PESO ESPECIFICO Y

DENSIDADDE LA MADERA

Peso Específico o Gravedad Específica (G) (Aparente)

Es la relación del peso de una sustancia entre el peso de un volumen igual de agua.

En caso de la madera se toma como base el peso seco al horno o peso anhidro, porque este valor puede ser producido experimentalmente.

En razón a la madera, es la relación que existe entre la masa seca al horno de una muestra de madera y el peso o masa del volumen de agua desplazada por el espécimen a un contenido de humedad dado.

La madera como un cuerpo poroso tendrá:

☺ Volumen real.- descontando los espacios interiores (espacios vacíos hasta los ultramicroscópicos)

☺ Volumen aparente.- no se descuentan los espacios vacíos interiores

El aumento de volumen con la humedad tiene un límite, no sucede así con la masa (peso) cuyo valor aumenta hasta alcanzar el M máx.

Desde que es una relación de masas dimensionales no tiene unidades.

El peso específico es numéricamente igual a la masa seca dividido por el volumen húmedo.

moG = --------- FORMULA (2)

v wDonde:

mo = masa seca o masa anhidra v = volumen húmedo W = densidad normal del agua (1g/ cm3)

En esta ecuación siempre se utiliza la mo como numerador; el denominador, el cual depende del volumen de madera, varía con el contenido de humedad de la muestra ensayada, debido a los cambios dimensionales que ocurren por debajo del PSF; por eso es necesario especificar el M al cual fue determinado el volumen, cuando se da un valor de G.

De la formula (2), a medida que el volumen se hace menor, por la disminución del M, el denominador se hace menor y por consiguiente el valor de la G se hará correspondientemente mayor; en caso contrario cuando hay un incremento en el contenido de humedad del agua higroscópica, la madera se hinchara causando una disminución en el peso específico; en el PSF el peso específico (G) tiene un valor mínimo GPSF, el cual se mantiene constante a un alto contenido de humedad (M).

El peso específico de la madera basado en el peso del volumen verde se conoce como peso específico básico o gravedad especifica básica y es uno de los valores más útiles y más comunes utilizados para la comparación de propiedades de las maderas de diferentes especies.

mo G básico G = --------- v w

moG anhidro Go = ------------ V0 W

moG equilibrio G12% = ------------ V12% W

moG PSF G PSF = ------------- VPSF W

moG PSF G PSF = -------------- VPSF W

En términos generales, la G o peso específico de la madera depende de tres factores:

a.- Del tamaño de las células

b.- Del espesor de las paredes celulares

c.- De la interrelación entre el número de células de diferentes tipos en términos de a y b.

CLASES

Madera liviana G Menor 0,36

Madera moderadamente liviana

o moderadamente

pesada

G 0,36 – 0,50

Madera pesada G Mayor a 0,50

Densidad de la madera () .-

Es la masa por unidad de volumen a un contenido de humedad dado; desde cualquier incremento de contenido de humedad (M), se incrementara la masa de la madera en mayor proporción que su incremento en volumen.

Este incremento ocurre en gran proporción arriba del PSF porque la hinchazón ha cesado.

m () = -------- g/cm3 Formula ( 3 )

VDonde:

m = masa a un contenido de humedad = mo ( 1+ 0,01 M )

V = volumen a un contenido de humedad

Entonces:

mo ( 1 + 0,01 M ) (). = ----------------------- g/cm3

Formula (4) V

Si incrementamos el valor de (M), se incrementa (m) rápidamente, también (V), consecuentemente la (), si se continua incrementando (M) por encima del PSF, el (V) se hace constante, sin embargo (m) sigue aumentando, consecuentemente la ().

La de la madera, debido a su forma de cálculo, mantiene una relación directa con el M; de tal manera que el valor mínimo se obtendrá en la condición seca al horno y el máximo cuando la madera esta completamente saturada.

moDensidad básica b = --------- g/cm3 V

moDensidad anhidra o = --------- g/cm3

Vo

m12%Densidad equilibrio 12% = ---------- g/cm3 V12%

mPSFDensidad PSF PSF = ------------ g/cm3 VPSF

m PSFDensidad PSF PSF = ------------ g/cm3 V PSF

m verdeDensidad verde verde = ------------ g/cm3 V verde

CLASIFICACIÓN

DENSIDAD BÁSICAg/cm3

GRUPO CLASE

Menor 0,30 I Muy baja (MB)

0,30 – 0,40 II Baja (B)

0,41 – 0,60 III Media (ME)

0,61 – 0,75 IV Alta (AL)

Mayor a 0,75 V Muy alta (MA)

Relación entre Densidad () y Peso Específico (G)

Se deriva de la ecuación (3) y (2)

m ------- V m V W m

W ------- = ---------- = -------------- =

-------------- mo V mo mo G ------- V W

= G ( 1 + 0,01 M ) W Formula (5)

Esta ecuación nos demuestra que la () y (G) son numéricamente iguales bajo condiciones de seco al horno o anhidra en unidades métricas sexagecimal. A un incremento de M la ( ) se vuelve numéricamente mayor que la ( G )

PESO ESPECIFICO Y

DENSIDADDE LA PARED

CELULAR

El peso específico de la pared celular seca al horno (G’0) han sido medidos usando diversos métodos por muchos investigadores Es importante diferenciar la madera de la sustancia madera.

En efecto, por sentido común, (GI) de la pared celular será mayor que (G) de la madera.

La gravedad específica de la pared celular fue objeto de estudio por muchos científicos forestales.

Resumen de las mediciones de la Gravedad Específica de la pared celular (GI), y el Volumen Específico de la pared celular (VI).

Fluido Referencia GI0 VI

0

(cm3/g) Agua Stam y Hansen 1.53 0.653

Agua Kellog y Wangaarrd

1.50 1.53 0.6530.667

Helio Stam y Hansen 1.46 0.685

Benceno Stam y Hansen 1.44 0.692

GI0 = m0/ VI

0 = 1/0.653 = 1.53

Los valores obtenidos son influenciados por las

propiedades del fluido desplazado siendo

aproximadamente igual a 1,53 (volumen específico

de 0,653 cm3/g) para agua desplazada y de 1,46

(volumen específico de 0,685 cm3/g) para Helio y

1.44 (volumen específico de 0,693 cm3/g) para

Benceno.

La diferencias son atribuidas a dos factores:

  a. Compresión del agua higroscópica debido a

fuerzas de enlace, en lugares de sorción en el caso del desplazamiento del agua.

b. La falta de moléculas solventes no polares como el benceno para penetrar en los microespacios de la pared celular.

Por ello es asumido que el valor obtenido con He es el más correcto para la sustancia de la madera.

El peso específico de la pared celular seca al horno o

sustancia de madera (Go) es necesario para calcular

la porosidad o la fracción de volumen de espacio y la

hinchazón de la madera.

Cuando comparamos los volúmenes específicos

expuestos en el cuadro resumen (de agua y helio),

hay un decrecimiento de: 0.685 – 0.653 = 0.032 cm3

del helio con respecto al agua.

Asumiendo un PSF de 30 %, la densidad del agua higroscópica puede estimarse:

  = m/v

0.30/(0.30-0.032) = 1.119 g/cm3.

Stam y Seborg (1934), estimaron los valores de la Gravedad Específica del Agua Higroscópica, en un rango que oscila de 1.119 en el Punto de Saturación de la Fibras, hasta 1.30, para las condiciones anhidras.

Fig. Gravedad específica del agua higroscópica a diferentes contenidos de humedad, de acuerdo a Stamm y Seborg.

La densidad de la sustancia de la pared celular en condición seca al horno es aproximadamente igual a 1,5 g/cm3.

 Se cree que la densidad real de la pared celular es similar a la de la sustancia sólida de la pared celular, cuando ambas son medidas en condición seca al horno.

Cuando existe humedad por debajo del PSF, el sistema de microcavidades de la pared celular aumenta en volumen a medida que aumenta el M de la madera.

Esto produce una reducción en la densidad de la pared celular hasta alcanzar un valor inferior al de la sustancia sólida de la misma pared.

La relación entre la densidad de la pared celular y la densidad de la sustancia sólida de la misma pared se conoce con el nombre packing fraction, o sea la fracción de acomodación de las moléculas de agua.