Medina, Baucis, Catalán, Andía, Trangoni, Razquin, Pampiglioni, and Vuillermet: Características y propiedades físicas de la madera de álamos cultivados en Río Negro, Patagonia Argentina



Introducción

Los álamos en la Argentina representan el tercer cultivo en importancia en el sector forestal después de los pinos y eucaliptos, ocupando unas 50 000 ha principalmente distribuidas en las provincias de Buenos Aires, Mendoza y Río Negro (Monteoliva y Senisterra, 2008). En esta última, su cultivo comenzó con el objetivo de establecer cortinas rompevientos para proteger los cultivos frutihortícolas de sus valles irrigados. Tempranamente se implantaron Populus nigra L. cv. italica “álamo criollo” y P. nigra cv. thaisiana “Álamo chileno”, siendo este último caracterizado por tener un periodo fenológico extendido, brindando protección prolongada a los cultivos. Posteriormente se fueron implantando otros cultivares de P. nigra y del híbrido Euroamericano Populus x canadensis (P. deltoides x P. nigra); de este híbrido el clon ‘conti 12’ tuvo preferencia por su forma disciplinada y gran rusticidad. Otra especie ampliamente implantada fue Populus alba L. var. bolleana (Lauche) Otto, conocida en la región como “Boleana” (García, 2011; Serventi, 2011).

En la actualidad existen 6000 km de longitud lineal de cortinas y unas 900 ha de plantaciones en macizo de álamo en esta provincia (Subsecretaría de Desarrollo Foresto Industrial [SSDFI], 2017). La región cuenta con dos plantas de debobinado, una de pasta celulósica y unos 90 aserraderos y fábricas de envases y embalajes (Consejo Federal de Inversiones [CFI], 2012). El destino de la madera de estas cortinas ha sido tradicionalmente la fabricación de envases y embalajes frutihortícolas, pero también se la utiliza en la construcción y la industria del mueble. A modo de ejemplo, en 2011 se consumieron 68 565 m3 de madera de álamo en los aserraderos del Alto Valle de Río Negro, alcanzando una producción de 36 177 m3, principalmente de cajones, madera aserrada, pallets y bins, tanto con destino local como regional e internacional (CFI, 2012). El empleo de una tecnología inapropiada ha generado la idea de que la madera de álamo es de baja calidad; sin embargo, algunos ejemplos de fabricación de muebles, aberturas y construcción de viviendas prefabricadas con un manejo apropiado de la misma muestran excelentes resultados.

El conocimiento de las características y propiedades de estas maderas es esencial para optimizar su aprovechamiento y maximizar su valor en diferentes usos (Williston, 1978; Jozsa y Middleton, 1994). Existe numerosa información sobre la madera de álamos cultivados en Argentina (Diaz, Monteoliva, Alvarez y Fernández-Tschieder, 2010; Calderón et al., 2011; Cobas y Monteoliva, 2011; Jovanovsky, Robles y Davel, 2011; Cobas, Area y Monteoliva, 2013; Monteoliva, Villegas y Achinelli, 2015) pero escasa o nula de las especies cultivadas en los valles irrigados de la región Norpatagónica. Como lo indican numerosas referencias bibliográficas (Yanchuc, Dancik, y Micko, 1984; Zhang, Yu, Chauret y Koubaa, 2003; Beaudoin, Hernández, Koubaa y Poliquin, 2007; Monteoliva y Senisterra, 2008), la madera de los álamos varía significativamente entre especies y entre sitios, por lo que es necesario conocer las características y las propiedades de la misma para cada especie en cada zona de cultivo.

Objetivo

Descrubir características estéticas, algunas características anatómicas y propiedades físicas de la madera de ejemplares de P. nigra cv thaisiana, P. alba var boleana y P. x canadensis ‘conti 12’ cultivados en valles irrigados de Rio Negro, Argentina.

Materiales y métodos

Se coleccionaron cinco ejemplares (Tabla 1) de Populus nigra cv thaisiana, P. alba var boleana y P. x canadensis ´conti 12´, con buen estado sanitario, de cortinas rompevientos en la localidad de Allen, Provincia de Río Negro (39° 0'17.06" S, 67° 50'41.14"O) (Fig. 1). Se eligieron estas especies por su representatividad en las cortinas de la zona.

Tabla 1

Diámetro a la altura del pecho (DAP) y altura total de los ejemplares coleccionados.

Ejemplar Especie DAP (cm) Altura total (m)
1 P. alba var bolleana 36.4 17.8
2 P. alba var bolleana 37 20
3 P. alba var bolleana 37.6 22
4 P. alba var bolleana 37.8 23.1
5 P. alba var bolleana 40.2 23.5
6 Populus nigra cv thaisiana 42 27.2
7 Populus nigra cv thaisiana 44.7 21.2
8 Populus nigra cv thaisiana 45 22
9 Populus nigra cv thaisiana 45.5 25
10 Populus nigra cv thaisiana 42 28
11 P. x canadensis conti 12 44.5 28.1
12 P. x canadensis conti 13 44 25
13 P. x canadensis conti 14 42 29
14 P. x canadensis conti 15 44 29
15 P. x canadensis conti 16 42.2 26.5

Figura 1

Ubicación del sitio de colección de los árboles estudiados.

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El clima de la zona es árido frío, con temperatura media anual 15.5 °C y precipitación media anual 243.7 mm. Se ubica en la Región Fitogeográfica del Monte (Cabrera, 1976) a 240 m snm, en el complejo aluvial del Río Negro, con suelos xerofluventes típicos, con más de 100 cm de profundidad, de muy escasa evolución y con un horizonte A bajo en materia orgánica. En profundidad, se superponen distintas capas de acumulación fluvial de antiguos planos aluviales (Bran, 2014).

De cada ejemplar se extrajo una troza basal de 30 cm desde la cual se obtuvo madera para la elaboración de muestras para descripción de características estéticas, de muestras microscópicas para estudios anatómicos y de probetas para ensayos de propiedades físicas (densidad, cambios dimensionales y humedad del árbol vivo). De cada ejemplar se coleccionó material de herbario de referencia depositado en el Herbario del Asentamiento Universitario San Martín de los Andes (Ausma) de la Universidad Nacional del Comahue (Disp.CD-AUSMA 21/14).

Las muestras macroscópicas de madera se elaboraron de 18 cm × 10 cm × 2 cm y, a partir ellas, se describieron las siguientes características estéticas: color (Munsell Color Company, 1990), aroma, brillo, textura, grano y veteado (Tortorelli, 2009). Las mismas fueron depositadas en la Xiloteca “Luis F. Lerín” del Asentamiento Universitario San Martín de los Andes de la Universidad Nacional del Comahue (Medina y Andía, 2016).

Para los estudios anatómicos se realizaron tres preparados microscópicos y macerados por ejemplar, mediante la técnica de Franklin (1945). Se midieron las siguientes variables: longitud de fibras, longitud de elementos de vaso, diámetro de poros, número de poros por milímetro cuadrado, diámetro externo de fibras, diámetro interno de fibras, espesor de pared de las fibras y porcentaje de tejidos, siguiendo las recomendaciones de Muñiz y Coradin (1991), midiendo por lo menos 25 elementos por variable. El cálculo de porcentaje de tejidos se realizó con la metodología propuesta por Quirk y Smith (1975). Se utilizó microscopio binocular con ocular micrométrico. Para las clasificaciones de las variables se siguió a Tortorelli (2009).

Para la determinación de la densidad de la madera se elaboraron 10 especímenes de 2 cm × 2 cm × 2 cm, por cada árbol. De cada espécimen se registró el volumen en estado verde (Vv); posteriormente se llevaron a peso constante en estufa (103 °C ± 2 °C) y se determinaron el peso (Po) y el volumen anhidro (Vo), para obtener la densidad relativa básica (Db) y la densidad aparente anhidra (Do) con las siguientes fórmulas:

Densidad relativa básica (Db)

= (Po / Vv).

Densidad aparente anhidra (Do)

= Po / Vo

El volumen se determinó por desplazamiento de agua sobre balanza electrónica según lo recomendado por Williamson y Wiemann (2010).

Para los ensayos de cambios dimensionales se elaboraron seis especímenes libres de defectos por cada árbol (dos tangenciales, dos radiales y dos axiales) sus dimensiones fueron 10 cm × 2 cm × 2 cm. De cada espécimen en condición verde se obtuvieron: peso (Pv), volumen (Vv), longitud tangencial (Tv), longitud radial (Rv) y longitud axial (Av), para determinar las contracciones: volumétrica total (CVt), tangencial (CT), radial (CR) y axial (CA). Posteriormente, los especímenes se llevaron a peso constante (estado anhidro) en estufa (103 °C ± 2 °C) y se registró peso (Po), volumen (Vo) y longitudes tangencial (To), radial (Ro) y axial (Ao). Por último, se llevaron a estado seco al aire y se obtuvo peso (Pa) y volumen (Va), con el fin de estimar contenido de humedad (CHa) y contracción parcial volumétrica (CVp) para el cálculo del coeficiente de contracción volumétrica (Vv). Este coeficiente expresa cuánto se contrae una madera al perder 1% de su humedad. El punto de saturación de la fibra (PSF) se calculó según lo propuesto por Fuentes-Salinas (2000). El índice de anisotropía (A), indicador del grado de estabilidad dimensional de la madera, se calculó como el cociente entre CT y CR.

Para los cálculos se utilizaron las siguientes fórmulas:

CVt (%)

= (Vv - Vo / Vv) 100

CT (%)

= (Tv - To / Tv) 100

CR (%)

= (Rv - Ro / Rv) 100

CA (%)

= (Av - Ao / Av) 100

CHa (%)

= (Pa - Po / Po) 100

CVp (%)

= (Vh - Vo / Vh) 100

Vv

= CVp / CHa

PSF (%)

= CVt / Vv

El contenido de humedad del árbol vivo (CHv) se estimó utilizando la siguiente fórmula:

CHv (%)

= (Pv - Po / Po) 100

Resultados

Características estéticas

La madera de las especies analizadas presentó colores claros, con escasa o nula diferencia entre albura y duramen, ausencia de aroma y brillo, textura fina y homogénea, grano derecho y veteado liso (Tabla 2, Fig. 2).

Tabla 2

Características estéticas de la madera de las tres especies (n = 5).

Especie
P.nigra cv thaisiana P. alba var bolleana P. x canadensis conti 12
Color albura Marrón muy pálido* Amarillo pálido** Amarillo pálido
Color duramen Marrón muy pálido Marrón muy pálido Marrón muy pálido
Aroma Ausente Ausente Ausente
Brillo Ausente Ausente Ausente
Grano Derecho Derecho Derecho
Textura Fina y homogénea Fina y Homogénea Fina y homogénea
Veteado Liso Liso Liso

[i] *HUE 10 Y R 8/2; **HUE 2.5 Y 8/2

Figura 2

Muestras de madera de las tres especies (18 cm × 10 cm × 2 cm); (a) P. x canadensis conti 12; (b) P. alba var bolleana; (c) P. nigra cv thaisiana. A: sección tangencial; B: sección radial y C: sección transversal.

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Características microscópicas analizadas

Las tres especies presentaron madera con anillos de crecimiento demarcados por la compresión tangencial de las fibras del leño tardío, porosidad difusa, vasos solitarios y múltiples radiales, muy numerosos, medianos en longitud y de pequeños en diámetro y fibras libriformes de longitud media, finas de diámetro y de paredes delgadas. El parénquima axial observado fue del tipo paratraqueal difuso muy escaso (menos de 0.2% del tejido leñoso), con células aisladas ubicadas en el inicio del anillo de crecimiento. Los radios leñosos fueron numerosos, uniseriados y bajos, constituyendo hasta 15% del tejido (Tabla 3).

Tabla 3

Valores medios, desviación estándar y coeficiente de variación de características anatómicas analizadas (n = 375).

Especie
P.nigra cv thaisiana P. alba var bolleana P. x canadensis conti 12
Media DE CV Media DE CV Media DE CV
Long. Fibras (µm) 1028.0 144.3 14.0 1137.0 158.9 14.0 1114.0 125.7 11.3
Long. Vasos (µm) 508.4 44.1 8.7 587.7 75.5 12.8 553.8 92.4 16.7
Diám. Poros (µm) 61.5 11.0 17.8 58.3 8.9 15.2 70.4 9.9 14.1
N° poros mm-2 31.7 11.0 34.6 31.5 12.4 39.3 26.4 5.1 19.5
Diám. Fibras (µm) 19.7 1.8 9.3 21.6 2.5 11.7 23.3 3.4 14.6
Esp. pared Fibras (µm) 3.9 0.7 17.5 4.2 0.7 16.2 4.6 0.7 15.3
Poros (%) 30.,3 7.0 23.0 27.8 6.9 24.9 32.0 5.7 17.7
Fibras (%) 54.5 8.5 15.6 58.3 7.8 13.5 57.2 10.5 18.3
Radios leñosos (%) 15.1 4.3 28.3 13.7 4.5 28.0 12.6 4.4 29.0

Propiedades físicas

Las tres especies presentaron madera con densidad baja (Tabla 4), contracción volumétrica mediana, índices de anisotropía altos (A) y coeficiente de contracción volumétrica (V) elevados (Fig. 3, Tabla 5).

Figura 3

Curva de hinchamiento/contracción de la madera de las tres especies analizadas en relación con su contenido de humedad.

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Tabla 4

Valores medios, desviación estándar y coeficiente de variación de la densidad aparente anhidra y la densidades relativa básica de la madera de las tres especies (n =5 0).

Especie
P.nigra cv thaisiana P. alba var bolleana P. x canadensis conti 12
Media DE CV Media DE CV Media DE CV
Densidad relativa básica 0.32 0.02 6.25 0.36 0.04 11.11 0.35 0.02 5.71
Densidad anhidra (g cm-3) 0.37 0.02 5.41 0.42 0.05 11.90 0.42 0.03 7.14

Tabla 5

Valores de cambios dimensionales de la madera y humedad del árbol vivo (n = 30).

Especie
P.nigra cv thaisiana P. alba var bolleana P. x canadensis conti 12
Contracción máxima Tangencial (%) 8.34 7.41 8.48
Contracción máxima Radial (%) 3.24 2.75 3.67
Contracción máxima Volumétrica (%) 11.82 10.32 12.15
Coef. Contracción Volumétrica (V) 0.36 0.37 0.37
Índice Anisotropía (A) 2.57 2.69 2,31
PSF (%) 33 28 33
H. del árbol vivo (%) 211.2 122.7 179

Discusión y conclusiones

Las características estéticas de la madera de las tres especies (Fig. 2, Tabla 2) definen, entre otras, su calidad para obtención de chapas por debobinado y para la fabricación de cajones y embalajes para alimentos (Tortorelli, 2009). La presencia de anillos de crecimiento levemente demarcados determina el veteado liso en las caras tangenciales y radiales. Los poros en disposición difusa, numerosos y de diámetro pequeño, resultan en su textura fina y homogénea.

El porcentaje de tejidos, la longitud de fibras y la longitud de elementos de vaso de la madera de los álamos estudiados concuerdan con los valores registrados para álamo por Panshin y de Zeeuw (1980). Dichos autores afirman que la densidad relativa de estas maderas está fuertemente influenciada por la relación poros/fibras, así como por el diámetro y el espesor de las paredes de dichas células. Las tres especies estudiadas presentan madera de baja densidad (densidad relativa básica ≤ 0.40) (International Association of Wood Anatomists [IAWA], 1989) (Tabla 3). La densidad de la madera es considerada como una de las propiedades físicas más importantes debido a la relación que tiene con otras propiedades y con sus posibles usos. Es por eso que es generalmente utilizada como indicador de propiedades mecánicas y otras características físicas y anatómicas de la madera (Aguilar-Rodríguez, Abundiz-Bonilla y Barajas-Morales, 2001).

Las maderas de las tres especies presentan contracción volumétrica mediana (Tabla 4), ubicándose, por el valor que arrojó el coeficiente de contracción volumétrica (V), entre las maderas medianamente nerviosas (V = 0.55 - 0.35) (Tuset et al., 2008). Los índices de anisotropía (A) altos (Tabla 4) revelan baja estabilidad dimensional de estas maderas (Andía y Keil, 2004) indicando la necesidad de realizar cuidadosos y correctos secados de la misma (Tuset et al., 2008). Según tipificación propuesta por Coronel (1994), las maderas de los álamos estudiados se ubican entre las de estabilidad dimensional regular a mala. Los valores de contracción volumétrica e índice de anisotropía concuerdan con los hallados para maderas de álamos por Balatinecz y Kretschmann (2001). La estabilidad dimensional de la madera “en servicio”, llamada comúnmente “juego de la madera”, caracteriza a las maderas por su comportamiento ante cambios de humedad y tiene especial importancia en construcciones de marcos de puertas y ventanas, hojas de ventanas y revestimientos en general.

Existen trabajos sobre densidad y contracción de la madera de álamos cultivados en Patagonia, Argentina, provenientes de ejemplares de cortinas rompevientos de P nigra cv italica, P. nigra cv Sehuil y P. trichocarpa de la provincia de Chubut en Argentina, con valores de densidad anhidra de 0.31 g cm-3, 0.31 g cm-3 y 0.32 g cm-3, respectivamente, y valores de contracción volumétrica mediana e índices de anisotropía altos (Jovanovsky et al., 2011), similares a los encontrados en este trabajo. También Otaño, Peri, Luna, Keil y Díaz (2002) encontraron densidades anhidras de la madera de P nigra cv itálica de la provincia de Santa Cruz de 0.33 g/cm-3 a 0.36 g/cm-3 dependiendo de la localidad.

El crecimiento en diámetro de los fustes de árboles plantados en cortinas suele desarrollarse manifestando una sección transversal de forma elíptica a causa de la ubicación localizada del follaje en el espacio disponible durante su crecimiento. Esta circunstancia, sumada a factores externos como la dirección predominante del viento, puede influir en las características de la madera, dando lugar a la formación de leño de tensión. Jovanovsky et al. (2011) analizaron la variación de la densidad y la contracción de la madera entre leño normal y de tensión álamo, no encontrando diferencias significativas.

El Punto de saturación de las fibras (PSF) de la madera en general es un valor teórico de 30%, y que en la práctica puede variar de una especie a otra entre 25% y 41% de humedad. En dicho punto no hay presencia de agua libre, pero las paredes celulares se encuentran completamente saturadas de agua. Este punto tiene gran importancia práctica, ya que por encima de él permanecen constantes las dimensiones de la pieza y las propiedades mecánicas de las maderas (Andía y Keil, 2004). Por debajo de él, se produce una merma en las dimensiones y una mejora de la mayoría de las propiedades de resistencia mecánica. También tiene importancia notable en el consumo energético por unidad de volumen de agua a evaporar, ya que el agua ligada es retenida con mayor energía que el agua libre (Tuset et al., 2008). El alto contenido de humedad de la madera del árbol vivo registrado en el presente trabajo es característico de las especies de Populus; esta particularidad permite que en la práctica del debobinado, e incluso en la del guillotinado (rebanado), no sea necesario el calentamiento de la madera por sistemas de vapor o agua caliente (Balatinecz y Kretschmann, 2001). Esta característica también influye en los costos de transporte cuando este se realiza por peso (t) de la madera.

Resultados de estudios en desarrollo de variabilidad y de propiedades mecánicas de estas maderas aportaran avance significativo en su conocimiento. En forma posterior será necesario ensayar programas de secado para éstas maderas en pos de un aprovechamiento óptimo. Si bien hasta el momento el álamo no ha sido usado masivamente en Argentina como madera estructural, se infiere que los valores anatómicos y físicos que se presentan en este trabajo no la descartan a priori para ese destino.

Reconocimientos

Se agradece el apoyo de técnico forestal Nicolás Mantilaro en la elaboración de las muestras macroscópicas y probetas para ensayos de propiedades físicas. La colaboración del técnico regional de la Subsecretaria de Desarrollo Foresto-Industrial del Ministerio de Agroindustria de la Nación Julio García, al consultor privado e ingeniero agrónomo Norberto Serventi y al presidente de la Cámara de Forestadores y Empresarios Madereros y Afines de Norpatagonia Nazareno Olivetti, en la elección de las cortinas de álamo y los contactos para la colección del material y su procesado inicial. A la técnica forestal. (MSc) María Cristina Frugoni por descripción de suelos. A la Dirección General de Recursos Forestales de la Provincia del Neuquén en la figura de su director, Uriel Mele, por el apoyo logístico. Al MSc. Sergio I. Tiranti por traducción y revisión.

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Notes

[2] Este documento se debe citar como: Medina, A. A, Baucis, A. G., Catalán, M. A., Andía, I. R., Trangoni, F., Razquin, M., Pampiglioni, A., & Vuillermet, A. (2018). Características y propiedades físicas de la madera de álamos cultivados en Río Negro, Patagonia Argentina. Madera y Bosques, 24(1), e2411434. doi: 10.21829/myb.2018.2411434



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