La madera es higroscópica, lo que significa que es un material que absorbe agua. El agua penetra en la madera de tres maneras: como fluido a través de los lúmenes celulares a través de la tensión capilar, como vapor a través de los lúmenes celulares y como difusión molecular a través de las paredes celulares. El contenido de humedad de la madera significa la relación entre la masa de agua en ella y la masa de la madera sin agua. (Por ejemplo, si una pieza de madera que pesa 100 kg contiene 50 kg de agua, el porcentaje de humedad es del 100%). El contenido de humedad de la madera recién aserrada suele ser del 40-200%. En uso normal, el contenido de humedad de la madera varía entre el 8% y el 25% en peso, dependiendo de la humedad relativa del aire.
El contenido de humedad de equilibrio de la madera es un estado correspondiente a la temperatura del aire y la humedad relativa, en el que el contenido de humedad de la madera se mantiene estable. Debe tenerse en cuenta sobre el contenido de humedad de equilibrio de la madera que está determinado por la humedad relativa del aire, no por su humedad absoluta. La humedad relativa del aire es la relación entre la cantidad de agua en el aire y la cantidad máxima de agua que el aire podría contener a la temperatura del aire predominante. La madera pre-secada alcanza su contenido de humedad de equilibrio en un par de semanas. El punto de saturación del grano de madera significa la proporción de humedad en la madera cuando las paredes celulares están saturadas con agua, pero no aparece agua libre en la luz celular. A medida que se seca, la madera comienza a contraerse, cuando su contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación. En consecuencia, a medida que la madera se moja, la expansión termina en el punto de saturación. En las principales especies de árboles finlandeses, el punto de saturación a + 20 C es de aproximadamente el 30%. La capacidad de absorción y liberación de humedad de la madera (capacidad de humedad) se puede utilizar como beneficio estructural, por ejemplo, mediante el uso de aislamiento térmico a base de madera en la construcción, que equilibra el movimiento de la humedad en las estructuras.
La madera se contrae y se expande de diferentes maneras en las direcciones radial y tangencial de los anillos de crecimiento y en la dirección del grano. Este fenómeno se conoce como anisotropía. A medida que se seca, la madera se encoge de estar completamente húmeda a estar absolutamente seca, en la dirección tangencial en un promedio del 8%, en la dirección radial en aproximadamente el 4% y en la dirección del grano en solo 0,2-0,4%. El duramen siempre es más seco que la madera de superficie, lo que hace que el secado de la madera sea un desafío. La anisotropía y las tensiones internas de la madera también son causadas por la deformación de la madera a medida que se seca. La dinámica de humedad de la madera siempre debe tenerse en cuenta en la construcción. La dinámica de humedad puede hacer que, por ejemplo, el marco de un edificio se hunda en el medio. Además, la gran contracción de la madera en la dirección tangencial hace que la madera de gran tamaño se agriete. La madera generalmente se agrieta en el lugar donde la distancia desde la superficie hasta el núcleo es más corta.
A medida que aumenta la densidad de la madera, la contracción y expansión causadas por la humedad generalmente aumentan. A medida que la madera se seca, sus propiedades de resistencia mejoran. Por ejemplo, la resistencia a la compresión y flexión de la madera aumenta aproximadamente dos veces a medida que la madera se seca de fresca a 12-15%. La resistencia a la tracción de la madera es máxima en el rango de contenido de humedad del 6-12%. A medida que la madera se seca, sus propiedades de resistencia mejoran significativamente cuando el contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación del grano. En el dimensionamiento de estructuras de madera, también se debe tener en cuenta el contenido de humedad de la madera, ya que afecta a la resistencia de la madera.
La madera comienza a sufrir daños si su contenido de humedad se mantiene por encima del 20% durante largos períodos de tiempo. La humedad relativa del aire circundante suele ser de alrededor del 80-90% o más. La madera comienza a moldearse en pocos meses si la humedad relativa del aire circundante permanece en más del 80% durante este tiempo. La humedad relativa del aire del 70% puede considerarse un valor crítico. Cuando la humedad relativa del aire supera el 90%, la madera comienza a pudrirse. Un requisito previo para el moldeado y la descomposición de la madera, sin embargo, es que la temperatura esté entre +0 y + 40 C. Aunque en temperaturas bajo cero la humedad relativa del aire puede ser superior al 85% durante largos períodos, la madera no sufre daños, porque la temperatura es insuficiente para que se desarrollen hongos y caries. Para prosperar, las esporas de hongos y los hongos de podredumbre también necesitan oxígeno y nutrientes, de los cuales generalmente hay abundancia tanto en la madera como en el aire circundante.
El hongo no puede penetrar más profundamente que la superficie de la madera, por lo que no es dañino desde el punto de vista de la resistencia de la madera. Las esporas propagadas por el hongo son, sin embargo, perjudiciales para la salud, ya que pueden dar a las personas diferentes reacciones alérgicas y síntomas leves de intoxicación, como secreción nasal continua, mareos y dolores de cabeza. Debido a esto, la aparición de moho siempre debe tomarse en serio. La erosión de la madera a menudo se compara erróneamente con la mohosa. La erosión de la madera es la pigmentación causada por la mancha azul, que también penetra más profundamente en la estructura de la madera. La mancha azul se propaga como esporas o como crecimiento micelial y es particularmente frecuente en coníferas que almacenan CO2. La mancha azul no puede desarrollarse a una temperatura inferior a +5 C. La intemperie no afecta esencialmente a la resistencia de la madera.
La dependencia del contenido de humedad de los productos de madera de la temperatura y la humedad relativa del aire
Ejemplo de la aplicación (línea de puntos rojos)
– Datos de origen:
– temperatura del aire interior + 22 C
– humedad relativa del aire interior HR 50%
alrededor del 9,5% en el caso basado en los datos de origen
