¿Cuál es la diferencia entre el agua libre y el agua ligada en una célula de madera?
ResumenEl conocimiento del transporte de la humedad en la madera es importante para entender su utilización, durabilidad y calidad del producto. Los procesos de transporte de humedad en la madera pueden estudiarse mediante imágenes de Resonancia Magnética Nuclear (RMN). Combinando las imágenes de RMN con la relaxometría, se puede identificar el estado del agua dentro de la madera, es decir, el agua ligada a la pared celular, y el agua libre en el lumen/vaso de la célula. Este artículo presenta cómo se puede monitorizar y cuantificar el transporte de agua en términos de agua ligada y libre durante la absorción de agua y el secado. Se seleccionaron tres tipos de madera, desde la blanda hasta la dura, que cubren un rango de madera de baja a alta densidad; albura de pino y roble y teca. Se realizó una calibración para determinar los diferentes estados del agua en cada tipo de madera y para convertir la señal de RMN en contenido de humedad. Para todos los tipos de madera, el transporte de agua parecía estar limitado internamente tanto durante la absorción como durante el secado. En el caso de la absorción de agua, sólo se observó agua libre después de que las paredes celulares estuvieran saturadas de agua ligada. En el caso del secado, la pérdida de agua ligada comienza sólo después de la desaparición del agua libre, independientemente de la posición. Obviamente, siempre hay un equilibrio termodinámico local de agua ligada y libre tanto para la absorción como para el secado. Por último, determinamos el coeficiente de difusión efectivo (D
Qué es el agua ligada a la madera
AGUA EN LA MADERA El agua libre se encuentra en los lúmenes celulares y en los espacios intercelulares. El agua ligada se encuentra en las paredes celulares. El agua libre se encuentra en las paredes celulares.
AGUA LIMITADA Afecta al tamaño de la madera Afecta a la resistencia de la madera [dispersión de las microfibrillas en la pared celular, especialmente la S2 porque es la capa más grande] “Más difícil” de eliminar de la madera que el agua libre al estar unida por H.
Agua ligada en la madera La madera (pared celular) es higroscópicaLos cambios en la humedad relativa afectan a la cantidad de agua en la madera. Aumentar la HR, aumentar la cantidad de agua ligada, aumentar el tamaño de la madera Disminuir la HR, disminuir la cantidad de agua ligada, disminuir el tamaño de la madera. El porcentaje de humedad (% M.C.) se utiliza para cuantificar la cantidad de agua en la madera.
Contenido de humedad % C.M. = Relación entre el peso del agua en la madera y el peso de la madera seca en el horno Peso de la humedad en la madera X 100% % C.M. = Peso de la madera seca en el horno Madera seca en el horno = madera sin agua, secando la madera en un horno a 105o C (220o F) hasta que la madera alcance un peso constante.
Agua ligada y agua libre
La madera es higroscópica, lo que significa que es un material que absorbe agua. El agua entra en la madera de tres maneras: como fluido a través de los lúmenes celulares por 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 es la relación entre la masa de agua que contiene y la masa de la madera sin el agua. (Por ejemplo, si un trozo de madera que pesa 100 kg contiene 50 kg de agua, el porcentaje de humedad es entonces del 100%). El contenido de humedad de la madera recién aserrada suele ser del 40-200%. En el 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 y la humedad relativa del aire, en el que el contenido de humedad de la madera se mantiene constante. Cabe destacar que el contenido de humedad de equilibrio de la madera viene 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 presecada alcanza su contenido de humedad de equilibrio en un par de semanas. El punto de saturación del grano de la madera significa la proporción de humedad en la madera cuando las paredes celulares están saturadas de agua, pero no aparece agua libre en la luz de las células. A medida que se seca, la madera comienza a contraerse, cuando su contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación. Del mismo modo, a medida que la madera se humedece, la expansión termina en el punto de saturación. En las principales especies arbóreas finlandesas, el punto de saturación a +20 ºC es de aproximadamente el 30%. La capacidad de la madera para absorber y liberar humedad (capacidad de humedad) puede utilizarse como ventaja 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.
Punto de saturación de la fibra de madera
Tal vez el aspecto más importante del trabajo de la madera tenga que ver con la relación entre la madera y la humedad. Un hecho fundamental es que la madera es higroscópica. Esto significa que la madera, casi como una esponja, ganará o perderá humedad del aire en función de las condiciones del entorno.
Pero la madera no sólo gana o pierde humedad, sino que también se expande o contrae en función de la magnitud de dichos cambios; y es esta hinchazón y contracción en los productos de madera acabados -a menudo denominada movimiento de la madera en servicio- la responsable de tantos males y tantos fallos en el trabajo de la madera.
Cuando se tala un árbol por primera vez, se considera que está en estado verde y contiene una gran cantidad de humedad. Esta humedad existe en dos formas diferentes: como agua libre que está contenida como líquido en los poros o vasos de la propia madera, y como agua ligada que está atrapada dentro de las paredes celulares.
Una vez que un tronco o una pieza de madera fresca se corta y se expone al aire, comenzará inmediatamente a perder agua libre. En ese momento, la madera no se contrae ni cambia de dimensión, ya que las fibras siguen completamente saturadas de agua ligada. Sólo cuando se ha perdido toda el agua libre, la madera alcanza lo que se denomina punto de saturación de la fibra, o simplemente FSP.
