Propiedades eléctricas

..:::Un rincon con sabor a madera:::..

Estas son las propiedades eléctricas de la madera

La madera es uno de los materiales más utilizados en varios ámbitos debido a la infinidad de propiedades que esta posee. Una de las propiedades más llamativas e intrigantes que posee la madera son las propiedades eléctricas. Aunque no lo creas, este material se ha utilizado incluso como conductor de electricidad.

Durante años se ha estudiado la forma en que la madera reacciona a la electricidad. Existen innumerables casos de madera industrial que se ha procesado y aplicada con sus propiedades eléctricas, como es el caso de líneas eléctricas y postes de luz de alto voltaje.

Las propiedades eléctricas de la madera más importantes son la conductividad, la constante eléctrica y el factor dieléctrico de poder. Estas tres propiedades eléctricas miden y determinan la forma en que la madera reacciona al ser expuesta a corrientes eléctricas y el cómo se ve afectada por esto.

¿Te gustaría conocer más sobre estas propiedades eléctricas de la madera? Entonces te sugerimos continúa leyendo este artículo donde encontrarás las definiciones de cada una de las propiedades eléctricas y qué factores influyen en cada una de ellas.

Conductividad

La primera propiedad eléctrica es la conductividad. Cuando se habla de la conductividad de cualquier material, se refiere a la medición de la cantidad de corriente eléctrica que fluye cuando este es sometido a un voltaje de gradiente.

En el caso de la madera, la conductividad eléctrica varía levemente con la aplicación de voltaje en ella y se dobla cuando la temperatura de la madera sobrepasa los 10°C (18°F). Sin embargo, el contenido de humedad es un factor que afecta en gran medida la conductividad eléctrica de la madera: a medida que el contenido de humedad aumente, la conductividad eléctrica aumentará significativamente.

La conductividad en la madera es mayor a lo largo del grano que a través del grano, y un poco mejor en la dirección radial que en la dirección tangencial. Los valores de conductividad relativa en las direcciones radiales, longitudinales y tangenciales se aproximan a un radio de 1.0:0.55:0.50.

Cuando la madera contiene cantidades anormales de sal en agua soluble o cualquier otra sustancia con electrolitos, como lo son los preservativos o los tratamientos retardantes de fuego, o se encuentran en contacto constante con agua de mar, la conductividad eléctrica puede aumentar sustancialmente. Cuando el contenido de humedad en menor a 8%, el incremento es lento.

Constante dieléctrica

La constante dieléctrica es aquella que determina la cantidad de potencial eléctrico en forma de polarización inducida, que se almacena en un lugar determinado del material cuando este se encuentra en un campo eléctrico. En otras palabras, mide el potencial energético por unidad de volumen almacenada.

La constante dieléctrica expresa la relación entre la capacitancia de un capacitador que usa el material, en este caso la madera, como el dieléctrico y la capacitancia del capacitador que usa el espacio libre como dieléctrico.

La constante dieléctrica de una madera seca varia entre 2 y 5, cuando se encuentra a temperatura ambiente y disminuye lenta, pero continuamente, con el incremento de la frecuencia de un campo eléctrico. Ya sea que aumente la temperatura o el contenido de humedad, la constate eléctrica aumenta, con una interacción positiva entre la temperatura y la humedad.

Existe una intensa relación negativa entre la humedad y la frecuencia: a 20 Hz, la constante dieléctrica se ubica entre 4 para la madera seca y entre 1.000.000 para la madera húmeda. La constante dieléctrica es mayor para la polarización paralela en el grano que a través del grano.

Factor de potencia dieléctrica 

El factor de potencia dieléctrica de un material no conductor determina la fracción de energía almacenada que es disipada como calor cuando el material experimenta un ciclo completo de polarización-despolarización. Cuando un material no conductor se encuentra en un campo eléctrico, este absorbe y almacena energía potencial.

La cantidad de energía que el material almacenará depende de la constante dieléctrica y de la magnitud del campo aplicado. Un  dieléctrico ideal descarga toda esta energía a un circuito eléctrico externo cuando el campo es removido, pero los dieléctricos disipan parte de esta energía en forma de calor.

El factor de potencia dieléctrica en la madera es considerado grande, en comparación con el de los materiales aislantes de plástico inerte. Sin embargo, existen otros materiales, como algunas formas de caucho, que tienen factores de potencia dieléctrica igualmente grandes que los que posee la madera.

El factor de potencia dieléctrica de la madera varía entre 0.01, para la madera seca, y 0.95 para maderas con grandes cantidades de humedad. Esta propiedad eléctrica de la madera suele ser mayor para campos eléctricos a lo largo del grano que a través del grano, aunque este caso no suceda siempre.

El factor de potencia dieléctrica en la madera se ve afectado por varios factores, como lo son:

  • La frecuencia
  • El contenido de humedad
  • La temperatura.

Estos factores interactúan, de forma compleja, para causar que el factor de potencia dieléctrica tenga máximos y mínimos valores al combinar estos factores de varias formas.

Top 5

A lo largo del artículo, hemos hablado sobre las propiedades eléctricas de la madera, sus definiciones y cómo éstas afectan este material cuando es sometido ante campos eléctricos o ambientes con corrientes eléctricas. Ahora que ya conoces todo esto, debes preguntarte qué nivel de humedad es adecuado para que la interacción de las propiedades eléctricas sea adecuada.

Pues bien, aquí te tenemos dos top 5 que serán de gran ayuda. El primer top 5 es de las maderas con mejor conductividad. Para las maderas duras son:

  • Fresno blanco
  • Balsa
  • Arce rojo
  • Roble rojo
  • Cerezo negro

Para las maderas suaves son:

  • Pino
  • Cedro
  • Abeto
  • Cicuta
  • Picea

El segundo top 5 es sobre los porcentajes de contenido de humedad y cómo reaccionan las propiedades eléctricas de la madera ante estos niveles de humedad. Estos resultados han sido arrojados al exponer varios tipos de madera ante corrientes eléctricas, por lo que se consideran datos generales.

Cuando el contenido de humedad de la madera es de 26%, la resistencia eléctrica puede llegar a un rango de -1. A medida que va disminuyendo el contenido de humedad, comienza a variar la resistencia eléctrica; de esta forma: en 18% la resistencia es de 0. En 14%, la resistencia es de 1. En 10% aumenta significativamente a 3 la resistencia. Entre 8% y 6% de contenido de humedad, la resistencia eléctrica alcanza 6.