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¿Por qué la madera flota si el material de la madera es más pesado que el agua?

Categoría: Naturaleza

Si pudieras quitarle todos los huecos a un trozo de madera y dejar solo el material sólido, ese material pesaría alrededor de 1,5 veces lo que pesa el mismo volumen de agua. Se hundiría. [1]

Sin embargo, un tronco flota. La respuesta corta es que la madera está llena de huecos con aire. Después veremos cuánto aire hay, qué maderas se hunden a pesar de todo y qué ocurre cuando el agua entra en esos huecos.

El material de la madera, por sí solo, se hundiría

Gran parte de la madera de un tronco está formada por células muertas. Sus paredes contienen celulosa y otras sustancias. Cuando los investigadores miden la densidad de esas paredes, sin contar los huecos, obtienen casi el mismo número para muchas especies: cerca de 1,5 g/cm³. Una norma de ensayos de madera de ASTM International habla de unos 1,53 y la llama «prácticamente constante» entre especies. [2] Un estudio con 18 especies midió valores entre 1,497 y 1,529 g/cm³, según la especie. [3]

El agua tiene una densidad de 1 g/cm³. Entonces, el material de la madera tiene una densidad entre un 50 % y un 53 % mayor que la del agua. Si flota, no es porque su material sea «ligero».

Recuerda la regla de la flotación: un objeto flota cuando, en conjunto, pesa menos que el agua que desplaza. Para la madera, lo que cuenta no es solo el material, sino todo el trozo, con sus huecos incluidos. Por eso necesitamos saber cuánto hueco hay.

Cuánto de un trozo de madera es aire: el cedro y la balsa

Cada tipo de madera tiene una densidad distinta, y esa diferencia viene sobre todo de cuánto hueco tiene. [1] Las células tienen una cavidad central (el «lumen») y entre ellas hay pequeños canales y aberturas. Un curso de la Universidad de Alberta (Canadá) los resume como los espacios vacíos de la madera y propone una cuenta para estimarlos: porosidad = (1 − densidad relativa en seco ÷ 1,50) × 100. [4]

Probemos la cuenta con dos densidades de una tabla de maderas secadas al aire (alrededor de un 15 % de humedad) que aparece en un manual japonés citado por el gobierno de Hokkaido: el cedro japonés (sugi) con 0,38 y la balsa con 0,16. [5]

  • Cedro japonés: 1 − 0,38 ÷ 1,5 ≈ 0,75. Aproximadamente tres cuartas partes del volumen serían huecos.
  • Balsa: 1 − 0,16 ÷ 1,5 ≈ 0,89. Casi nueve de cada diez partes serían huecos.

Son estimaciones, no mediciones del aire real: usamos una densidad con algo de humedad y damos por buena la cifra de 1,5. Aun así, nos dicen algo claro. La diferencia entre ambas se explica en gran parte por cuánto material hay en cada centímetro cúbico; la cifra de 1,5 es una aproximación común, no una medición de estas dos muestras.

Maderas que se hunden aunque tengan un tercio de aire

Si la flotación depende de la mezcla de material y aire, tiene que haber un punto de cambio. Con la misma cuenta se puede calcular: el trozo pesa lo mismo que el agua cuando su densidad vale 1, es decir, cuando el material ocupa 1 ÷ 1,5 ≈ 67 % del volumen y los huecos, un 33 %. Con este modelo simplificado, y suponiendo madera seca, con más de un tercio de huecos la madera suele flotar; con menos, puede hundirse. Este umbral es una consecuencia de la cifra de 1,5; con 1,6 se movería hacia el 38 %.

La tabla de Hokkaido incluye maderas con densidad mayor que 1: el guayacán, o lignum vitae (1,24), la madera negra africana (1,21) y el palo de rey o kingwood (1,20). Las tres se hunden. [5] En el guayacán, la cuenta da 1 − 1,24 ÷ 1,5 ≈ 17 %: todavía hay casi una sexta parte de aire dentro y, aun así, el trozo es más pesado que el agua.

Qué pasa si el agua llena los huecos de una madera que flota

El aire de los huecos no está sellado. La madera absorbe agua, y la cantidad máxima que puede contener depende del volumen de huecos y del agua que puede quedar dentro de las paredes de las células. Un boletín del instituto de productos forestales de Hokkaido da una fórmula: contenido máximo de agua (en % del peso seco) = (1,5 − densidad seca) ÷ (1,5 × densidad seca) × 100 + 28. El 28 es el agua que queda dentro de las paredes de las células. [1] Como el agua pesa por encima del peso seco, el porcentaje puede superar el 100 %.

Usando los mismos números de antes como aproximación, el cedro llegaría a un 224 % y la balsa, a un 586 %. Si aplicamos la fórmula como estimación y suponemos que los huecos llegan a llenarse del todo, el trozo entero pesaría unas 1,23 veces (cedro) o 1,10 veces (balsa) lo que pesa el mismo volumen de agua. En ambos casos, más que el agua. Esto es una cuenta nuestra a partir de la fórmula de la fuente: no significa que una madera real absorba tanta agua, ni dice cuánto tiempo tardaría.

También la madera recién cortada trae agua. El mismo boletín da, por ejemplo, un 159 % en la parte exterior del tronco de cedro (la albura) y un 55 % en la parte interior (el duramen). [1] Parte del aire ya ha sido sustituido por agua incluso antes de que el tronco toque un río.

Por qué algunos troncos arrastrados por los ríos acaban en el fondo

Esto no es solo teoría. Un trabajo presentado en 2022 por el Instituto de Investigación de Prevención de Desastres de la Universidad de Kioto explica que los troncos que llevan mucho tiempo absorbiendo agua aumentan su densidad y se hunden hasta el fondo de ríos y lagos. Los autores los llaman «madera sumergida». Les preocupa porque una crecida posterior puede moverlos de nuevo y atascar compuertas de presas y alcantarillas. [6] El resumen que hemos leído no dice cuánto tarda un tronco en hundirse, y la velocidad depende de la especie, del tamaño y de otros factores.

La madera que se queda bajo el agua dura mucho. Los hongos que la pudren necesitan oxígeno, y el oxígeno disuelto en el agua es unas 20 veces menos que el que hay en el aire (a 0 °C). Por eso se han almacenado troncos dentro del agua para evitar que se pudran. [1]

Una prueba en casa con trozos de madera

Reúne dos o tres piezas pequeñas de madera de tipos diferentes: un palillo, un bloque de construcción, un lápiz sin goma. Ponlas en un recipiente con agua y mira cuál sobresale más. Cuanta más parte quede por encima, menor es su densidad y mayor es la proporción de huecos que contiene.

Si quieres ver el efecto del agua, puedes dejar un palillo de madera toda la noche en el agua y observar si notas algún cambio al día siguiente, o pesarlo con una báscula de cocina antes y después de secar la superficie. Quizá no notes nada, y no esperes que se hunda: no sabemos con qué rapidez absorben agua estas piezas. Haz la prueba sobre una superficie que puedas secar fácilmente.

Si te quedas con ganas de más, prueba a calcular tú mismo la porosidad de otras maderas con la fórmula 1 − densidad ÷ 1,5 y una tabla de densidades.

Fuentes

Las cuentas de porosidad y de contenido máximo de agua son estimaciones nuestras a partir de las cifras y fórmulas de las fuentes. Las fuentes en japonés se indican como tales.

  1. Instituto de Investigación Industrial de Hokkaido (Forest Products Research Institute), «Mokuzai to mizu no kankei» (La relación entre la madera y el agua), Rinsanshi dayori, diciembre de 2012 (en japonés). https://www.hro.or.jp/upload/7887/1212-2.pdf (Texto completo leído. Densidad real de 1,5, fórmula del contenido máximo de agua, contenido de agua de la madera verde, oxígeno del agua, almacenamiento en agua.)
  2. ASTM International, D2395-17, Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Wood and Wood-Based Materials. https://store.astm.org/d2395-17.html (Solo la página de la tienda, con la sección «Significance and Use»; el texto completo de la norma es de pago.)
  3. R. M. Kellogg y F. F. Wangaard, «Variation in the cell-wall density of wood», Wood and Fiber Science, 1969. https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/1352 (Solo el resumen. Densidad de la sustancia de la madera de 18 especies.)
  4. Y. H. Chui (Universidad de Alberta) para el Consejo Canadiense de la Madera, «Lecture 1: Physical and Mechanical Properties of Wood». https://cwc.ca/wp-content/uploads/2025/08/CWC-Lecture-1-Physical-Mechanical-properties1.pdf (Presentación leída en su mayor parte. Fórmula de porosidad y tipos de espacios vacíos.)
  5. Prefectura de Hokkaido, «Jushu-betsu no kikan mitsudo no atai no rei» (Ejemplos de densidad de maderas secadas al aire por especie), con datos del Mokuzai Kōgyō Handbook, 4.ª ed., Instituto de Investigación Forestal (en japonés). enlace al PDF (Tabla leída. La extracción del PDF desordena las columnas, así que asignamos los valores con ayuda de la versión japonesa de este mismo sitio y solo usamos cifras que coinciden con ella. Es una tabla de ejemplos, no un estudio de campo.)
  6. M. Sanjou, T. Sumi y otros, «Fundamental Study on Transport Process of Partially Buried Submerged Wood», Instituto de Investigación de Prevención de Desastres, Universidad de Kioto, 2022. https://www.dpri.kyoto-u.ac.jp/hapyo/22/pdf/C201.pdf (Resumen en inglés y texto breve leídos. No indica cuánto tarda en hundirse un tronco.)