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P.V.M. : Debido a la longitud de las cadenas de celulosa y de las formaciones de cristalitos, las microfibrilas constituyen un refuerzo de fibras orientadas principalmente en la capa S2. Las microfibrilas están recubiertas por una matriz amorfa de hemicelulosa y de lignina a menor tasa. La unión intercelular a nivel de la lamela media, está garantizada por un cemento de polímeros amorfos en el que domina la lignina.

Cabe señalar que los polímeros son termoplásticos suceptibles de transiciones de comportamiento mecánico caracterizados por temperaturas de transición. Las temperaturas de transición asociadas son dependientes de las tasas de humedad local del polímero considerado. Este último punto tiene su importancia en el análisis del comportamiento diferido de la madera y de manifestaciones de la mecanosorción.

1.2.3. Datos físicos de la madera como materia

El comportamiento mecánico de la madera está en gran parte condicionado por el estado físico del material. Para una madera de densidad dada (o densidad básica), La indicación de una rigidez, de un esfuerzo límite de elasticidad o de una carga de ruptura, sólo tendrá sentido si se especifica la tasa de humedad y la temperatura de las condiciones de uso final.

1.2.3.1. El agua en la madera : tasa de humedad

La madera en pie contiene una importante cantidad de agua que circula en parte en las capas externas de albura, la cual es necesaria para su función fisiológica. La cantidad de agua varía con las estaciones, pero suele ser suficiente como para ser almacenado en estado líquido al interior de los lúmenes. Bajo ciertas condiciones extremas de sequía, la humedad al interior de un árbol caer a un nivel muy bajo y puede tener consecuencias mecánicas muy graves, tales como las grietas producto del secado, hablaremos entonces de estrés hídrico.

La madera extraída de la troza, después del volteo y la transformación retiene una cierta cantidad de agua que corresponde a un estado de equilibrio con las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa del aire. La madera es como muchos materiales porosos, un material higroscópico.

Definición y medición de la humedad de la madera

El contenido de humedad de la madera se expresa como el porcentaje de la masa de agua presente en una probeta con respecto a la masa anhidra de seco de la muestra.

H       : Contenido de humedad de la probeta

M_H    : masa de la probeta a la humedad H

M₀     : masa de la probeta anhidra (secada a 105°C hasta masa constante)

Por convención y siguiendo los requisitos normalizados (norma NF : NB 51-004), el peso anhidro es obtenido por un secado gradual de la muestra a 100-105 ° C, hasta que la masa sea constante.

Consideraremos el caracter arbitrario de la definición del estado anhidro que es convencionalmente aceptado. Un procedimiento que utiliza una temperatura de referencia diferente puede dar lugar a diferencias significativas  relacionadas a la variación de las cantidades de materiales volátiles extraíbles

El método de medición más clásico consiste en una doble pesada, antes y después del secado de la probeta. Los métodos de medición basados en las variaciones de la resistividad del material en función de la humedad da los resultados correctos para las tasas de humedad entre el 8 y el 25%, con un grado de exactitud del 1%. Más allá de este rango, las incertitudes en la medición se vuelven más grandes.

Según nuestro conocimiento, no hay ningún medio suficiente de medir la hmedad lo suficientemente preciso, permitiendo por ejemplo de efectuar un mapa (tridimensional) de humedad al interior de una pieza de madera sólida. El reciente desarrollo de sensores basados en la medición de la absorción de la radiación gamma por la pieza de madera, permiten la medición simultánea de la densidad y del contenido de humedad. Estos sensores funcionan por transmisión, es posible efectuar un mapa bidimensional del contenido de humedad (con integración siguiendo el espesor de la pieza). Estos medios se van introduciendo paulatinamente en las cadenas de producción. [P. MARTIN].

Agua libre

El contenido de humedad de la madera verde puede alcanzar valores superiores al 100%. En gran parte, el agua llamada libre asegura el llenado total o parcial de los espacios vacíos que presentan los canales o los vasos, y lúmenes de las fibras y traqueidas. Ésta compite con los materiales almacenados, tal como por ejemplo la résina.

La troza o la madera verde almacenada durante un largo período a un ambiente dado (temperatura y humedad) van a exponerse a un secado natural. En una primera etapa, las cavidades de la materia leñosa pierden una parte del agua en fase líquida. Hablaremos de la superficie de secado. La descarga se produce al interior de los lúmenes con desplazamiento de un menisco y el desarrollo del volumen ocupado por la fase de vapor. La presión de vapor es una función del radio de los lúmenes, por efecto de tensión capilar. La presencia de las punteaduras en las paredes juega un papel primordial en la transferencia de materia intercelular

Cuando la humedad alcanza un 25-30%, no queda más agua en estado líquido dentro de las cavidades celulares, esta zona corresponde a un valor crítico de humedad y se conoce como "punto de saturación de las fibras (PSF) que denotaremos como H_PSF.

P.V.M. En el transcurso del proceso de secado, la pérdida de pression interna puede inducir a la formación de esfuerzos internos por los cuales las paredes celulares se ven solicitadas en compresión hidrostática en el plano transversal. El posible pandeo de las paredes conduce al fenómeno de colapso. El colapso se manifiesta por importantes contracciones volumétricas, que puede ser eliminados por un tratamiento de reacondicionamiento térmico [KAUMAN]. Las especies más susceptibles son aquellas donde la configuración geométrica de las disposiciones celulares favorece la flexion de las paredes celulares bajo el efecto de las solicitaciones transversales. Este es el caso de las numerosas especies latifoliadas tales como por ejemplo los eucaliptos, por ejemplo [SESBOU]

Agua ligada o higroscópica

El agua ligada es el agua contenida en la madera por debajo del punto de saturación de la fibra. H <H_PSF.

Dado el secado natural mencionado anteriormente, después de un tiempo muy largo, la ìeza de madera alcanza una humedad de equilibrio con las condiciones atmosfericas ambientales de temperatura y presion.

Las figuras nº1.7a, y b muestran ejemplos de isotermas de sorción. Éstas ilustran las evoluciones de la tasa de equilibrio de la madera en función de la humedad relativa de la atmósfera.

A temperatura fija, notaremos la histéresis entre las curvas de sorción y de desorción. A una humedad relativa y temperatura fijas, la humedad de equilibrio obtenida mediante secado será mayor que la alcanzada durante la recuperación.

La isoterma de sorción relativa a la temperatura más alta da un contenido de humedad de equilibrio más bajo. Un aumento de temperatura, incluso en atmósfera saturada en agua conduce a un secado. Esta observación justifica la técnicas de secado a vapor.

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