agua y sales minerales constituidos por células tubulares unidas por sus extremos, generalmente abiertos y que en algunas maderas pueden llegar a conformar el 50% de su volumen total. Asimismo presentan células de parénquima para la conducción y almacenamiento de nutrientes, no sólo en el sentido transversal sino en el longitudinal; ocasionalmente se pueden encontrar canales gomíferos, formados por células especializadas de parénquima ubicadas longitudinalmente o dentro de los radios medulares.

Valderrama et al (1989), señala que la anatomía de la madera comprende: anatomía sistemática y la anatomía aplicada. La primera comprende la investigación de especies maderables y se basa en las características anatómicas, permitiendo elaborar claves de identificación. Por su parte la anatomía aplicada, estudia la influencia de la estructura anatómica en las propiedades tecnológicas de la madera. Asimismo, la anatomía tecnológica va a reorientar la investigación tanto básica y aplicada; a fin de priorizar en detalle todos los aspectos de uso que posee la madera por sus cualidades basados en su estructura anatómica.

Chavesta (2005), menciona que antes de intentar identificar una determinada muestra de madera la persona interesada debe familiarizarse con las características generales y macroscópicas que son comunes a todas las clases de madera independientemente de su origen botánico. Solamente así, será posible reconocer aquellas características que son específicas para una clase de madera dada y en consecuencia establecer su identidad botánica.

Arroyo (1983). Menciona que las propiedades físicas y mecánicas de la madera es un requisito indispensable para asignar los usos más adecuados a cada especie. Estos ensayos, complementados con ensayos de elementos estructurales en escala normal de servicio, permiten establecer procesos industriales automatizados para la producción y clasificación en serie de los mismos elementos estructurales. Pero los ensayos de la madera no pueden realizarse en forma arbitraria, los mismos deben obedecer a patrones previamente establecidos a nivel internacional, con el fin de poder establecer comparaciones entre las especies estudiadas por diferentes laboratorios en diferentes partes del mundo. Estos patrones de ensayo son conocidos con el nombre de Normas, las cuales son asignadas específicamente para cada material.

Vignote y Jiménez (1996), menciona que la madera no es un material homogéneo, sino un material muy diferente según el plano o la dirección que se considere. Como resultado de esa desigual configuración, presenta un desigual comportamiento; esto es llamado Anisotropía. Esto quiere decir, que las propiedades físicas y mecánicas no son las mismas en todas las direcciones, sino que varían, en función de la dirección que se aplique el esfuerzo. Dada esta heterogeneidad, la densidad no es constante dentro de una misma especie ni dentro de un mismo árbol.

Aróstegui (1982), señala que la estructura anatómica de la madera permite explicar las causas correspondientes a los cambios dimensiónales y el comportamiento de los esfuerzos mecánicos de la madera. Además, menciona que la contracción tangencial y radial es un índice de la estabilidad de la madera, y cuando la relación entre ambos se acerca a la unidad, la madera es más estable y tiene buen comportamiento al secado.

Pashin y De Zeeuw (1980), señalan que básicamente las propiedades físicas de la madera están determinadas por los factores inherentes a su organización estructural. Es decir son aquellas propiedades que determinan su comportamiento ante los distintos factores que intervienen en el medio ambiente normal, sin producir ninguna modificación química en su estructura. Estos pueden resumirse en:

• La cantidad de sustancia presente en la pared celular en un volumen de madera determinado.

• La cantidad de agua presente en la pared celular.

• La proporción de la composición de los componentes químicos primarios de la pared celular y la cantidad y naturaleza de las sustancias extrañas presentes.

• El arreglo y orientación de los materiales de la pared en la célula y en los diferentes tejidos.

• El tipo, tamaño, proporción y arreglo de las células que conforman el tejido maderable.

El primero de estos factores se mide por medio del peso específico o la densidad, y estas propiedades son los índices más útiles para predecir el comportamiento físico de la madera.

El segundo factor afecta profundamente el comportamiento físico de la madera, no sólo porque la adición de agua a la pared celular cambia su densidad y dimensiones, sino también por su efecto sobre la plasticidad y transferencia de energía dentro de la pieza de madera.

El tercero de estos factores es responsable de las propiedades especiales de algunas maderas, así como de las desviaciones o variabilidades que presentan en su comportamiento cuantitativo.

Los dos últimos factores son la causa de las grandes diferencias que se encuentran en la respuesta físico-mecánica de la madera con respecto a la dirección del grano (fibra), o comportamiento anisotrópico de la madera.

El mismo autor, indica en relación a las propiedades mecánicas: Es la expresión de su comportamiento bajo la aplicación de fuerzas o cargas. Este comportamiento puede sufrir varias modificaciones, dependiendo del tipo de fuerza aplicada y de las diferencias básicas en la organización estructural de la madera.

Existen tres tipos de esfuerzos primarios que pueden actuar sobre un cuerpo. La fuerza puede actuar en compresión, si reduce una dimensión o el volumen del cuerpo (esfuerzo compresivo). Si la fuerza tiende a aumentar la dimensión o el volumen, la misma será una fuerza de tensión y entonces se desarrollará un (esfuerzo de tracción). Cuando las fuerzas tienden a desplazar una porción del cuerpo sobre la otra en dirección paralela al plano de contacto, se desarrollan (esfuerzos de cizallamiento o esfuerzos cortantes). Los esfuerzos de flexión resultan de la combinación de los tres esfuerzos primarios y el efecto que producen es el de la curvatura, flexión o pandeo.

La reacción del cuerpo al esfuerzo aplicado se conoce con el nombre de resistencia del material y como ya se sabe que existen diferentes esfuerzos, también existen diferentes resistencias, entre ellas, resistencias a la compresión, a la tensión y al cizallamiento, no a la flexión.

Arroyo (1983), menciona que el comportamiento físico de la madera está constituido por una serie de propiedades, las cuales en conjunto pueden definirse como propiedades físicas de la madera. Partiendo de esta concepción, las propiedades físicas de la madera son el conjunto de propiedades que caracterizan el comportamiento físico de la misma.

Las propiedades físicas más importantes de la madera, relacionadas con su uso y beneficios son: contenido de humedad, densidad o peso específico y finalmente propiedades de contracción e hinchamiento de la madera.

Materiales y métodos

Las muestras de Palo Bastón, fue colectada en el Departamento Madre de Dios, Provincia Tahuamanu, Distrito de Iñapari, Perú. En conformidad del Acuerdo de Cooperación entre la Concesión Maderacre & Maderija Y el Sr. Leif armando Portal Cahuana (Tesista CP-IFMA –UNAMAD).

CUADRO Nº 01 Árboles seleccionados al azar para el estudio, del Censo Palo Bastón Maderacre PCA 2 (área complementaria zafra excepcional)

Los ensayos realizados para alcanzar los objetivos propuestos están fundamentados en metodologías reconocidas a nivel mundial y nacional, como son: La Comisión Panamericana de Normas Técnicas "COPANT" y International Association of Wood Anatomists "IAWA" (Asociación Internacional de Anatomistas de la Madera), para el estudio anatómico; las Normas Técnicas Peruanas "NTP" para las propiedades físicas y la Norma American Society for Testing and Materials "ASTM", Committee D-7 on Wood (Sociedad Americana para Muestreo y Materiales, Comité D-7 en maderas) para las propiedades Mecánicas.

Los datos que se obtuvieron del estudio anatómico y de las propiedades físicas – mecánicas fueron procesados estadísticamente con Software Excel.

Los parámetros estadísticos de los elementos anatómicos se calcularon de acuerdo a lo establecido por la Comisión Panamericana de Normas Técnicas COPANT (1972), habiéndose tomado 250 datos por cada parámetro anatómico.

Resultados y discusión

Características Generales. En condición seca al aire, existe cambio abrupto de albura a duramen. La albura es de color amarillo y el duramen de color característico resaltando la presencia de vetas oscuras. Anillos de crecimiento poco diferenciado por bandas oscuras. Olor y sabor no distintivos, grano entrecruzado, textura media, brillo medio, veteada en arcos superpuestos y bandas paralelas. Moderadamente dura al corte con cuchilla. El grano entrecruzado, es una característica que nos permite calificar a esta madera como moderadamente difícil de trabajar.

Descripción Macroscópica. Poros: Madera de porosidad difusa. Poros ligeramente visible a simple vista, mayormente solitarios y escasamente múltiples radiales de 2 y 3, de forma redonda, con presencia de tilosis y gomas frecuentemente. Parénquima: No visible aún con lupa de 10x.Radios: Visible con lupa de 10x. No estratificados, líneas vasculares irregulares con gomas de color rojo oscuro, poco contrastado en la sección radial. La presencia de tilosis y gomas, podrían afectar al secado y preservado de la madera.

Descripción Microscópica. Poros/elementos vasculares: Poros difusos, de forma redonda. Diámetro tangencial Promedio de 135.55 &µm clasificado como medianos (rango de ± 27). En promedio 7 poros por mm² (rango de ± 3), mayormente solitarios y escasamente múltiples radiales de 2 y 3. Longitud promedio de elementos vasculares 307 &µm, clasificados como pequeños (rango de ± 67). Platina de perforación simple, horizontales; puntuaciones intervasculares alternas de forma ovalada, con un diámetro promedio de 4 &µm, clasificadas como pequeñas, con apertura incluida de forma lenticular, presencia de gomas en los vasos de color rojo oscuro.Parénquima: En la sección transversal ausente o muy escaso, del tipo vasicéntrico. En la sección longitudinal no estratificado.

Radios: En la sección tangencial altura promedio de 343 &µm, clasificados como extremadamente bajos (rango de ± 86), 15 células de altura (rango de ± 5), 3 células de ancho (rango de ± 1). En la sección radial heterocelulares formado por células procumbentes con una hilera marginal de células erectas. De 4 radios / mm clasificados como poco numerosos (rango de ± 1); radios heterogéneos tipo II, estratificada no observada. Puntuaciones radiovasculares igual en forma y tamaño a las intervasculares. Presencia de cristales de forma romboide en las células radiales erectas.

Fibras: Libriformes, longitud promedio 1091 &µm, clasificado como cortas (rango de ± 127), en promedio 18 &µm de ancho clasificado como angosta, de paredes gruesas con un espesor promedio de 4 &µm (rango de ± 1), no estratificados, punteadura ausente, fibras septadas en promedio de 3 septas por fibras.La presencia de cristales de oxalato de calcio en las células erectas de los radios, podría provocar un mayor desgaste en el filo de las herramientas cortantes usadas en los procesos de transformación mecánica.

• Al ser una madera dura se tubo dificulta en la obtención de laminas histológicas especialmente en el corte transversal ya que los poros salían desgarrados.

CUADRO Nº 02 Características Organolépticas de la Madera

CUADRO Nº 03 Características Macroscópicas de la Madera

CUADRO Nº 04 Dimensiones de los Elementos Xilemáticos

• Los ensayos físicos se realizaron a un Contenido de humedad de 47 %. Aunque los árboles que fueron utilizado para la obtención de probetas fueron tumbados varias semanas antes de realizar los ensayos; las probetas fueron sumergidas en agua fría, por un periodo de un mes, así se garantizo que tenga una humedad superior al punto de saturación de las fibras.

Los datos cuantificados fueron: peso, volumen y dimensiones radial, tangencial y longitudinal. Los resultados obtenidos para la especie palo bastón, se describen a continuación:

CUADRO Nº 05 Resultado de las Propiedades Físicas

En el grafico Nº 01, se puede ver claramente que la especie Crepidospermum goudotianum Tul. Palo bastón presenta una anisotropía dimensional, que es el fenómeno de la desigualdad de los cambios dimensiónales. Se observa que es mayor en el sentido tangencial a los anillos de crecimiento, menor en el sentido perpendicular a los anillos (sentido radial) y mínimo en el sentido de las fibras (paralelo al eje del árbol); esto debido a que el palo bastón tiene una alta densidad aparente se puede ver mas visiblemente este fenómeno.

GRAFICO Nº 01 ANISOTROPIA DIMENCIONAL DEL PALO BASTÓN

En el grafico Nº 02, se comparo 11 especies de similar densidad básica la cual dio como resultado que: Apuleia leiocarpa (Ana caspi) y Tabebuia chrysantha (Guayacán); tiene la misma densidad básica que la especie estudiada de: 0.83 (g/cm²). Dándonos una proximidad de sus usos en relación con la densidad básica con otras especies similares.

• Apuleia leiocarpa (Ana caspi). Usos: Parquet, durmientes, estructuras pesadas, construcción de embarcaciones, carrocerías, mangos de herramientas, pilotes, construcciones navales como estructuras, quillas, etc.

• Tabebuia chrysantha (Guayacán). Usos: Parquet, artesanías en general, herramientas para albañilería.

GRAFICO Nº 02 ESPECIES DE SIMILAR DENSIDAD BÁSICA

En el grafico Nº 03, se comparo 11 especies de similar Indice de Estabilidad (Relación T/R) la cual dio como resultado que: Hymenaea oblongifolia (Azúcar huayo), Calycophyllum spruceanum (Capirona) y Pterocarpus sp. (Palisangre negro); tiene el mismo Indice de Estabilidad que la especie estudiada de: 1.8. Dándonos una proximidad de la estabilidad de la madera y su comportamiento al secado con otras especies similares.

• Hymenaea oblongifolia (Azúcar huayo). La relación de contracción T/R = 1.8, indica que es una madera estable y de buen comportamiento al secado.

• Calycophyllum spruceanum (Capirona). La relación de contracción T/R = 1.8, indica que es una madera estable y de buen comportamiento al secado.

• Pterocarpus sp. (Palisangre negro). La relación de contracción T/R = 1.8, indica que es una madera muy estable y de buen comportamiento al secado.

GRAFICO Nº 03 ESPECIES DE SIMILAR INDICE DE ESTABILIDAD

• La pérdida de humedad de las probetas de los ensayos mecánicos fue un factor que se tuvo que controlar mucho, ya que la Prensa Universal de ensayos Mecánicos, estuvo en reparación por un periodo de un mes. Estas se controlo a través de bolsas plásticas, y aunque hubo una variación del contenido de humedad, pudo ajustar con las formulas respectivas.Los resultados obtenidos en los ensayos mecánicos, para la especie palo bastón se ajusto al 30%, debido que el contenido de humedad por ensayo no fue igual, los ensayos de clivaje y extracción de clavos se mantuvieron igual debido que no hay factor de cambio.

• Para el ensayo de Extracción de clavos, se tuvo que usar un taladro ya que los clavos se doblaban, además se tuvo que revisar la norma de extracción de tornillos para saber el diámetro a perforar con el taladro. Se describen a continuación los resultados:

CUADRO Nº 06 Resultado de las Propiedades Mecánicas

Conclusiones y recomendaciones

• Se pudo cumplir con los objetivos planteados en el presente proyecto, además se proporciono de viguetas de Palo Bastón, para el estudio seco al aire de la especie, que se realizara en el Laboratorio de Tecnología de la Madera de la FCF – UNALM.

• A nivel general y macroscópico resalta el color característico de la madera y el veteado en arcos superpuestos y en bandas. Esta cualidad hace que la especie tenga un gran potencial en la industria del parquet y las tendencias de maderas duras en el mercado internacional.

• Los resultados obtenidos para la densidad básica de la especie fue de 0.83 (g / cm.), alta; se puede clasificar como una madera pesada.

• La relación de contracción: T/R = 1.8, para la especie, lo que indica que es una madera estable y de buen comportamiento al secado.

• Además, con el cuadro Densidad/Usos de la NTP: podemos recomendar los usos mas probables de: Pisos (parquet – machihembrados); pisos de escaleras; elementos torneado (balaustrada – pasamanos); enchapes, artesanías en general, mangos de herramientas, ebanistería, principalmente,

• Realizar estudios del Palo Bastón en: Trabajabilidad, química de la madera, programas de secado, preservado, con el fin de optimizar su utilización.

• Para estudios posteriores con otras especies nuevas, se sugiere realizar estudios preliminares por factores económicos.

• Realizar el estudio fenológico de la especie palo bastón; dado que no tiene reportes hasta el momento.

• De acuerdo al estudio realizado se recomienda el uso mas adecuado para la especie Crepidospermum goudotianum Tul. "Palo Bastón", para pisos y parquet principalmente.

• Es necesario promover el estudio dendrocronológico de la especies Palo Bastón, que garantice su uso racional.

• Se recomienda firmar convenios entre el sector privado (Concesiones y empresas), sector publico (Gobierno Regionales, IIAP, INRENA, etc.) y la Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios, que permitan ejecutar proyectos de relevancia en la Promoción y Aporte Tecnológico de nuevas especies.

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• VIGNOTE, S.; JIMã

Autor:

Leif Armando Portal Cahuana

Ingeniero Forestal y Medio Ambiente

Moisés Acevedo Mallque

Profesor Principal, Facultad de Ciencias Forestales, UNALM

Manuel Chavesta Custodio

Profesor Principal, Facultad de Ciencias Forestales, UNALM