¿Resiste mejor la madera termotratada a la humedad?

¿Qué es la madera termotratada y cómo mejora la modificación térmica su resistencia a la humedad?

Definición y proceso de la modificación térmica en la madera termotratada

Cuando la madera se somete a un tratamiento térmico, pasa por un proceso especial de calentamiento sin que intervengan productos químicos. La temperatura oscila entre aproximadamente 180 grados Celsius y unos 220 en estas cámaras llenas de vapor. ¿Qué ocurre en el interior? Pues bien, básicamente hay tres etapas en esta transformación. Primero viene la fase de secado, en la que se elimina toda la humedad de la madera. Luego se aumenta considerablemente el calor, lo que descompone las partes de la madera que absorben el agua con facilidad. Finalmente, todo se enfría lentamente para garantizar que la madera permanezca estable tras el tratamiento. Este método se diferencia de los tratamientos tradicionales a presión porque no se añade absolutamente ninguna sustancia tóxica para conservar la madera. En cambio, todo depende de lo que sucede cuando la madera entra en contacto con un calor intenso, haciendo que dure más tiempo y sea resistente a los daños provocados por la humedad a largo plazo.

Cómo el Tratamiento Térmico Reduce la Higroscopicidad y la Afinidad con el Agua

Cuando la modificación térmica descompone la hemicelulosa, que es la parte de la madera que más retiene la humedad, reduce los grupos hidroxilo aproximadamente a la mitad según investigaciones del Instituto de Ciencias de la Madera del año pasado. Esto hace que la madera absorba mucho menos agua en general en comparación con la madera no tratada común, entre un 30 y un 40 por ciento menos, aproximadamente. Lo realmente interesante es lo estable que permanece el contenido de humedad en equilibrio incluso cuando los niveles de humedad alcanzan hasta un 90%. Esto significa que hay mucha menos probabilidad de que la madera se expanda o contraiga de forma inesperada, algo que puede causar problemas tanto para constructores como para fabricantes de muebles.

Resumen científico: Cambios estructurales clave durante la modificación térmica

La exposición al calor induce dos cambios estructurales críticos:

1. Entrecruzamiento de lignina : Forma enlaces resistentes a la humedad que mejoran la estabilidad dimensional
2. Cristalinidad de la celulosa : Reduce el espaciado entre microfibrillas, limitando la penetración del agua

Un estudio de 2021 en Ciencia y Tecnología de la Madera se encontró que estas transformaciones reducen la deformación relacionada con la humedad en un 40-60%, lo que explica por qué la madera termomodificada mantiene su integridad dimensional en condiciones húmedas.

Cambios químicos en la madera durante el tratamiento térmico que mejoran la resistencia a la humedad

Degradación de la hemicelulosa y su papel en la reducción de la absorción de humedad

La pirólisis controlada durante el tratamiento térmico descompone la hemicelulosa, eliminando hasta el 85% de sus grupos acetilo, que son sitios clave para la unión del agua. Esta degradación reduce la capacidad de la madera para absorber y retener humedad hasta en un 50% en comparación con la madera sin tratar, alterando fundamentalmente su comportamiento higroscópico.

Modificaciones estructurales de la lignina y la celulosa en la madera termomodificada

El proceso térmico provoca tres cambios químicos sinérgicos:

1. Restructuración de la lignina : Las reacciones de reticulación aumentan la hidrofobicidad
2. Cristalización parcial de la celulosa : Reduce los grupos hidroxilo accesibles en un 30-40%
3. Despolimerización de hemicelulosa : Elimina los atrayentes de humedad basados en azúcares

Estas modificaciones reducen colectivamente la afinidad por el agua mientras se conserva la resistencia mecánica.

Reducción de grupos hidroxilo y mejora general de la repelencia al agua

Cuando la madera se somete a un tratamiento térmico, se afectan esas áreas amorfas en la estructura de celulosa donde normalmente los grupos hidroxilo (-OH) retienen moléculas de agua. Lo que ocurre a continuación es bastante interesante: la energía superficial cambia drásticamente. En lugar de ser hidrofílica con valores de alrededor de 45-50 mN/m, la madera se vuelve repelente al agua, con valores que descienden a aproximadamente 28-32 mN/m. Esto significa que el agua de lluvia permanece en la superficie formando gotas en lugar de penetrar. Las pruebas han mostrado resultados impresionantes también. Después de permanecer sumergida durante 24 horas seguidas, las muestras tratadas térmicamente absorben aproximadamente un 60 por ciento menos de humedad que la madera sin tratar bajo condiciones similares.

Perspectivas de investigación: Análisis químico de la madera tratada térmicamente

Estudios recientes de espectroscopía FTIR confirman que el tratamiento térmico:

• Reduce el contenido de hemicelulosa entre un 42 y un 65 %, dependiendo de la especie
• Aumenta la concentración relativa de lignina del 25-30 % al 35-40 %
• Genera enlaces éster resistentes a la hidrólisis

Estos cambios químicos explican por qué la madera termotratada mantiene una humedad de equilibrio (EMC) por debajo del 12 % incluso con una humedad relativa del 90 %.

Bajo contenido de humedad de equilibrio (EMC) en madera termotratada: causas y beneficios

La madera modificada térmicamente alcanza hasta un 50 % menos de contenido de humedad de equilibrio que la madera sin tratar, transformando su respuesta a la humedad ambiental.

Comprensión de la reducción del EMC en madera tratada con calor bajo diferentes niveles de humedad

La exposición a temperaturas entre 180°C y 230°C degrada la hemicelulosa y reduce la densidad de grupos hidroxilo, factores clave en la absorción de humedad. Esto hace que la madera termotratada mantenga 9–12% EMC al 85% de humedad relativa. A diferencia de la madera sin tratar, que se hincha en condiciones húmedas, la madera modificada presenta un cambio dimensional del €1%.

Datos comparativos: niveles de EMC en madera sin tratar frente a madera modificada térmicamente

Un metaanálisis de 2024 realizado sobre 27 especies de madera reveló:

Esta estabilidad persiste a lo largo de ciclos: la madera termotratada reabsorbe solo 35%de la humedad expulsada durante la rehidratación, en comparación con el 90% en muestras sin tratar.

Ventajas de rendimiento a largo plazo debido al contenido estable de humedad

El EMC reducido ofrece beneficios medibles:

• 12–15 años ampliación de la vida útil en aplicaciones de cubiertas
• 83 % de reducción en reclamaciones por descomposición fúngica (Asociación de Protección de la Madera 2023)
• Eliminación del mantenimiento relacionado con deformaciones en climas húmedos

Al mantener la humedad interna por debajo del 10 %, la madera termotratada resiste tanto la descomposición biológica como el estrés mecánico, lo que la hace ideal para carpintería exterior, saunas y otros entornos con alta humedad.

Estabilidad dimensional de la madera modificada térmicamente en entornos húmedos y exteriores

Cómo el tratamiento térmico minimiza la expansión y contracción en condiciones húmedas

Cuando la madera se somete a un tratamiento térmico, la hemicelulosa se descompone y los grupos hidroxilos disminuyen, lo que reduce su absorción de humedad en aproximadamente un 60 %. Investigaciones publicadas el año pasado en ciencias de materiales mostraron que la madera termotratada retiene apenas alrededor del 40 % de lo que retiene la madera común en cuanto a reacción ante cambios de humedad. Pruebas realizadas en niveles altos de humedad (alrededor del 90 %) revelaron que la expansión y contracción disminuyeron entre un 60 y un 70 %. Lo que ocurre en el interior también es bastante interesante: las paredes celulares comienzan a formar polímeros repelentes al agua que básicamente actúan como barreras contra la expansión y contracción provocadas por los cambios normales de humedad en el ambiente.

Rendimiento de la madera termotratada en condiciones climáticas cambiantes

Las pruebas han demostrado que la madera termotratada cambia dimensionalmente aproximadamente un 0,8 por ciento o menos cuando se expone a niveles de humedad entre el 30 y el 90 por ciento durante dos semanas. Las observaciones en campo en esas regiones realmente frías, donde las temperaturas pueden descender hasta menos 25 grados Celsius en invierno y subir hasta más 35 en verano, también muestran algo interesante. El revestimiento de ThermoWood mantiene su alineación dentro de aproximadamente 1,2 milímetros por metro después de permanecer allí durante cinco años completos. Esto es en realidad tres veces mejor que lo que normalmente vemos con opciones de madera tratada a presión convencionales. ¿La razón? Durante el tratamiento, la estructura celular se altera, por lo que ya no absorbe agua a través de los pequeños canales internos de la madera. Esto significa que se genera menos tensión interna en el material durante los períodos de congelación y descongelación, tan comunes en climas fríos.

Estudio de caso: Madera termotratada en aplicaciones de cubiertas exteriores y fachadas

Un estudio de 5 años sobre madera de ceniza termotratada para terrazas en entornos costeros del Báltico mostró:

• Absorción de agua : 23 % menor que la madera no tratada
• Formación de huecos : variación de anchura del 0,5 % frente al 2,1 % en cedro
• Grietas superficiales : profundidad media de 0,8 mm frente a 2,4 mm en maderas tropicales

Las fachadas hechas con este material requirieron un 73 % menos de ajustes posteriores a la instalación que las maderas convencionales.

Información del sector: Alta estabilidad sin conservantes químicos

Al observar las últimas cifras de la industria de carpintería de obra en 2024, alrededor del 84 por ciento de los fabricantes arquitectónicos están optando por madera termomodificada cuando necesitan algo duradero y preciso para proyectos exteriores. ¿Por qué? Este tipo de madera mantiene el contenido de humedad por debajo del 6 % incluso en condiciones climáticas normales, lo que la sitúa a la par con los materiales compuestos plásticos, aunque aún se descompone naturalmente con el tiempo. Lo que hace posible esto no son productos químicos sofisticados añadidos posteriormente, sino lo que ocurre naturalmente cuando la madera se calienta. Durante el proceso, la lignina interna se transforma en estructuras de red estables, similares a la caramelización del azúcar, otorgándole a la madera sus propiedades especiales sin necesidad de tratamientos adicionales.

Absorción de Humedad y Rendimiento Relacionado con el Agua en Madera Termotratada

Resultados Experimentales sobre la Absorción de Humedad en Madera Modificada Térmicamente

La investigación indica que la madera tratada térmicamente absorbe aproximadamente entre un 35 y un 50 por ciento menos humedad en comparación con la madera normal sin tratar cuando se coloca en entornos similares. Al analizar los datos de un estudio publicado en la serie de conferencias IOP en 2021, descubrieron algo interesante sobre la pino termomodificado específicamente. La madera tratada alcanzó su punto de equilibrio de humedad aproximadamente 2,3 veces más rápido que las muestras de madera normal, deteniéndose en solo un 12 por ciento de humedad incluso cuando estuvo expuesta a niveles de humedad muy altos, como el 90 por ciento. ¿Por qué ocurre esto? Resulta que el proceso de calentamiento descompone algo llamado hemicelulosa dentro de la estructura de la madera. ¿Y adivina qué? Ese componente en particular representa aproximadamente el 85 por ciento de la cantidad de humedad que la madera normal desea absorber naturalmente.

Comportamiento bajo exposición cíclica a la humedad e implicaciones en el mundo real

Cuando se expone a ciclos repetidos de humedad del 30 al 90 por ciento, la madera termotratada demuestra:

• 72 % menos cambio dimensional que la madera sin tratar (según el estándar de durabilidad EN 335)
• Sin desarrollo de grietas después de más de 50 ciclos
• Adherencia constante para pinturas y recubrimientos

Este rendimiento confiable lo hace muy adecuado para baños, saunas y estructuras costeras donde son comunes los cambios diarios de humedad.

Comparación directa: madera termotratada vs. madera sin tratar en afinidad al agua

Las pruebas de inmersión en laboratorio destacan diferencias notables:

La reducción permanente de los grupos hidroxilo mediante la modificación térmica crea una estructura celular hidrofóbica, reduciendo la afinidad por el agua entre un 54 % y un 68 % en diversas especies.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la madera termotratada?

La madera termotratada es madera que ha sido sometida a un proceso de tratamiento térmico sin el uso de productos químicos. Este tratamiento mejora su durabilidad y resistencia a la humedad.

¿Cómo reduce la modificación térmica la absorción de agua en la madera?

La modificación térmica implica la descomposición de la hemicelulosa, la reducción de los grupos hidroxilo y el aumento del contenido de lignina, factores que contribuyen todos a una menor absorción de agua.

¿Qué beneficios ofrece la madera termotratada?

La madera termotratada ofrece mayor resistencia a la humedad, estabilidad dimensional, mayor vida útil y menor susceptibilidad a la pudrición fúngica. Es ideal para aplicaciones exteriores.

¿Es la madera termotratada respetuosa con el medio ambiente?

Sí, el proceso no utiliza productos químicos y mejora las propiedades naturales de la madera, lo que lo hace ecológico y sostenible.