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UNIVERSIDAD DE LA SIERRA JUÁREZ “PROPIEDADES FÍSICAS Y ENERGÉTICAS DE LA MADERA DE CINCO ESPECIES DE PINOS DE LA REGIÓN MIXE DE OAXACA”

TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN TECNOLOGÍA DE LA MADERA

PRESENTA: LUCIO DÍAZ JIMÉNEZ

DIRECTOR DE TESIS: DR. FAUSTINO RUIZ AQUINO

Ixtlán de Juárez, Oaxaca

Marzo 2019

HOJA DE FIRMAS

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DEDICATORIA

A mi familia Por brindarme su apoyo incondicional en cada etapa de mi carrera y guiarme a seguir el camino correcto. Los amo

A mis padres Por darme la vida y depositar toda su confianza en mí, para lograr mis objetivos. Gracias

A mis hermanos Por hacerme creer que con esfuerzo y dedicación se pueden lograr cosas importantes. Los quiero

iii

AGRADECIMIENTOS A la Universidad de la Sierra Juárez por permitirme desarrollar mis estudios de Licenciatura dentro de sus instalaciones.

A mi director de tesis, Dr. Faustino Ruiz Aquino, por su disposición, motivación y paciencia durante el desarrollo de esta investigación.

A mis revisores, Dr. Enrique Ramírez Valdovinos, MC. Waldo Santiago Juárez, MC. Héctor Hugo Esquivel Reyes, por compartir sus conocimientos para la mejora de esta investigación.

Al Biol. Gabriel González Adame, por aportar su conocimiento en la identificación y descripción taxonómica realizada en esta investigación.

Al Comisariado de Bienes Comunales de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, por facilitar el acceso a sus bosques para extraer las muestras correspondientes.

A la organización, UNFOSTI (Unión Forestal Santo Tomás Ixtlán), por la disponibilidad del Barreno de Pressler para la extracción de material para investigación.

A todos los investigadores de la Universidad de la Sierra Juárez, por brindarme sus conocimientos y experiencias.

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ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE CUADROS ......................................................................................... viii ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................. ix RESUMEN .............................................................................................................. x ABSTRACT ............................................................................................................. xi 1

INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1

2

ANTECEDENTES ............................................................................................. 2 2.1

Propiedades físicas .................................................................................... 4

2.1.1

Contenido de humedad ....................................................................... 4

2.1.2

Densidad ............................................................................................. 5

2.1.3

Contracción e hinchamiento ................................................................ 8

2.1.4

Punto de saturación de la fibra ............................................................ 8

2.2

Dendroenergía ........................................................................................... 9

2.2.1

Poder calorífico .................................................................................... 9

2.2.2

Material volátil .................................................................................... 11

2.2.3

Contenido de cenizas ........................................................................ 11

2.2.4

Contenido de carbono fijo .................................................................. 11

3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 12

4

JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 12

5

OBJETIVOS.................................................................................................... 13

6

5.1

GENERAL ................................................................................................ 13

5.2

ESPECÍFICOS ......................................................................................... 13

5.3

HIPÓTESIS .............................................................................................. 13

MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................... 14 6.1

Área de estudio ........................................................................................ 14

v

6.1.1

Orografía ........................................................................................... 16

6.1.2

Hidrología .......................................................................................... 16

6.1.3

Clima ................................................................................................. 16

6.1.4

Vegetación ......................................................................................... 17

6.2

Identificación de especies ........................................................................ 17

6.3

Descripción taxonómica ........................................................................... 18

6.4

Propiedades físicas .................................................................................. 26

6.4.1

Características de los arboles muestreados ...................................... 26

6.4.2

Probetas para propiedades físicas .................................................... 28

6.5

6.5.1

Contenido de humedad ..................................................................... 31

6.5.2

Densidad ........................................................................................... 31

6.5.3

Contracción ....................................................................................... 32

6.5.4

Hinchamiento ..................................................................................... 32

6.5.5

Punto de saturación de la fibra .......................................................... 32

6.6

Características energéticas ...................................................................... 33

6.6.1

Preparación del material para determinar el poder calorífico............. 33

6.6.2

Poder calorífico .................................................................................. 33

6.6.3

Preparación del material para análisis proximal ................................ 34

6.6.4

Contenido de humedad ..................................................................... 35

6.6.5

Contenido de volátiles ....................................................................... 36

6.6.6

Contenido de cenizas ........................................................................ 37

6.6.7

Carbono fijo ....................................................................................... 39

6.7 7

Preparación de la muestra ....................................................................... 29

Análisis estadístico ................................................................................... 40

RESULTADOS Y DISCUSIONES................................................................... 41

vi

7.1

Propiedades físicas .................................................................................. 41

7.1.1

Contenido de humedad ..................................................................... 41

7.1.2

Densidad básica ................................................................................ 42

7.1.3

Densidad básica por categoría diamétrica ......................................... 43

7.1.4

Densidad verde.................................................................................. 46

7.1.5

Densidad anhidra............................................................................... 46

7.1.6

Contracción ....................................................................................... 48

7.1.7

Hinchamiento ..................................................................................... 49

7.1.8

Punto de saturación de la fibra .......................................................... 49

7.2

Características dendroenergéticas ........................................................... 51

7.2.1

Poder calorífico .................................................................................. 51

7.2.2

Contenido de humedad ..................................................................... 52

7.2.3

Material volátil .................................................................................... 53

7.2.4

Contenido de cenizas ........................................................................ 54

7.2.5

Carbono fijo ....................................................................................... 55

8

CONCLUSIONES ........................................................................................... 57

9

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 58

vii

ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1. Coordenadas geográficas de las áreas de estudio .............................. 15 Cuadro 2. Datos dasométricos de las especies muestreadas .............................. 27 Cuadro 3. Contenido de humedad de la madera de cinco especies de Pinos ...... 42 Cuadro 4. Densidad básica de la madera de cinco especies de Pinos. ............... 43 Cuadro 5. Densidad básica por CD de cinco especies de Pinos .......................... 45 Cuadro 6. Densidad verde de la madera de cinco especies de Pinos. ................. 46 Cuadro 7. Densidad anhidra de la madera de cinco especies de Pinos. .............. 47 Cuadro 8. Contracción de la madera de cinco especies de Pinos. ....................... 48 Cuadro 9. Hinchamiento de la madera de cinco especies de Pinos. .................... 49 Cuadro 10. Punto de saturación de la fibra de la madera de cinco especies de Pinos. .................................................................................................................... 50 Cuadro 11. Poder calorífico de diferentes fuentes de energía .............................. 52 Cuadro 12. Poder calorífico de la madera de cinco especies de Pinos. ............... 52 Cuadro 13. Contenido de humedad de la madera de cinco especies de Pinos. ... 53 Cuadro 14. Variación del valor de combustión con respecto a la humedad ......... 53 Cuadro 15. Contenido de volátiles de la madera de cinco especies de Pinos. ..... 54 Cuadro 16. Contenido de cenizas de la madera de cinco especies de Pinos....... 55 Cuadro 17. Carbono fijo de la madera de cinco especies de Pinos...................... 56

viii

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Macro localización de la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, Oaxaca .................................................................................................................. 15 Figura 2. Medición de variables taxonómicas. Análisis de variaciones taxonómicas (A); medición de ascículas (B); medición de conos (C); conteo de ascículas por fascículo (D). ......................................................................................................... 26 Figura 3. Medición de variables dasométricas. Altura del árbol (A); diámetro del árbol (B). ............................................................................................................... 27 Figura 4. Obtención de probetas con el taladro de pressler (A); asignación de clave de identificación (B)...................................................................................... 28 Figura 5. Obtención de masa y volumen de las muestras. Medición de longitud de la muestra (A); Pesado de la muestra (B); Secado de las muestras (C); Medición de diámetro de las muestras (D). .......................................................................... 30 Figura 6. Preparación de material. Corte de rodajas (A); corte de probetas (B). 33 Figura 7. Propiedades energéticas. Equipos para determinar el poder calorífico Parr® (A); Preparación de la muestra para su colocación en la bomba calorimétrica (B); Presurizado de la bomba calorimétrica (C); Ingreso de la bomba calorimétrica (D). ................................................................................................... 34 Figura 8. Preparación de material. Tamizado de partículas (A); colocación de los crisoles sin muestras en la mufla para su secado (B). .......................................... 35 Figura 9. Contenido de volátiles. Colocación de los crisoles dentro de la mufla (A); colocación de los crisoles en la tapa de la mufla para su retiro (B); crisoles en el desecador para el enfriamiento (C); crisoles en la balanza analítica (D). .............. 37 Figura 10. Contenido de cenizas. Colocación de los crisoles dentro de la mufla a 750°C (A); retiro de los crisoles para colocarlo en la tapa de la mufla (B); crisoles en la tapa de la mufla (C); enfriamiento de los crisoles para el pesado posterior (D). ........................................................................................................................ 38 Figura 11. Variación de la densidad básica por CD de cinco especies de pinos 45

ix

RESUMEN En el presente estudio se analizaron las propiedades físicas, la variación de la densidad básica en diferentes categorías diamétricas del fuste y las propiedades energéticas de la madera de P. pseudostrobus, P. hartwegii, P. leiophylla, P. lawsonii y P. devoniana distribuidos en la Región Mixe de Oaxaca. Los resultados se analizaron con un diseño experimental completamente al azar. Se determinó que la densidad básica incrementa conforme aumenta el diámetro del fuste de cada especie, se encontraron diferencias estadísticas significativas entre cuatro pinos, excepto para P. lawsonii. La densidad básica de las cinco especies de 0.47 g cm-3 a 0.57 g cm-3 está dentro de la categoría de densidad media; la densidad verde de 0.94 a 0.99 g cm-3, densidad anhidra de 0.52 a 0.65 g cm-3, contracción de 9.45 a 12.46%, hinchamiento de 8.48 a 14.42%, punto de saturación de la fibra de 19.98 a 23.82% y contenido de humedad de 80.68 a 113.23%. En el contenido de volátiles de 84.56 a 86.12%, cenizas de 0.16 a 0.21% y carbono fijo de 13.67 a 15.27%, no se presentaron diferencias estadísticas entre las cinco especies de pinos. Tomando como referencia las propiedades físicas, la madera de estas especies es apta para usos estructurales y construcción en interiores y exteriores. Además, las ramas pueden ser utilizadas como combustible ya que estas especies mostraron buenas características en los parámetros analizados.

Palabras claves: Densidad, energía, propiedades físicas, poder calorífico superior.

x

ABSTRACT In the present study, the physical properties, the variation of the basic density in different diameter categories of the stem and the energy properties of P. pseudostrobus, P. hartwegii, P. leiophylla, P. lawsonii and P. devoniana wood distributed in the Mixe Region of Oaxaca were analyze. The results were analyzed with a completely randomized experimental design. It was determined that the basic density increases as the diameter of the stem of each species increases; significant statistical differences were found among four of the five pines, the exception being P. lawsonii. The basic density of the five species from 0.47 g cm -3 to 0.57 g cm-3 is within the category of average density; green density from 0.94 to 0.99 g cm-3, anhydrous density from 0.52 to 0.65 g cm-3, shrinkage from 9.45 to 12.46%, swelling from 8.48 to 14.42%, fiber saturation point from 19.98 to 23.82% and moisture content from 80.68 to 113.23%. In the content of volatiles from 84.56 to 86.12%, ash from 0.16 to 0.21% and fixed carbon from 13.67 to 15.27%, there were no statistical differences between the five pine species. Taking as reference the physical properties, the wood of these species is suitable for structural uses and construction in interiors and exteriors. In addition, the branches can be used as fuel since these species showed good characteristics in the parameters analyzed.

Keywords: Density, energy, physical properties, high heating value.

xi

1 INTRODUCCIÓN La importancia del género Pinus radica en que sus árboles producen madera de buena calidad; además, la resina tiene un gran impacto comercial en muchos estados de México ya que de ésta se obtiene la resina, aguarrás y colofonia de la cual se obtienen ceras, pinturas, gomas, jabones, adhesivos, barnices, tintas, perfumes y productos farmacéuticos. Las semillas comestibles son obtenidas de los pinos piñoneros en particular el Pinus cembroides, la cual es común en el norte de México (Farjon y Styles, 1997; CONAFOR, 2013). Como señala Bárcenas (1995), la falta de conocimiento de las propiedades tecnológicas de la madera, es la causa de que se les considere como inservibles, razón por la cual son utilizadas como combustible o simplemente son derribados y quemados para la apertura de terrenos forestales con fines agrícolas o ganaderos. La manera de darle mejor uso es generando conocimiento de sus características tecnológicas. El conocimiento de la variabilidad en las propiedades físicas de la madera es de fundamental importancia para los usuarios al momento de evaluar sus múltiples aplicaciones, y para los silvicultores al momento de fijar los objetivos de producción en términos de manejo, esto permite optimizar propiedades de acuerdo a las necesidades industriales y disminuir, dentro de ciertos límites, la heterogeneidad de la materia prima (Davel et al., 2005). Cuando la madera no tiene las condiciones para usos industriales, tiene gran importancia como leña, debido a que es el principal combustible utilizado en el medio rural de este país, donde se estima que el uso de la madera para energía es de 38 millones de metros cúbicos al año. La leña aporta el 80% de la energía usada en los hogares rurales para satisfacer las necesidades de calor de las familias, 10% del total de la energía primaria usada en el país y menos del 3% del total de emisiones de carbono (CONAFOR, 2012).

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Los combustibles de madera, a pesar de ser utilizados por buena parte de las poblaciones rurales y ser una de las fuentes energéticas más importantes, son los menos estudiados ya que son poco representativos en las estadísticas nacionales, carente de marcos legales y normativos adecuados, ausente en las políticas de inversión y desarrollo, y por lo tanto al margen de la economía actual (Márquez, 2016) En México, existen recursos maderables adecuados para todas las aplicaciones que demandan las industrias, de manera que la diversidad biológica que caracteriza a nuestros bosques y selvas, representa una riqueza y potencial que se debe aprovechar mejor. Asimismo, es importante que se realicen los estudios tecnológicos de las maderas para participar más competitivamente en la oferta de materiales disponibles para satisfacer y reducir el déficit habitacional existente en el país, sin poner en riesgo la cantidad y diversidad de nuestro recurso forestal (Fuentes-Salinas, 1998). El presente estudio servirá como una herramienta para darle un mejor uso a la madera de las especies aquí estudiadas, ya que basado en los resultados de las características energéticas y tecnológicas se le puede atribuir un uso más apropiado.

2 ANTECEDENTES En México existen aproximadamente 47 especies de pinos que representan más del 42% de las especies conocidas en el mundo. Con respecto a la distribución, los estados de Yucatán y Tabasco carecen de pinos por sus condiciones climáticas; mientras que otros estados como Chihuahua, Coahuila, Durango, Hidalgo, Jalisco, México, Michoacán, Nuevo León, Puebla, Veracruz y Zacatecas tienen más de 16 especies cada uno (Sánchez-González, 2008). La madera de pino representa el mayor porcentaje de la producción de madera en México, en el periodo 2007-2016 la producción forestal maderable ha fluctuado constantemente, iniciando en el año 2007 con 7.0 millones de metros cúbicos rollo

2

(m3 r), mientras que en el año 2017 finalizó con 7.07 millones de metros cúbicos rollo (m3 r), siendo los estados de Durango (35.1%), Chihuahua (13.2%), Veracruz (7.8%), Michoacán (6.7%) y Oaxaca (5.9%) con mayor producción maderable (SEMARNAT, 2018). Los principales productos obtenidos en el año 2016 fueron: madera para aserrío con 5.0 millones de m3 r (74.9%), leña y carbón con 630.9 mil m3 r (9.4%) y otros como celulosa, chapa, triplay, postes, pilotes y morillos con 1.1 millón de m 3 r (15.7%), donde la madera de las especies del género pinus spp. son las más aprovechadas con 5.0 millones de m3 r (75.1%) mientras que el género Quercus spp. se aprovecha solo 0.7 millones de m3 r (11%) (SEMARNAT, 2017). Dentro de la biodiversidad de Oaxaca, se distribuyen 14 especies y dos variedades de pinos, lo cual lo posiciona como uno de los estados más diversos en este género. En la región Sierra Norte se distribuyen 13 especies y dos variedades de estos pinos (Farjon y Styles, 1997), mientras que en la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec se distribuyen alrededor de 8 especies (Pinus pseudostrobus var. apulcensis, Pinus patula, Pinus oocarpa, Pinus leiophylla var. leiophylla, Pinus hartwegii, Pinus lawsonii, Pinus chiapensis, Pinus devoniana y pinus douglasiana). En la Región Mixe de Oaxaca, el aprovechamiento de los productos maderables es mínimo ya que en el año 2009 la producción fue de 3,320 m 3 r entre la comunidad de Santiago Zacatepec y San Juan Cotzocón (INEGI, 2010). En el año 2016 la producción total incrementó a 30,514 m 3r entre la comunidad de Santiago Zacatepec, San Juan Cotzocón y San Juan Mazatlán, el cual representa el 7.7% de la producción total del Estado de Oaxaca (INEGI, 2017). La comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, Oaxaca, cuenta con una amplia diversidad de especies forestales maderables que no han tenido un aprovechamiento adecuado para el desarrollo y mejoramiento de la economía, debido a que estos recursos han sido extraídos de manera ilegal por la falta de un programa de manejo de aprovechamiento forestal, ya que se carece de 3

conocimientos sobre el potencial productivo y económico que representan algunas de estas especies (ASMT, 2010). Por lo anterior, la mayoría de estas especies se han utilizado como combustibles en forma de leña, aunque también se han utilizado en la construcción de viviendas tanto en madera dimensionada como en rollo y en la fabricación de muebles rústicos de diferentes tipos para el hogar (ASMT, 2010).

2.1 Propiedades físicas Las propiedades físicas son aquellas que determinan el comportamiento de la madera frente a los diferentes factores que intervienen en el medio ambiente sin producir ninguna alteración o modificación química en su estructura, además, para manifestarse no requieren de la aplicación de una fuerza externa sobre la madera, misma que se requiere en la determinación de las propiedades mecánicas (Simpson y TenWolde, 1999). Dentro de las propiedades físicas se encuentra el contenido de humedad, la densidad (normal, verde, anhidra, básica), contracción (volumétrica, tangencial, radial) e hinchamiento, relación de anisotropía y el punto de saturación de la fibra. 2.1.1 Contenido de humedad Se conoce cómo el peso del agua en la madera expresada como una fracción, generalmente un porcentaje del peso de la madera en relación a su peso anhidro. En los árboles, el contenido de humedad puede variar desde alrededor del 30% hasta más del 200% del peso de la madera. En las maderas blandas, el contenido de humedad de la albura suele ser mayor que el del duramen. En maderas duras, la diferencia en el contenido de humedad entre el duramen y la albura depende de la especie; la variabilidad del contenido de humedad existe incluso dentro de las maderas dimensionadas individuales cortadas del mismo árbol (Simpson y TenWolde, 1999). El contenido de humedad de la madera influye en la capacidad mecánica, es decir, a menor contenido de humedad por debajo del punto de saturación de la fibra, en 4

general aumenta la capacidad mecánica lo que permite incrementar la resistencia de la madera, tanto en flexión estática, compresión paralela y compresión perpendicular. Por encima del punto de saturación de la fibra, un aumento en el contenido de humedad no tendrá ninguna incidencia sobre la resistencia de la madera (Díaz-Méndez y Vásquez-Sandoval, 2005). 2.1.2 Densidad Dentro de la madera se pueden determinar dos tipos de densidad: densidad real y densidad aparente. La densidad real corresponde al peso real del material leñoso, es decir, cuando se descuentan en la valoración del volumen todos los espacios huecos interiores incluidos los capilares. Mientras que la densidad aparente se refiere a la relación del peso al volumen de la madera sin descontar los espacios internos (Pereira y Gelid, 2003). La densidad de la madera es la relación entre la masa y el volumen expresada en kilogramos por metro cúbico. Para la madera, tanto la masa como el volumen dependen del contenido de humedad que existe dentro de ésta (Ross, 2010). Además del contenido de humedad, la densidad está relacionada con la cantidad de espacios vacíos presentes en un volumen determinado de madera, el grosor de las paredes de las traqueidas son el principal elemento responsable de esta propiedad, es decir, las maderas que poseen traqueidas de paredes delgadas y amplio diámetro radial tendrán un bajo peso específico, mientras que la situación inversa generará una densidad alta (León, 2010). Con base a la clasificación de la densidad básica de la madera por tipo de vegetación, las especies que se encuentran dentro del orden de las coníferas presentan una densidad mínima de 0.35 g cm -3; máximo de 0.80 g/cm3 y un promedio de 0.51 g cm-3 (Ordoñez et al., 2015). Mayores valores de densidad se encuentran asociados a mayores resistencias mecánicas y mayores valores energéticos; esto debido a que la densidad está relacionada directamente con el contenido de celulosa (Silva et al., 2009). Su sencilla y rápida determinación la sitúan como una de las propiedades 5

susceptibles de ser mejoradas genéticamente con propósitos productivos ya que aporta abundante información tecnológica de la madera (Campos et al., 2007). Como menciona Coronel (1994), la densidad constituye una de las propiedades físicas de la madera, y de ella dependen la mayoría de sus propiedades físicas y mecánicas, sirviendo como referencia para clasificarlas, por lo que a partir de ello la madera puede ser empleada en la industria para la fabricación y producción de: escuadría, celulosa, triplay, postes, pilotes, leña, carbón y durmientes teniendo en cuenta

que

cada

producto

requiere

madera

de

diferentes

densidades

(SEMARNAT, 2011). Además, la densidad está íntimamente relacionada con las propiedades de resistencia de la madera en la construcción y el rendimiento en la elaboración de pulpa para papel, así como con las unidades caloríficas generadas al utilizar la madera como combustible (Kollman, 1959).

La densidad de la madera también se puede utilizar para calcular la biomasa aérea de cada tipo particular de vegetación, con este cálculo, se puede realizar la estimación adecuada de la biomasa de un bosque y determinar los montos de carbono y otros factores químicos existentes en cada uno de sus componentes, lo que representa la cantidad potencial de carbono que puede ser liberado a la atmosfera, o retenido en una determinada superficie (Brown, 1997). Cabe señalar que la captura y el almacenamiento de carbono es proporcional al desarrollo de la cobertura vegetal forestal, la cual se evalúa a partir de variables cuantitativas como la altura, el diámetro a la altura de pecho y la densidad de la madera (Mendizábal-Hernández et al., 2011). La densidad de la madera entre diferentes especies y entre la misma varía, esto se debe por la calidad de sitio, clima, altitud, latitud, composición y espaciamiento de especies en el bosque, de tal forma que la disponibilidad de humedad, luz, nutrientes, el efecto del viento y la temperatura influyen en el tamaño y espesor de la pared celular, así como los extractivos y los materiales inorgánicos (TamaritUrías y Fuentes-Salinas, 2003). Las características hereditarias, ambientales y estructura del bosque afectan los patrones de crecimiento de los árboles y a su 6

vez determinan la morfología y composición química de las células y por lo tanto, condicionan la densidad de la madera (Davel et al., 2005). En el estudio realizado por Campos et al. (2007) sobre Pinus montezumae Lamb., se evaluó la variación de la densidad básica de la madera de esta especie a diferentes altitudes (2650, 2900, 3150 msnm). Por cada altitud se obtuvo una densidad de 0.418 g cm-3, 0.425 g cm-3 y 0.445 g cm-3, sin encontrar diferencias significativas por lo que se concluyó que el factor ambiental del sitio no influye de manera significativa sobre esta especie y en el lugar de estudio. Dentro de la misma especie la densidad posee un patrón de variación con la edad y la altura, de tal manera que durante los primeros años el árbol produce madera con anillos de crecimiento anchos, donde hay una mayor proporción de madera temprana de baja densidad. Por otra parte respecto a la altura, la densidad es mayor en la base y va disminuyendo hacia la copa (Megraw, 1985), a la vez, la densidad de la madera tiende a incrementarse en sentido medula-corteza (Downes et al., 1997). La mayor variación ocurre dentro de un anillo de crecimiento anual debido a que en el género pinus presenta diferencias muy acentuadas entre el leño de primavera y el leño de otoño (Ifju, 1969). Esta afirmación concuerda con la investigación realizada por Silva-Arredondo y Návar-Cháidez (2012), quienes estimaron la variación de la densidad básica de la madera en relación a la altura y el diámetro de seis especies de pinos, entre ellos Pinus leiophylla. La densidad promedio fue de 0.47 g cm-3, y se concluyó que la densidad básica disminuye conforme aumenta la altura del árbol, además, se encontraron diferencias estadísticas con respecto a la albura y el duramen. Dentro de la densidad se destaca la densidad básica que es una de las propiedades físicas más importantes de la madera; expresa la cantidad de sustancia leñosa seca presente en un volumen dado de madera, cuando esta se encuentra a un contenido de humedad igual o mayor al punto de saturación de las fibras. Prácticamente todas las propiedades mecánicas están relacionadas con 7

esta variable por lo que es utilizada como predictor de la resistencia de la madera (Cisternas, 1994). 2.1.3 Contracción e hinchamiento La contracción consiste en la reducción de dimensiones que experimenta la madera cuando pierde humedad por debajo del punto de saturación de la fibra, se expresa como un porcentaje de su dimensión verde, mientras que el hinchamiento se refiere a la absorción de agua, lo que produce aumento de peso y aumento de las dimensiones de la madera. (Fuentes-Salinas, 1998) La madera recién cortada tiene un contenido de humedad aproximado de 100 a 120%. Si un trozo de madera recién cortado pierde humedad, al comienzo no sufre ningún cambio con respecto a su volumen, ni en las etapas posteriores hasta alcanzar el contenido de humedad en el cual las paredes celulares están aún saturadas de agua (±30%). A partir de este contenido de humedad, si la madera continúa perdiendo humedad, se manifiesta una disminución de sus dimensiones conocido como contracción. Este fenómeno dura hasta llegar a la condición anhidra, condición en la que se alcanza la mayor contracción respecto del volumen verde (Cisternas, 1994). La madera cambia de dimensión a medida que gana o pierde humedad por debajo del punto de saturación de las fibras. Se contrae al perder humedad y se hincha cuando gana humedad en las paredes de las células. Esta contracción e hinchazón puede dar como resultado defectos como alabeo, rajadura, torcedura y aflojamiento de los mangos de herramientas, además de problemas de rendimiento que perjudican la utilidad del producto de madera (Simpson y TenWolde, 1999). 2.1.4 Punto de saturación de la fibra Se entiende como el contenido de humedad de la madera en donde sus fibras contienen toda el agua higroscópica pero nada de agua libre, cuya principal característica es que cuando se presenta la pérdida del agua higroscópica también

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se presenta contracción y pérdida de peso (Tamarit-Urías y Fuentes-Salinas, 2003). El punto de saturación de la fibra de la madera tiene un promedio de 30% de contenido de humedad, pero en especies individuales y piezas de madera individuales puede variar en varios puntos porcentuales ese valor. El punto de saturación de la fibra también se considera a menudo como el contenido de humedad por debajo del cual las propiedades físicas y mecánicas de la madera comienzan a cambiar en función del contenido de humedad (Simpson y TenWolde, 1999). En la comunidad de Ixtlán de Juárez se realizó un estudio sobre las propiedades físicas de la madera de Pinus patula Schl. Et cham. y Pinus pseudostrobus Lindl. Se obtuvo una densidad básica de 0.43 g cm -3 y 0.41 g cm-3, respectivamente. En cuanto a la contracción volumétrica, P. patula fue de 13.57% el cual fue superior al P. pseudostrobus con 13.59%. En relación al punto de saturación de la fibra fue de 29.46 para P. patula y 29.37 para P. pseudostrobus existiendo una ligera variación entre ambas especies (Rodríguez-Justino, 2012).

2.2 Dendroenergía La dendroenergía procedente de los combustibles leñosos es un recurso renovable, debido a que su combustión libera carbono, antes captado por los vegetales mediante la fotosíntesis para la formación de la madera. Estos combustibles son utilizados directamente para producir energía calorífica mediante su combustión o indirectamente a través de cogeneración (Pinilla y Hernández, 2010). 2.2.1 Poder calorífico El poder calorífico de la madera es la cantidad de energía desprendida durante la reacción de combustión, referida a la unidad de masa del combustible. La composición de la madera es determinante en la magnitud del poder calorífico, mayor cantidad de lignina, resina, terpenos, aceites esenciales y la densidad alta 9

generan un poder calorífico alto, pero cuando aumenta el contenido de humedad esto tiende a disminuir (Pinilla y Hernández, 2010). Un alto poder calorífico indica buena calidad del combustible en cuestión (Ortiz et al., 2004). Valor calorífico superior: el calor producido por la combustión de una cantidad unitaria de combustible sólido, a volumen constante, en un calorímetro de bomba de oxígeno en condiciones específicas tales que toda el agua en los productos permanece en forma líquida (ASTM E 711 - 87, 2004). Valor calorífico inferior: un valor inferior calculado a partir del valor calorífico superior. Es equivalente al calor producido por la combustión de una cantidad unitaria de combustible sólido a una presión constante de una atmósfera, bajo la suposición de que toda el agua en los productos permanece en forma de vapor (ASTM E 711 - 87, 2004). Castillo (1984), determinó el poder calorífico superior de 20 especies forestales de Perú y la relación que esta tiene con la densidad y la composición química. El poder calorífico promedio de las 20 especies fue 4,751 cal g-1. Además, determinó que la madera rica en lignina y en extractivos en solventes orgánicos como el alcohol-benceno tiene un poder calorífico elevado, mientras que una madera rica en celulosa tiene un poder calorífico bajo y a menudo es pobre en lignina. En el mismo sentido, un estudio realizado en Guanajuato determinó el poder calorífico de las cortezas del Annona. cherimola Mill, Citrus aurantifolia Swingle, Malus domestica Borkh, Psidium guajava L., Prunus dulcis D. A. Webb y Tamarindus indica L., se observó que a mayor contenido de sustancias minerales el poder calorífico de la corteza tiende a disminuir (Martínez-Pérez et al, 2012). Asimismo, en un estudio realizado sobre el poder calorífico de tres especies de pinos tanto en albura, duramen y corteza, se obtuvo un poder calorífico promedio para P. pseudostrobus de 19,629 J g-1, mientras que para P. leiophylla fue de 18,599 J g-1 en promedio y 18,805 J g-1 para P. montezumae (Lima, 2013).

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2.2.2 Material volátil Son aquellos residuos líquidos y alquitranosos que no son eliminados completamente durante el proceso de combustión de la madera (FAO, 1983). En el estudio realizado por Lima (2013), en las tres especies de pinos se evaluaron la cantidad del contenido del material volátil en la madera de cada especie. Para P. pseudostrobus se obtuvo 1.85%, mientras que para P. leiophylla fue de 3.78% y para P. montezumae 2.62% de contenido de volátiles. 2.2.3 Contenido de cenizas El porcentaje de cenizas indica la cantidad de materia solida no combustible por kilogramo de material, siendo un parámetro clave para predecir problemas en la combustión en las calderas (Vega-Nieva et al., 2015). Se trata de sustancias minerales como la arcilla, sílice, óxidos de calcio y de magnesio, etc., presentes en la madera (FAO, 1983). Entre los biocombustibles sólidos, la madera sin corteza es uno de los que presenta menor contenido de cenizas, mientras que los biocombustibles agrícolas tienen normalmente un alto contenido de cenizas (Francescato et al., 2008). 2.2.4 Contenido de carbono fijo Se denomina carbono fijo al residuo combustible que queda al eliminar el material volátil en una muestra de madera (Santurio-Díaz, 2002). El carbono fijo es la resultante de la suma del porcentaje de humedad, ceniza y materia volátil restados de 100. Todos los porcentajes deben estar en la misma base de referencia de humedad (ASTM E 870 - 82, 1998).

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3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec, Mixe, Oaxaca, no existe información tecnológica de las especies maderables que albergan los bosques de esta comunidad, por lo que se han usado frecuentemente solo en la construcción de viviendas, muebles rústicos y como combustible. Sin embargo las características morfológicas que presentan los fustes y ramas de los árboles de estas especies abren grandes posibilidades de que la madera podría ser utilizada para fines industriales como el aserrío, fabricación de tableros, vigas laminadas, producción de pulpa para papel, además de obtener productos no maderables como la resina, entre otros.

4 JUSTIFICACIÓN Ante la necesidad de cubrir las demandas que se tienen actualmente en el mercado local y nacional sobre los productos maderables, surge la necesidad de generar información sobre el comportamiento de la madera de las diferentes especies forestales y la importancia económica, forestal y social que representan. Al generar información sobre las propiedades físicas y energéticas de la madera de los pinos de esta comunidad, se optimizará el aprovechamiento de la madera, se hará un uso adecuado de los equipos y mejora de las técnicas ya desarrolladas para realizar la transformación de los productos, debido a que el procesamiento y la utilización de la madera tienen una relación directa con las propiedades físicomecánicas y químicas, así como las bondades que ofrecen ya que éstas varían de una especie a otra (León, 2010).

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5 OBJETIVOS

5.1 GENERAL Determinar las propiedades físicas y energéticas de la madera de Pinus pseudostrobus Lindl. var. Apulcensis, Pinus hartwegii Lindl. Edward’s, Pinus leiophylla Schiede ex Schltdl. & cham. var. Leiophylla, Pinus lawsonii Roezl ex Gordon y Pinus devoniana Lindl. de la Región Mixe de Oaxaca.

5.2 ESPECÍFICOS

5.2.1

Evaluar las propiedades físicas de la madera de cinco especies de

pinos de la región mixe de Oaxaca. • 5.2.2

Analizar la variación que existe en la densidad básica de la madera por

categorías diamétricas entre las cinco especies de pinos de la región mixe de Oaxaca.

5.2.3

Determinar las propiedades energéticas de las ramas de cinco

especies de pinos de la región mixe de Oaxaca.

5.3 HIPÓTESIS Las propiedades físicas y energéticas de la madera de las cinco especies de pinos son diferentes entre sí y tienen uso potencial para usos industriales.

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6 MATERIALES Y MÉTODOS 6.1 Área de estudio La comunidad de Santa María Tlahuitoltepec, Mixe, Oaxaca, se ubica geográficamente entre los paralelos 17° 03’ y 17° 12’ de latitud norte y los meridianos 95° 58’ 10’’ de longitud este, a una altitud entre 1000 y 3400 msnm (Figura 1). Pertenece al distrito Mixe, ubicado dentro de la región Sierra Norte del Estado de Oaxaca. Colinda al norte con los municipios de Mixistlán de la Reforma y Totontepec Villa de Morelos; al este con el municipio de Santiago Atitlán; al sur con los municipios de Tamazulapam del Espíritu Santo y San Pedro y San Pablo Ayutla; al oeste con el municipio de San pedro y San Pablo Ayutla y Mixistlan de la Reforma. Cuenta con una superficie de 153.57 km2 (INEGI, 2008). El estudio se realizó en diferentes localidades del interior de la comunidad debido a la distribución de las especies. En la localidad de Santa Ana se distribuyen las especies de Pinus pseudostrobus var. apulcensis, Pinus leiophylla var. leiophylla; en la localidad de las Flores se distribuye la especie de Pinus devoniana; en la localidad de Santa Cruz se distribuye la especie de Pinus lawsonii; mientras que en el cerro Cempoaltepetl se distribuye la especie de Pinus hartwegii (Cuadro 1).

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Figura 1. Macro localización de la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, Oaxaca.

Cuadro 1. Coordenadas geográficas de las áreas de estudio.

ÁREA

ESPECIE

LOCALIDAD

COORDENADAS LATITUD

LONGITUD

1

Pinus leiophylla

Santa Ana

17° 5'50. 92"

96° 2'46. 21"

2

Pinus pseudostrobus

Santa Ana

17° 6'41. 90"

96° 1'48. 65"

3

Pinus devoniana

Las Flores

17° 6'14. 40"

96° 6'51. 91"

4

Pinus hartwegii

Cempoaltepetl

17° 7'46. 26"

96° 0'46. 39"

5

Pinus lawsonii

Santa Cruz

17° 4'39. 31"

96° 2'59. 82"

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6.1.1 Orografía El municipio de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, tiene una superficie topográfica muy accidentada y quebrada, rodeado de montañas y lomeríos con profundidades, barrancos y laderas debido a que forma parte de la prolongación de la Sierra Madre Occidental. El área del municipio en la parte más baja está a una altitud de 1100 m y la parte más alta a una altitud de 3300 m. El terreno es sumamente quebrado y accidentado, de estructura arenosa y arcillosa con pendientes entre 10 y 65 %, esta geomorfología forma parte de la prolongación de la Sierra del Sur. Las características del estado territorial en el municipio es el alto grado de pendientes, uno de los hechos que dificulta el acceso a todas las comunidades (ASMT, 2010). 6.1.2 Hidrología El municipio de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, pertenece a la Región Hidrológica Papaloapan. Esta región cuenta con 39,189 km 2 se extiende en los estados de Oaxaca, Puebla y Veracruz. Se estima que el escurrimiento medio anual es de 39,175 millones de m3. La Región Hidrológica Papaloapan se subdivide en las cuencas del Rio Playa, Rio Trini y Rio Lalana. Los principales afluentes de Rio Papaloapan se desembocan en el Golfo de México (INEGI 2008). La hidrología de esta comunidad se compone de micro cuencas que contienen arroyos permanentes, numerosos corrientes intermitentes y una gran cantidad de manantiales distribuidos en la mayor parre del territorio municipal. Los arroyos más importantes son el rio Santa Ana, Rio Guadalupe Victoria, rio Tigre, rio Palomar, Rio Gavilán, tres ríos y rio Cangrejo. Actualmente el nivel de agua en los caudales es cada vez más bajo y la población empiezan a padecer de la escasez de agua durante el periodo de sequía y esto es principalmente por la deforestación causada en las zonas altas donde se recargan los mantos acuíferos (ASMT, 2010) 6.1.3 Clima En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe, predomina el clima templado; durante los meses de diciembre a febrero se presentan heladas fuertes de tal manera que las temperaturas descienden de 0°c, mientras que en los meses 16

de marzo a mayo, la temperatura máxima puede alcanzar los 34°C. La temporada de lluvia empieza en junio y termina hasta en octubre con promedio de 1200-1400 mm al año, con variaciones climatológicas que van desde calientes-secos hasta fríos, aunque la mayor parte del año es frío (ASMT, 2010). 6.1.4 Vegetación Un área importante por la extracción de leña es el bosque de pino-encino (25.2% del territorio), estos se asocian a un clima templado con lluvias en verano, mientras que en zonas de viento se ubica el bosque mesófilo de montaña (40.5%) asociado a un clima templado con lluvias todo el año (ASMT, 2010). El pastizal se localiza en una zona muy restringida en la parte más alta del municipio, sobre todo en los alrededores del cerro Cempoaltepetl, en una franja de aproximadamente 1 km de este a oeste y cerca de 4 km en dirección norte-sur a 3000 msnm. El bosque de encino es poco significativo, cubre una porción menor a 500 m2. Además, la agricultura de temporal corresponde a 24.5 % de la superficie total del municipio (ASMT, 2010). Las especies vegetales predominantes en la comunidad son del genero pinus: P. hartwegii, P. pseudostrobus var. apulcensis, P. devoniana, P. patula, P. leiophylla var. Leiophylla, P. lawsonii, P. douglasiana, P. oocarpa, Quercus spp., Arbutus spp. y Alnus spp.

6.2 Identificación de especies Se colectaron ramillas y conos de cada una de las 5 especies estudiadas, las cuales se llevaron al herbario del instituto de estudios ambientales de la Universidad de la Sierra Juárez (Figura 2). Se colocaron las ramillas en una prensa botánica, posteriormente se introdujeron en una secadora donde permanecieron durante 15 días. En campo también se realizaron análisis y descripción de las características de la corteza del fuste y los aspectos morfológicos del árbol.

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Después del secado cada una de estas muestras fue identificada con base al manual de identificación Guía de campo de los pinos de México y América Central propuesta por Farjon y Styles (1997). Las especies identificadas fueron las siguientes: Pinus devoniana Lindley Edwards’s; Pinus leiophylla Schiede ex Schlechtendal y chamisso var. Leiophylla; Pinus pseudostrobus Lindley var. Apulcensis (Lindley) G.R. Shaw; Pinus hartwegii Lindley Edwards’s; Pinus lawsonii Roezl ex G. Gordon y Glendinning.

6.3 Descripción taxonómica

Pinus devoniana Lindl. Edwards’s Bot. Reg. 25:62. Aug 1839 (and Allg. Gartenzeitung 7:324, 1893). Tipo. México. Hidalgo: Cerro Ocotillo, found on the Ocotillo between Real del Monte and Regla, 1838, Hartweg s.n. (lecotype, W). Pinus macrophylla Lindley, Edwards’s Bot. Reg. 25:63. Aug 1893 (and Allg. Gartenzeitung 7:325, 1839); Pinus montezumae A. B. Lambert var. macrophylla (Lindley) Parlatore in Candolle, Prodr. 16(2): 399. 1868. Type. México. Hidalgo: Cerro Ocotillo, “found on the Ocotillo between Real del Monte and Regla”, 1838, Hartweg s.n. (Lecotype: W, Isolectotype, K). Pinus michoacana Martínez forma tumida Martínez. Pinus México., ed. 2, 258, fig, 208. 1948. Tipo. México. Oaxaca: San Sebastián Etla (“Ixtlahuaca, Etla” on the label, but the locality cited in Los Pinos Mexicanos. ed. 2 (1948), is Telixtlahuaca, Oaxaca), Oct 1940. M. Martínez 3444 (Holotype: MEXU).

Árbol de tronco frecuentemente recto de hasta 35 m de altura y DAP de hasta 60 m, con poca presencia de ramas, gruesas y persistentes distribuidas aleatoriamente a lo largo del fuste. Corteza gruesa y escamosa con placas alargadas con fisuras profundas, color café a café-oscuro. Ramillas de 12-17 mm de ancho, color café-claro a café-rojizo desarrollándose una por verticilo, curveadas hacia arriba, con las bases de las hojas elevadas y decurrentes. 18

Fascículos con 5 acículas; vaina de 30–38 mm de longitud y 2.5–4 mm, ligeramente escamosa, persistente; ascículas rectas, de 30–40 cm x 1 mm, margen aserrado, rígidas de color verde brilloso; estomas en todas las caras, cara abaxial cóncava con 7 líneas de estomas y con 5-7 en las caras adaxiales. Conos femeninos asimétricos, generalmente solitarios, rara vez en verticilos de 2–4, pedúnculos cortos y gruesos, que se quedan en la ramilla con algunas escamas de la base del cono cuando éste se cae, frecuentemente recurvados de 23–24 cm x 12–14 cm, color café-opaco a café-grisáceo. Escamas del cono de 155–170, rígidas y gruesas, de 24–55 mm de largo y 12–25 mm de ancho, apófisis levantada y transversalmente aquillada regularmente, ligeramente resinosos en toda la superficie de la apófisis umbo generalmente de color gris con pequeñas espinas caedizas. Semillas de 6–8 mm x 4–5 mm, color café a café oscuro; con ala articulada de 22–34 mm x 6–8 mm de color café claro a café oscuro. Esta especie se distribuye en México (Nay., Jal., Zac., Ags., S.L.P., Qro., Hgo., Mich., Mex., CDMX, Mor., Tlax., Pue., Ver., Gro., Oax. y Chis.) y Guatemala, entre los (700)900–2500(3000) m. Hábitat en bosques de pino o pino-encino montañosos y relativamente abiertos; esta es una especie más pionera que P. montezumae y aparece frecuentemente con P. oocarpa en áreas de disturbio. En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe generalmente forma bosques de la misma especie con poca presencia de Pinus oocarpa y Pinus lawsonii. Se distribuye a una altitud entre 1400–1900 m.

EJEMPLARES EXAMINADOS: Santa María Tlahuitoltepec Mixe: 0.5 km al Oeste de la localidad de Las Flores, 17° 6'8.28"N 96° 6'52.92"W Díaz-Jiménez 01.

Pinus hartwegii Lindl. Edwards’s Bot. Reg. 25:62. Aug 1839 (& Allg. Gartenzeitung 7:324. 1839). Pinus montezumae A. B. Lambert var. Hartwegii (Lindley) G. R. Shaw, (Pines México) Publ. Arnold Arbor. 1:23, 1909. Tipo. México. Michoacán: “Campanario, in the mountains of Angangueo,” 1838, Hartweg s.n. (Lectotype; P, Isolectotype: W). Pinus ehrenbergii Endlicher, Syn. Conif. 151. 19

1847; Pinus decandolleana Roezl var. ehrenbergii (Endlicher) Carriere, Traite Gen. Conif., ed. 2, 2: 570. 1867. Tipo. México. Hidalgo: Mineral del Monte, Dec. 1837, Ehremberg 915 (Holotype, W; Isotype, HAL). Pinus rudis Endlicher, Syn. Conif. 151. 1847; Pinus montezumae A. B. Lambert var. rudis (Endlicher) G. R. Shaw, (Pines México) Publ. Arnold Arbor. 1: 22. 1909; Pinus hartwegii Lindley var. rudis (Endlicher) Silba, Phytologia 68: 50. 1990. Tipo. México. Locality not stated, 18371838, Ehrenberg 1083 (Lecotype: W).

Árbol de hasta 30 m y de DAP de hasta 50 cm, generalmente con la copa con forma cónica en el último tercio del tronco. Tronco frecuentemente recto, libre de ramas y con la corteza escamosa dividida en pequeñas placas ligeramente fisuradas de color café a café-grisáceo. Ramillas de 6 mm a 9 mm de ancho, con la base de las hojas decurrentes, rígido, generalmente siempre dirigidas hacia el ápice de árbol, color café-claro. Fascículos con 5 acículas; Vaina del fascículo ligeramente escamosa de 0.8–1.8 cm x 2–2.5 mm; acículas de 8–15.5 cm x 0.8-1 mm, rígidas, generalmente rectas a algo curveadas, color verde-grisáceo; estomas en todas las caras, cara abaxial cóncava con 6-7(9) líneas de estomas y con 4-5 en las caras adaxiales. Conos femeninos de 8–11 cm x 4.5–6.5 cm cuando están abiertos, ligeramente asimétricos, aparentemente sésiles, color grisáceo a grisáceo–oscuro, generalmente las ramillas se quedan con algunas escamas cuando se caen los conos. Escamas del cono de 130-240, delgadas y flexibles de 14–22 mm x 6–21 mm, abriendo pronto menos las escamas basales, frecuentemente curveadas hacia la base, apófisis levantada y aquillada transversalmente, umbo terminal ligeramente levantado. Semillas sin analizar. Esta especie se distribuye en México (Chih., Sur de Coah., Sur de Nvo. L., Dgo., suroeste de Tam., Jal., Mich., Méx., Mor., Hgo., CDMX, Tlax., Pue., Oeste de Ver., Gro., Oax., y Chis.), Guatemala y Honduras. Se distribuye a una altitud entre (2300)2500-4000(4300). Habita en las grandes alturas de México y Guatemala, donde con frecuencia forma extensos bosques de pino de una sola especie hacia el límite de la vegetación arbórea. En suelos profundos de arenas volcánicas con 20

pastizal amacollado de Mublenbergia spp. En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe forma bosques solos con presencia de pastizales alrededor del cerro Cempoaltepetl. Se distribuye a una altitud entre (3250-3400).

EJEMPLARES EXAMINADOS: Santa María Tlahuitoltepec Mixe: 3.4 km al N de la localidad de Tejas, 17° 17° 7'44.84"N 96° 0'45.82"W Díaz-Jiménez 02.

Pinus lawsonii Roezl ex Gordon, Pinetum, Suppl. 64. 1862 Tipo. México. B. Roezl s.n. Michoacán: “Hillsides near Uruapan,”9 Oct 1904, Pringle 10141. Árbol con ramas persistentes que se distribuyen desde la parte baja del fuste, de hasta 25 m y DAP de hasta 50 cm. Tronco generalmente tortuoso, rara vez recto y bifurcado. Corteza escamosa desprendiéndose fácilmente en pequeñas placas longitudinales, fisuras ligeramente profundas, color grisáceo a gris-oscuro. Ramillas de 6 mm a 11 mm de ancho, escamosa, desarrollándose una por verticilo, base de las hojas no decurrentes, de color café-rojizo a café-oscuro. Fascículos con 3–4 acículas; vaina del fascículo escamosa y persistente generalmente de color café-oscuro de 1.5–2.4 cm x 1.5–3 mm, acículas de 13–24 cm x 1–1.2 mm, rectas y rígidas, de color verde brilloso, margen aserrado; estomas en todas las caras, cara abaxial cóncava con (8)9 líneas de estomas y con 4 en los caras adaxiales. Conos femeninos de 7–8 cm x 6–6.7 cm cuando están abiertos, ligeramente asimétricos de color café- grisáceo, cayendo con el pedúnculo; pedúnculos de hasta 1.5 cm x 4–7 mm. Escamas del cono de 95– 120, de 8 mm a 25 mm x 4 mm a 15 mm, rígidas, apófisis levantada, ligeramente aquillada con umbo terminal sumergido en medio de la apófisis. Semillas de 5–7 mm x 3-4 mm; con alas articuladas de 2–2.4 mm x 6–8 mm, color café a caféoscuro. Esta especie se distribuye en México (Mich., Méx., Mor., CDMX, Ver., Gro. y Oax.). Se distribuye a una altitud entre 1300-2600 m. Habita en pinares o bosques 21

de pino-encino montañosos. Esta especie generalmente se encuentra dispersa creciendo con otras especies de pino, en lugares arenosos, en suelos poco profundos o delgados con juníperos. En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec Mixe forma bosques de la misma especie con poca presencia de Quercus spp., habitando en suelos arenosos con muy poca presencia de materia orgánica. Se distribuye a una altitud entre 1400-2200 msnm.

EJEMPLARES EXAMINADOS: Santa María Tlahuitoltepec Mixe: 1.1 km al SO de la localidad de Santa Cruz, 17° 4'41.77"N, 96° 2'58.31W" Díaz-Jiménez 03.

Pinus leiophylla var leiophylla Schiede ex Schltdl. and cham. Tipo. México. Veracruz: Cruz Blanca, 28 Nov 1828, Schiede 1109 (Holotype:, HAL). Pinus comonfortii Roezl. Cat. Grain. Conif. Mexic. 22. 1857. Tipo. México. México: Huixquilucan. 1857, Roezl s.n. (Lecotype: F1). Pinus decandolleana Roezl, Cat. Grain. Conif. Mexic. 22, 1857. Tipo. México, locality not stated. 1857, Roezl s.n. (Lecotype:. P. FI). Pinus huisquilucaensis Roezl, Cat. Grain. Conif. Mexic. 22, 1857. Tipo. México, México; Huixquilucan, 1857 Roezl s.n. (Lecotype, FI). Pinus verrucosa Roezl, Cat. Grain. Conif. Mexic. 22, 1857. Pinus decandolleana Roezl var. verrucosa (Roezl) Carriere. Traité Gen. Conif., ed. 2, 2: 570. 1867. Tipo. México, Huixquilucan (“Huisquiluca”). 1857, Roezl s.n. (Lecotype: FI,). Pinus lerdoi Roezl, Cat. Grain. Conif. Mexic. 23, 1857. Pinus comonfortii Roezl var. Lerdoi (Roezl) Carriere. Traité Gen. Conif., ed. 2, 2: 567. 1867. Tipo. México, México; Sierra de Ajusco, 1857, Roezl s.n. (Lecotype:, P, Isolectotype:, FI). Árbol de tronco generalmente recto de hasta 35 m de altura y hasta 70 cm de DAP, generalmente ramoso desde la parte media del fuste hasta la punta con copa abierta e irregular. Corteza gruesa de color gris a café-oscuro con placas irregulares alargadas con fisuras muy profundas. Ramillas de 4 mm a 6 mm de ancho, con las bases de las hojas no decurrentes. Fascículos con 4–5 acículas; vaina caediza; ascículas de 8–12 cm x 0.5–0.8 mm, color verde-grisáceo a verde22

brilloso, generalmente laxas, márgenes aserrados; estomas en todas las caras, cara abaxial cóncava con (4)5 líneas de estomas y con 4–5 en las caras adaxiales. Conos femeninos leñosos, generalmente simétricos, ovoides, solitarios o en verticilos de 2–5, de 5–6 cm x 4.5–6 cm cuando están abiertos, persistentes o caduco, color grisáceo oscuro, cayéndose frecuentemente con las ramillas. Escamas del cono entre 65–85, de 7 mm a 24 mm de largo y 3.4 00 a 13 mm de ancho, ligeramente curveadas hacia la base cuando están muy abiertos, aquillada ligeramente en la parte transversal, apófisis levantada. Semillas de 5.8–6.6 mm x 3.75–4.32 mm; con alas articuladas de 20–25 mm x 6.5-8 mm, color café a cafégrisáceo. Esta especie se distribuye en México (Son., Chih., Dgo., Nay., Zac., Jal., Mich., Méx., CDMX, Hgo., Mor., Tlax., Pue., Ver., Gro. y Oax.) entre los (1500)19002900(3300) m. Hábitat en pinares y bosques de pino-encino de montaña a alta montaña, generalmente en suelos profundos y bien drenados; esta especie es un constituyente común de ambos tipos de bosques. En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec forma bosques asociados con otras especies entre ellas Quercus spp. y Pinus pseudostrobus. Se distribuye a una altitud entre 2050–2500 msnm.

EJEMPLARES EXAMINADOS: Santa María Tlahuitoltepec Mixe: 1.25 km del centro de Tlahuitoltepec, 17° 6'7.11"N 96° 3'5.93"W Díaz-Jiménez 04.

Pinus pseudostrobus var. apulcensis (Lindl.) Shaw, (Pines México) publ. Arnold Arbor. 1: 19, t. 12, figs. 6-8, 1909. Pinus apulcensis Lindley. Edwards’s Bot. Reg. 25: 63. Aug 1839 (and All. Gartenzeitung 7: 325. 1839). Tipo. México, Hidalgo: Ravines near Apulco, 1838, Hartweg s.n. (Lecotype, W. 2 seed cones with labels: P. apulcensis Lindl, in Lindley’s handwriting and phial with sedes and scales, designated by Farjon (1995); Isolectotype, GH. Seed cone and some leaves). Pinus pseudostrobus Lindley var. oaxacana Martínez. Anales Inst. Biol. Univ. Nac. México 16: 195, figs. 164-168. 1945, nom. Inval., sine lat. Diagn.; Pinus 23

oaxacana Mirov, Madroño 14: 145, 1958; Pinus pseudostrobus Lindley var. oaxacana (Mirov) S. G. Harrison. Taxón 14: 247. 1965. Tipo México. Oaxaca: “Near La Parada”, 18 aug 1894, Nelson 985 (Holotype, US: isotype. A).

Árbol de tronco recto de hasta 40 m de altura y hasta 70 cm de DAP, medianamente ramoso, grueso y persistente con la copa irregular a piramidal. Corteza generalmente gruesa, escamosa con placas alargadas y fisuras profundas de color gris a café-grisáceo. Ramillas 6 mm a 8 mm de ancho, con las bases de las hojas no decurrentes. Fascículos con 5 acículas; vaina persistente de 1.5–2 cm x 1–2 mm, acículas de 21.55–30 cm x 0.6–1 mm, laxas con las puntas hacia abajo, color verde-grisáceo, márgenes aserrados. Estomas en todas las caras, cara abaxial cóncava con 4(5) líneas de estomas y con 3-4 en las caras adaxiales Conos femeninos asimétricos, solitarios a veces en verticilos de 2–3, de 9.5–13 cm x 8–9.5 cm cuando están abiertos, color café-claro; pedúnculos muy cortos que se quedan en la ramilla con algunas escamas cuando se cae el cono. Escamas del cono de 124–180, rígidas, gruesas y persistentes, de 10–40 mm x 25 mm de ancho, apófisis elevada de 2 mm a 7 mm, umbo dorsal alargado de 1 mm a 8 mm de color grisáceo, generalmente de un lado del cono es más sobresaliente la apófisis y el umbo, transversalmente aquilladas. Semillas de 5–6 mm x 3–4 mm, con ala de 30 mm de largo x 10 mm de ancho cubriendo la semilla, generalmente de color café oscuro. Nota: de acuerdo con Farjón (1997) y Farjón et al., (1997), debido a la variabilidad que presenta esta especie, se han descrito varias especies y variedades, de las cuales solamente una es digna de considerarse y es P. pseudostrobus var. apulcensis (Lindley) Shaw (sinónimos: P. oaxacana, P. pseudostrobus var. oaxacana). La diferencia consiste en que las escamas del cono tienen muy alargados las apófisis y los umbos, pero estos caracteres son muy variables y hasta llegan a un punto donde no se pueden distinguir de los conos del P. pseudostrobus “típica”.

24

Esta especie se distribuye principalmente en el Eje Volcánico Transversal (Centro de México) y hacia el sur hasta el oeste de Honduras, hacia el norte existen poblaciones disyuntas en Sinaloa-Durango, así como en el sureste de Coahuila y Nuevo León. Hábitat en altas montañas de pinares y bosques de pino-encino; esta especie es muy común y se encuentra mezclada con otras especies de pino o con otras coníferas. En la comunidad de Santa María Tlahuitoltepec forma bosques asociándose con otras especies de Quercus spp, pinus leiophylla y pinus patula. Se distribuye a una altitud entre 1700–3000 msnm. Dentro del territorio mexicano se distribuye en los estados de Hidalgo, Puebla, Tlaxcala, Veracruz, Guerrero, Oaxaca y Chiapas a una altitud entre (850)1900-3000(3250) m.

EJEMPLARES EXAMINADOS: Santa María Tlahuitoltepec Mixe: 3 km al NE de la localidad de Santa Ana, 17° 6'42.28"N 96° 1'49.14"W Díaz-Jiménez 05.

25

A

B

C

D

Figura 2. Medición de variables taxonómicas. Análisis de variaciones taxonómicas (A); medición de ascículas (B); medición de conos (C); conteo de ascículas por fascículo (D).

6.4 Propiedades físicas 6.4.1 Características de los arboles muestreados Para obtener resultados representativos se seleccionaron de 20 a 25 árboles por especie divididos en 4 y 5 categorías diamétricas (15, 25, 35, 45, 55 cm) distribuidos en diferentes altitudes y exposiciones. Para la elección de los árboles se cuidó que no presentaran bifurcaciones, libres de plagas, enfermedades, y cicatrices a causa de algún fenómeno natural. Las variables dasométricas que se registraron fueron la altura total, el diámetro normal 1.30 m sobre el nivel del suelo y la edad promedio. Para la medición de la altura se empleó el clinómetro SUUNTO® PM-5/1520 (Figura 3A) y para el 26

diámetro la cinta diamétrica truper® (Figura 3B). Las coordenadas geográficas y la altitud de distribución se determinaron con el GPS GARMIN® eTrex 20. La exposición se determinó con una brújula, y la edad mediante el conteo de los anillos de crecimiento (Cuadro 2). Cuadro 2. Datos dasométricos de las especies muestreadas.

Gradiente Diámetro ESPECIE

N

(cm)

Altura (m) Min.

altitudinal Edad

(msnm)

Max. Min. Max. Min. Max. Min. Max.

P. pseudostrobus

25

12

29.2

15

55

11

65

2062 2486

P. hartwegii

25

6

25

15

55

13

60

2994 3098

P. leiophylla

25

5

31.5

15

55

16

79

2105 2476

P. lawsonii

20

8.5

28

15

45

15

60

2106 2152

P. devoniana

20

11

25

15

45

20

62

1719 1857

N: número de árboles muestreados; msnm: metros sobre el nivel del mar.

B

A

Figura 3. Medición de variables dasométricas. Altura del árbol (A); diámetro del árbol (B).

27

6.4.2 Probetas para propiedades físicas Las probetas se extrajeron con un taladro de pressler Haglöf Sweden ® de 5 mm de diámetro interior por 30 cm de largo (Figura 4A) a la altura de 1.3 m en ambo lados del fuste de cada árbol. Cada una de las probetas se guardaron en un popote de plástico y se aseguraron con cinta adhesiva para posteriormente introducirlas en un termo de plástico rubbermaid® para evitar su deshidratación durante el traslado (Manzo y Hernández, 2016). En total se extrajeron 50 probetas para cada una de las especies de P. pseudostrobus var. apulcensis, P. leiophylla var. leiophylla y P. hartwegii, mientas que para el P. devoniana y P. lawsonii de extrajeron 40 probetas a los cuales se le asignaron una clave de identificación (Figura 4B) para evitar la confusión del material durante su traslado al instituto de estudios ambientales de la Universidad de la Sierra Juárez.

B

A

Figura 4. Obtención de probetas con el taladro de pressler (A); asignación de clave de identificación (B).

28

6.5 Preparación de la muestra En estado verde, cada una de las probetas fue perfeccionada en sus extremos con una navaja para su medición. Posteriormente se midió la longitud de cada probeta con el vernier digital truper® caldi-6mp (Figura 5A). Para determinar el peso verde cada una de las probetas se pesaron en una balanza analítica VELAB TM ® VE210v (Figura 5B). Para medir el diámetro en estado verde cada probeta se consideró como un cilindro perfecto con un diámetro de 5 mm. (Manzo y Hernández, 2016). Para obtener el volumen verde de cada probeta se utilizaron los datos obtenidos del diámetro y la longitud en la ecuación 1.

V= 3.1416D2*L/4

(Ec. 1)

Donde: 6.5.1 V= Volumen verde de la probeta (cm3) 6.5.2 D= Diámetro de la probeta (cm) 6.5.3 L= Longitud de la probeta (cm)

Después de obtener el volumen y el peso en estado verde, las muestras se sometieron al proceso de deshidratación en un horno de secado RIOSSA ® con medida interior de 48 x 35 x 30 cm, a una temperatura de 50°c hasta llegar a su peso constante (Figura 5C). En estado anhidro, cada una de las probetas se les midió la longitud con el vernier digital truper® caldi-6mp. El peso anhidro se determinó pesando cada una de las probetas en la balanza analítica VELAB TM® BALANCES VE-210v. Para determinar el diámetro en estado anhidro, cada una de las probetas se dividió en 5 secciones con respecto a su longitud; en cada sección se midió el diámetro con el vernier digital y posteriormente se promediaron los datos para obtener el diámetro anhidro de cada probeta (Figura 5D).

29

B

A

C

D

Figura 5. Obtención de masa y volumen de las muestras. Medición de longitud de la muestra (A); Pesado de la muestra (B); Secado de las muestras (C); Medición de diámetro de las muestras (D).

Una vez obtenidos los valores de masa y volumen en estado verde y anhidro se procedió a calcular el contenido de humedad, densidad básica, densidad verde, densidad anhidra, contracción e hinchamiento y punto de saturación de la fibra de la madera de cada una de las especies.

30

6.5.1 Contenido de humedad El contenido de humedad se obtuvo con la ecuación 2 (Moreschi, 2010).

𝐶𝐻 = ((𝑃𝑜 − 𝑃𝑓)/𝑃𝑓) ∗ 100 (Ec. 2) Donde: 

CH: Contenido de Humedad de la madera (%)



Po: Peso verde de la madera (g)



Pf: Peso anhidro de la madera (g)

6.5.2 Densidad La densidad se calculó con las ecuaciones 3 ,4 y 5 (Honorato, 2011).

Db=Po/Vv

(Ec. 3)

Donde: 

Db: Densidad básica (g cm-3)



Po: Peso anhidro (g)



Vv: Volumen verde (cm3)

Dv=Pv /Vv

(Ec. 4)

Donde: 

Dv: Densidad Verde (g cm-3)



Pv: Peso verde (g)



Vv: Volumen verde (cm3)

𝐷𝑜 = 𝑃𝑜/𝑉𝑜 (Ec. 5) Donde: 

Do: Densidad anhidra (g cm-3)



Po: Peso anhidro (g)



Vo: Volumen anhidro (cm3) 31

6.5.3 Contracción La contracción se obtuvo mediante la ecuación 6 (Honorato, 2011). Contracción

β=((Vv-Vf)/Vv)*100

(Ec. 6)

Donde: 

β= contracción en (%)



Vv= Volumen verde (cm3)



Vf= Volumen final menor a Vv (cm3)

6.5.4 Hinchamiento El hinchamiento se obtuvo mediante la ecuación 7 (Honorato, 2011).

α=((Vv-Vf)/Vf) *100

(Ec. 7)

Donde: 

α = Hinchamiento en (%)



Vv= Volumen verde (cm3)



Vf= Volumen final menor a Vv (cm3)

6.5.5 Punto de saturación de la fibra Se determinó con la ecuación 8 (Arellano, 2003).

𝑃𝑆𝐹 = (%𝛽𝑉𝑡)/𝐷𝑏 (Ec. 8) Donde: 

PSF: Punto de Saturación de la fibra.



%𝛽𝑉𝑡 =Contracción volumétrica total (%).



Db= Densidad Básica (g cm-3).

32

6.6 Características energéticas 6.6.1 Preparación del material para determinar el poder calorífico Se utilizaron ramas de 1 m de longitud y mayor a 5 cm diámetro de cada una de las especies, los cuales se cortaron en rodajas de 1.5 cm de grosor (Figura 6A). Para evaluar el poder calorífico de la madera, se cortaron probetas de 1.5 x 1.5 x 1.5 cm de cada una de las especies en la sierra cinta truper ® (Figura 6B). Posteriormente estas probetas se colocaron en una estufa de secado RIOSSA ® durante 24 horas a 103 ±2 °C para obtener el peso anhidro de cada probeta.

A

B

Figura 6. Preparación de material. Corte de rodajas (A); corte de probetas (B).

6.6.2 Poder calorífico Se determinó el poder calorífico de cada una de las especies de pino a partir de las probetas en estado anhidro. Esta prueba de realizó en un calorímetro de chaqueta plana Parr® (1341), unidad de ignición Parr® (2901), bomba calorimétrica Parr® (1108) y termómetro digital Parr® (6775), siguiendo la norma ASTM E 711-87 (2004).

33

B

A

C

D

Figura 7. Propiedades energéticas. Equipos para determinar el poder calorífico Parr® (A); Preparación de la muestra para su colocación en la bomba calorimétrica (B); Presurizado de la bomba calorimétrica (C); Ingreso de la bomba calorimétrica (D).

6.6.3 Preparación del material para análisis proximal Se utilizó la madera de las ramas de cada una de las especies para obtener la madera pulverizada, se astilló en una sierra de banco KNOVA ®, posteriormente se cribó en un tamiz #40 (Figura 8A) para homogenizar las partículas.

34

Se lavaron los crisoles y sus tapas para después secarlos en una mufla NOVATECH® (Figura 8B) a una temperatura de 500°C durante 15 minutos, posteriormente se enfriaron en un desecador durante una hora y al final se pesaron para obtener el peso anhidro de los crisoles.

B

A

Figura 8. Preparación de material. Tamizado de partículas (A); colocación de los crisoles sin muestras en la mufla para su secado (B).

6.6.4 Contenido de humedad El contenido de humedad se determinó bajo la norma ASTM E 871 – 82 (ASTM; 2004). Después de obtener el peso anhidro del crisol, se agregó un gramo de madera pulverizada dentro del crisol de porcelana y se pesó para obtener el peso inicial; posteriormente el crisol con la madera pulverizada se introdujo en la mufla NOVATECH® a 105°C durante dos horas. Después se retiraron de la mufla y se enfriaron en un desecador durante una hora y al final se pesaron para obtener el peso final. El contenido de humedad se determinó mediante la ecuación 8 (ASTM, 2004):

𝐶𝐻 = ((𝐴 − 𝐵)/𝐴) 𝑥100 (Ec. 8) 35

Donde: 

CH: Contenido de Humedad de la madera (%).



A: Peso de la madera en estado verde (g).



B: Peso de la madera en estado anhidro (g).

6.6.5 Contenido de volátiles El contenido de volátiles de determinó bajo la norma ASTM E 872 – 82 (ASTM, 1998). La mufla se calentó a 950°C; el crisol tapado y con el mismo material utilizado para determinar el contenido de humedad se colocó sobre la tapa de la mufla durante dos minutos, posteriormente de arrimó en el borde de la mufla durante tres minutos (Figura 9A) y finalmente se encerró dentro de la misma por siete minutos. Para retirar el crisol, primero se colocó en la tapa de la mufla (Figura 9B) durante tres minutos y posteriormente se colocó en el desecador (Figura 9C) durante una hora, se retiró la tapa y se pesó en la balanza analítica para obtener el peso final (Figura 9D).

El contenido de volátiles se determinó mediante la ecuación 9 (ASTM, 1998).

𝐶𝑉 = ((𝑃𝑜 − 𝑃𝑓)/𝑃𝑜) 𝑥100

(Ec. 9)

Donde: 

CV: Contenido de volátiles (%)



Po: Peso obtenido después de someterla a 105°C (g)



Pf: Peso obtenido después de someterla a 950° (g)

36

A B

C

D

Figura 9. Contenido de volátiles. Colocación de los crisoles dentro de la mufla (A); colocación de los crisoles en la tapa de la mufla para su retiro (B); crisoles en el desecador para el enfriamiento (C); crisoles en la balanza analítica (D).

6.6.6 Contenido de cenizas Se determinó bajo la norma ASTM D 1102 – 84 (ASTM, 2007). Se calentó la mufla a 750°C y se introdujo el crisol sin tapa (Figura 10A) pero con el mismo material utilizado para determinar el contenido de volátiles durante seis horas. Posteriormente, para retirar el crisol primero se colocó sobre la tapa de la mufla por tres minutos (Figura 10B y 10C), después se dejó enfriar en el desecador durante una hora (Figura 10D). Finalmente se retiró la tapa y se pesó el crisol.

37

El contenido de cenizas se determinó de acuerdo a la ecuación 10 (ASTM, 2007).

𝐶𝐶 = (𝑃𝑓/𝑃𝑜) 𝑥100

(Ec. 10)

Donde: 

CC: Contenido de cenizas (%)



Pf: Peso obtenido después de someterla a 750°C (g)



Po: Peso obtenido después de someterla a 105° (g)

A

B

C

D

Figura 10. Contenido de cenizas. Colocación de los crisoles dentro de la mufla a 750°C (A); retiro de los crisoles para colocarlo en la tapa de la mufla (B); crisoles en la tapa de la mufla (C); enfriamiento de los crisoles para el pesado posterior (D).

38

6.6.7 Carbono fijo El carbono fijo se obtuvo de la diferencia entre el contenido de volátiles (CV) y el contenido de cenizas (CC) de acuerdo a la norma ASTM E 870 – 82 (ASTM, 1998).

𝐶𝐹(%) = 100% − 𝐶𝑉 − 𝐶𝐶 Donde: 

CF: Carbono fijo (%)



CV: Contenido de volátiles (%)



CC: Contenido de cenizas (%)

39

(Ec. 11)

6.7 Análisis estadístico

En el análisis de datos se emplearon cinco tratamientos, los cuales fueron P. pseudostrobus, P. hartwegii, P. leiophylla, P. lawsonii y P. devoniana. Las variables evaluadas fueron las propiedades físicas con 40 y 50

repeticiones;

poder calorífico con nueve repeticiones y características energéticas con 5 repeticiones. Para evaluar las variaciones significativas en cada tratamiento se utilizó un diseño completamente al azar. Se realizó una prueba de comparación múltiple de medias mediante la prueba de Tukey a un nivel de significancia de α=0.05 con el paquete estadístico SAS® versión 9.8 (SAS institute Inc., 2002).

40

7 RESULTADOS Y DISCUSIONES 7.1 Propiedades físicas 7.1.1 Contenido de humedad En

el

contenido

de

humedad,

P.

pseudostrobus

(Cuadro

10)

resultó

estadísticamente superior a las demás especies, mientras que entre P. hartwegii P. leiophylla, P. lawsonii y P. devoniana no se encontraron diferencias significativas (Cuadro 10). Los contenidos de humedad obtenido en este estudio para las cinco especies son superiores al contenido de humedad de la madera de P. pseudostrobus (46%) y P. leiophylla (63%) (Lima, 2013). Boanza et al. (2001), evaluó el contenido de humedad a diferentes alturas del árbol del P. nigra, obtuvo una variación de 80-100%, concluyendo que tanto la altura como la proporción de albura y duramen influyen en la cantidad de humedad que contiene la madera. Por su parte, Getahun et al. (2014), determinaron el contenido de humedad del P. patula a lo largo del fuste, encontrando que la humedad en la base del árbol es superior (127.20%) comparado con la parte alta (105.69%) de la misma. En relación con otros estudios de importancia comercial, las cinco especies aquí descritas presentan un bajo contenido de humedad con respecto a especies como Swietenia macrophilla (148.00%), Cedrela odorata (184.31%), Enterolobium cyclocarpum (191.17%); aunque están en relación con otras especies como Licania platypus (71.23%), Terminalia amazonia (71.23%), Brosimum aliscastrum (68.67%), Misanteca pekii (63.83%); y superior a otras especies como Piscidia comunis (57.19%), Maclura tinctiria (51.25%) y Lonchocarpus hondurensis (47.64%) (Tamarit-Urias y Fuentes-Salinas, 2003). El alto contenido de humedad de las especies aquí estudiadas con relación a las maderas latifoliadas, se debe a que las maderas livianas por naturaleza son más porosas por lo que almacenan mayor cantidad de agua. A la vez, la albura contiene mayor cantidad de agua que el duramen debido a que es un elemento de conducción (Lima, 2013). Además, la cantidad de agua está limitada dentro de la madera por la cantidad de volumen vacío que contiene y los espacios no ocupados por las sustancias de la pared 41

celular, extractivos y componentes orgánicos (Tamarit-Urias y Fuentes-Salinas, 2003). Cuadro 3. Contenido de humedad de la madera de cinco especies de Pinos

Especies

Contenido de humedad %

Tukey

SD

N

Mínimo

Media

Máximo

P. pseudostrobus

57.236

113.234

139.772

A

13.199

50

P. hartwegii

48.695

80.688

116.379

B

11.429

50

P. leiophylla

59.428

81.655

134.334

B

7.896

50

P. lawsonii

53.588

74.561

104.903

B

6.852

40

P. devoniana

50.124

76.247

107.064

B

15.398

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

7.1.2 Densidad básica Con relación a la densidad básica de las cinco especies, se encontraron diferencias significativas entre P. pseudostrobus, P. lawsonii y P. devoniana (Cuadro3). P. devoniana presentó mayor densidad básica (0.572 g cm -3), mientras que la menor densidad fue en P. pseudostrobus (0.472 g cm-3). Tomando como referencia esta propiedad, de acuerdo a Peña y Rojas (2006), P. pseudostrobus se clasifica como madera ligera mientras que P. hartwegii, P. leiophylla, P. lawsonii y P. devoniana se catalogan como maderas semi ligeras. Además, la densidad básica obtenida de las cinco especies está dentro de la clasificación denominada como densidad media (0.39-0.56 g cm-3) (Fuente-Salinas, 1998). Los resultados obtenidos para cada especie se encuentran dentro de los valores reportados por Peña y Rojas (2006) para P. radiata (0.50 g cm-3), P. sylvestris (0.51 g cm-3), P. pinaster (0.53 g cm-3) y P. nigra (0.571 g cm-3). Sotomayor (2008) también registró densidades similares para P. pseudostrobus (0.54 g cm-3), P. teocote (0.52 g cm3),

P. patula (0.50 g cm-3), P. lawsonii (0.475 g cm-3), P. oocarpa (0.47 g cm-3), P.

leiophylla (0.435 g cm-3), y P. pseudostrobus var. oaxacana (0.55 g cm-3). Aunque los valores aquí reportados son superiores a los obtenidos por Lima (2013) para P. 42

montezumae (0.450 g cm-3), P. pseudostrobus (0.392 g cm-3) y P. leiophylla (0.332 g cm-3). La densidad básica de la madera depende del tamaño y la cantidad de los vasos, el, tamaño de la pared celular, diámetro de fibras y la composición química disponibles en una determinada especie (Zobel y Van Buijtenen, 1989). Además, la importancia de la densidad básica radica en que aporta buena información sobre la calidad y el rendimiento de la madera, ya que existe una gran relación entre esta propiedad y la mayoría de las propiedades físico-mecánicas (Gutiérrez y Plaza, 1967). Cuadro 4. Densidad básica de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Densidad básica g cm-3 Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

0.404

0.472

0.627

A

0.030

50

P. hartwegii

0.440

0.526

0.639

B

0.029

50

P. leiophylla

0.407

0.523

0.593

B

0.024

50

P. lawsonii

0.447

0.556

0.662

C

0.020

40

P. devoniana

0.486

0.572

0.672

D

0.034

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

7.1.3 Densidad básica por categoría diamétrica En la comparación de medias, la madera de P. lawsonii fue la única especie que no presentó diferencias significativas entre las diferentes categorías diamétricas (Cuadro 4), pero en términos absolutos presentó de forma lineal un incremento de la densidad básica conforme aumenta la categoría diamétrica. P. pseudostrobus, P. hartwegii, P. leiophylla y P. devoniana presentaron diferencias estadísticas pero no de forma homogénea en relación a la categoría diamétrica (Figura 11), es decir, el incremento de la densidad básica no se eleva conforme aumenta la categoría diamétrica a excepción de P. pseudostrobus aunque ésta no presentó diferencias significativas entre la categoría 25 y 35. P. leiophylla presentó una densidad 43

básica estadísticamente menor en la categoría 25 comparado con las otras categorías diamétricas de la misma especie. En términos absolutos, la densidad básica incrementa cuando el diámetro del árbol de cada especie es mayor (Figura 11). La variación de la densidad básica de la madera se debe a las diferencias genéticas entre árboles, las diferentes condiciones ambientales en las cuales crecen y las interacciones existentes entre ambos (Zobel y Talbert, 1988). Existe también una variación amplia dentro del árbol, de la madera juvenil a madera madura, es decir, de la médula hacia el exterior, así también como a diferentes alturas del mismo árbol (Ibarra y Manzo, 2014). Fernández-Golfín et al. (1995), evaluaron la densidad básica del P. radiata de 39 cm de diámetro, obteniendo un valor de 0.410 g cm-3. Este valor es inferior comparando con el promedio de la densidad básica de las cinco especies analizadas en la categoría diamétrica de 35 y 45 cm. El incremento del valor de la densidad básica en cada aumento de la categoría diamétrica concuerda con lo que obtuvo Figueroa (2007) para P. taeda, quien evaluó la variación de la densidad básica basado en el número de anillos de crecimiento, obteniendo en la madera con 9-10 anillos de crecimiento una densidad básica de 0.345 g cm -3, mientras que en la madera con 29-30 anillos de crecimiento la densidad básica incrementó a 0.470 g cm-3. Resultados similares obtuvo Weber (2005) en la evaluación de la densidad básica del P. taeda en diferentes diámetros, edades y secciones del árbol. En este estudio se resalta que cuando la edad/diámetro del árbol incrementa, la densidad básica también tiende a incrementar. Además, con respecto a las secciones transversales en arboles de 16 años la densidad básica incrementa desde la parte interna (0.399 g cm-3) hasta la parte externa (0.456 g cm-3).

44

Cuadro 5. Densidad básica por CD de cinco especies de Pinos.

CD

P.

P. hartwegii

P. leiophylla

P. lawsonii

P. devoniana

pseudostrobus 15

0.405 (0.029) A

0.488 (0.030) A

0.521 (0.025) A

0.512 (0.088) A

0.545 (0.078) A

25

0.474 (0.054) B

0.520 (0.049) B

0.489 (0.049) B

0.564 (0.080) A

0.542 (0.038) A

35

0.472 (0.070) B

0.547 (0.062) B

0.538 (0.022) A

0.612 (0.038) A

0.592 (0.060) B

45

0.495 (0.070) C

0.559 (0.054) C

0.532 (0.036) A

0.616 (0.125) A

0.613 (0.048) C

55

0.520 (0.063) D

0.544 (0.030) B

0.554 (0.031) C

N

50

50

50

40

40

N: Número de muestras; CD: Categoría Diamétrica. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

Variación de densidad de pinos 0.7

Densidad básica

0.6 0.5 P. pseudostrobus

0.4

P. hartwegii

0.3

P. leiophylla P. lawsonii

0.2

P. devoniana

0.1 0 CD 15

CD 25

CD 35

CD 45

CD 55

Categoría diamétrica

Figura 11. Variación de la densidad básica por CD de cinco especies de pinos.

45

7.1.4 Densidad verde Los valores de densidad verde obtenidos para estas cinco especies no presentaron diferencias significativas, aunque en términos absolutos P. devoniana (0.998 g cm-3) presentó mayor densidad verde, mientras que el P. leiophylla (0.944 g cm-3) y P. hartwegii (0.945 g cm-3) presentaron una densidad verde baja (Cuadro 5). Estos resultados concuerdan con la densidad verde reportada para otras especies como P. sylvestris (0.85-0.95 g cm-3), P. radiata (0.80-0.90 g cm-3) y P. pinaster (0.80-0.95 g cm-3) reportadas por Peña y Rojas (2006). En el estudio realizado por Rodríguez-Justino (2012) en Ixtlán de Juárez, se registró para P. pseudostrobus un promedio de 1.11 g cm-3 y para P. patula 1.14 g cm-3, ambos valores son superiores comparados con los resultados obtenidos en este estudio. Esta variación se atribuye a los diferentes componentes que afectan la estructura de la madera y por lo tanto su densidad, ya que el crecimiento de los árboles no solo es afectado por las característica de los sitios, sino también por la edad del árbol (Kollmann, 1959). Cuadro 6. Densidad verde de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Densidad verde g cm-3 Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

0.880

0.989

1.115

A

0.037

50

P. hartwegii

0.801

0.945

1.068

A

0.013

50

P. leiophylla

0.845

0.944

1.026

A

0.020

50

P. lawsonii

0.759

0.961

1.095

A

0.023

40

P. devoniana

0.862

0.998

1.184

A

0.031

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

7.1.5 Densidad anhidra En la densidad anhidra se encontraron diferencias significativas entre las cinco especies, P. devoniana (0.651%) presentó el valor más alto en cuanto a esta propiedad, mientras que el P. pseudostrobus (0.522%) presentó el valor más bajo 46

(Cuadro 6). Estos resultados son ligeramente superiores comparado con lo que obtuvo Rodríguez-Justino (2012) para P. patula y P. pseudostrobus, en donde registró una densidad anhidra de 0.50 y 0.47 g cm-3 respectivamente, pero son similares a los valores registrados por Prades et al. (2001), en la evaluación de propiedades físicas del P. pinaster, donde registró una densidad anhidra de 0.476 g cm-3. Por su parte Riesco y Díaz (2007) registraron la densidad anhidra del P. pinaster (0.466 g cm-3), P. radiata (0.381 g cm-3) y P. sylvestris (0.440 g cm-3), valores que son inferiores comparados con los resultados obtenidos en este estudio. La densidad anhidra varía en cada especie y en cada árbol por diversos factores como la calidad del sitio, clima, altitud, latitud, composición y el espaciamiento entre árboles en el bosque, mismas que provocan que la disponibilidad de humedad, luz, nutrientes, el efecto del viento y la temperatura influyan en el tamaño y espesor de la pared celular, la cantidad de espacios vacíos existentes en los lúmenes así como los extractivos y los materiales inorgánicos presentes en la madera que a la vez modifican la estructura de la madera (Tamarit-Urías y Fuentes-Salinas, 2003; León, 2010). Cuadro 7. Densidad anhidra de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Densidad anhidra g cm-3 Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

0.434

0.522

0.725

A

0.040

50

P. hartwegii

0.474

0.571

0.703

B

0.040

50

P. leiophylla

0.448

0.599

0.714

B

0.034

50

P. lawsonii

0.515

0.635

0.789

C

0.030

40

P. devoniana

0.549

0.651

0.788

D

0.039

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

47

7.1.6 Contracción Estadísticamente las contracciones más altas se encontraron en la madera de P. leiophylla (12.466%), P. lawsonii (12.434%) y P. devoniana (12.014%); mientras que P. hartwegii (9.741%) y P. pseudostrobus (9.449%) presentaron contracciones bajas (Cuadro 7). Las contracciones obtenidas a partir de estas especies son consistentes con los resultados obtenidos para otras especies como P. ayacahuite (13.64 %), P. douglasiana (12.18%), P. jeffreyi (11.15%), P. lambertiana (10.22%), P. lawsonii (11.31%), P. leiophylla (12.62%), P. ponderosa (10.42%) y P. teocote (13.84%) (Fuentes-Salinas, 1998). Similar es el resultado obtenido por Prades y Rubio (2001) para P. pinaster, en la que se registró 10.76% en cuanto a contracción volumétrica. Comparado la contracción que presentan estas especies con algunas latifoliadas, se puede apreciar que los valores son inferiores al del Q. cadicans (17.39%), Q. castanea (17.60%), Q. crassifolia (18.20%), Q. laurina (18.48%), Q. mexicana (18.16%) y Q. rugosa (18.92%) (De la Paz Pérez-Olvera y Dávalos-Sotelo, 2008). Esto concuerda con lo que afirma Kollman (1959) que las maderas con mayor densidad presentan mayor contracción volumétrica. El porcentaje de contracción de cada especie depende de la cantidad de humedad que desprende la madera, esto a su vez está influenciado por el contenido de celulosa, elementos de conducción, densidad, espesor de la pared celular y la proporción de madera temprana y tardía (Sekhar y Rajput, 1967). Cuadro 8. Contracción de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Contracción % Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

4.638

9.449

14.671

A

1.107

50

P. hartwegii

4.471

9.741

10.670

A

1.454

50

P. leiophylla

8.953

12.466

17.525

B

1.224

50

P. lawsonii

6.812

12.434

16.658

B

1.427

40

P. devoniana

6.477

12.014

18.828

B

0.763

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

48

7.1.7 Hinchamiento P. pseudostrobus (10.528%) y P. hartwegii (8.480%) presentaron coeficiente de hinchamiento bajo, mientras que P. leiophylla (14.423%), P. lawsonii (14.332%) y P. devoniana (13.865%) presentaron hinchamiento mayor (Cuadro 8). Estos resultados están en relación con lo que obtuvieron Guler et al. (2007), para la madera de P. nigra en la que obtuvieron en promedio de 11.5% de hinchamiento volumétrico. Por su parte, Ozkaya (2013) reportó un hinchamiento de 16.679% para la madera de P. brutia. Cuadro 9. Hinchamiento de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Hinchamiento % Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

4.887

10.528

17.260

A

1.495

50

P. hartwegii

4.683

8.480

12.089

A

1.703

50

P. leiophylla

9.834

14.423

21.287

B

1.682

50

P. lawsonii

7.298

14.332

20.173

B

1.823

40

P. devoniana

6.952

13.865

24.281

B

1.156

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

7.1.8 Punto de saturación de la fibra Los resultados obtenidos del punto de saturación de la fibra demuestran que no existen diferencias significativas entre las cinco especies aunque P. leiophylla (23.826%) resultó con el valor más alto en cuanto a esta propiedad y P. pseudostrobus (19.980%) presentó el valor más bajo (Cuadro 9). Estos resultados son ligeramente menores a los reportados por Castellanos (2015) para P. douglasiana (25.00%), P. michoacana (28.00%), P. pringlei (23.00%), P. coultieri (20.25%), P. jeffreyii (26.00%), P. lambertiana (26.40%), P. lawsonii (26.00%), P. leiophylla (32.56 %), P. montezumae (36.00%), P. patula (27.60%), P. pseudostrobus (27.60%) y P. rudis (28.70%). En cuanto a los pinos de gran 49

importancia

comercial

en

España,

Vignote-Peña

(2014)

obtuvo

valores

ligeramente superiores en la madera de P. sylvestris (36%), P. nigra (33%), P. radiata (30-34%), P. pinaster (31.3%), P. halepensis (32%), P. pinea (30%), P. canariensis (24%). Fuentes (2000), registró resultados similares al estudio anterior para P. montezumae (29.72%) y P. ponderosa (30.40%), los cuales son valores superiores comparado con los resultados de este estudio. Como menciona Tamarit-Urias y Fuentes-Salinas (2003), el porcentaje del punto de saturación de la fibra disminuye cuando incrementa el valor de la densidad básica. Esta variación se debe por la presencia, cantidad, tamaño y tipo de extractivos que contiene la madera ya que estos ocupan sitios dentro de la pared celular lo cual limita la atracción entre las moléculas de agua y la madera, por lo que la madera con alto contenido de extracticos tienen generalmente un punto de saturación de la fibra relativamente bajo (Panshin y Dezeeuw, 1980). Cuadro 10. Punto de saturación de la fibra de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Punto de saturación de la fibra % Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

11.337

19.980

25.264

A

1.495

50

P. hartwegii

14.818

20.756

21.075

A

1.703

50

P. leiophylla

18.589

23.826

33.572

A

1.682

50

P. lawsonii

13.131

22.783

30.287

A

1.823

40

P. devoniana

12.688

21.256

41.208

A

1.156

40

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

50

6.2 Características dendroenergéticas 6.2.1 Poder calorífico La madera de P. leiophylla presentó un alto poder calorífico (22.069 MJ Kg-1) (Cuadro 12), P. lawsonii presentó el valor más bajo para esta propiedad (18.826 MJ Kg-1), mientras que entre P. pseudostrobus y P. hartwegii no se encontraron diferencias significativas (Cuadro 12). El poder calorífico obtenido para las cinco especies está en relación con lo que presenta Lima (2013) para P. montezumae (19.629 MJ Kg-1), P. pseudostrobus (17.882 MJ Kg-1) y P. leiophylla (18.599 MJ Kg-1). Brito y Barrichelo (1978) obtuvieron resultados similares en la madera de P. strobus (22.112 MJ Kg-1) P. ponderosa (20.919 MJ Kg-1), P. elliottii (22.363 MJ Kg1)

y P. sylvestris (19.978 MJ Kg-1); Peña y Rojas (2006) reportaron para P. pinea

(20.171 MJ Kg-1), P. halepensis (20.371 MJ Kg-1) y P. pinaster (20.668 MJ Kg-1). Los resultados obtenidos de este estudio son superiores al poder calorífico de la madera de Alchornea latifolia (16.479 MJ Kg-1), Bursera simaruba (14.72 MJ Kg-1), Croton draco (15.33 MJ Kg-1), Cupania dentada (14.943 MJ Kg-1), Glicirida sepium (16.11 MJ Kg-1) y la Trema micrantha (16.068 MJ Kg-1), todas estas especies pertenecientes al grupo de latifoliadas (Moreno y Garay, 1989). En el estudio realizado por Apolinar-Hidalgo et al. (2017), se evaluó el poder calorífico de las ramas de Acacia pennatula (18.54 MJ Kg-1) y Trema micrantha (17.75 MJ Kg-1), ambos valores ligeramente inferiores comparado con el resultado obtenido en este estudio, a excepción del P. lawsonii. De acuerdo con Lima (2013), el poder calorífico de la leña en general, pellets y las astillas están entre 18.81-22.154 MJ Kg-1 (Cuadro 11). Entre más agua contenga la madera, su poder calorífico se reduce debido a que la energía calorífica se invierte en evaporar el agua que contiene la madera (Peña y Rojas, 2006). Jara (1989), menciona que el poder calorífico de la madera, además de la humedad, está muy influenciado por la constitución química, principalmente la lignina y los extraíbles que contiene la madera.

51

Cuadro 11. Poder calorífico de diferentes fuentes de energía.

Materiales

Poder calorífico (MJ Kg-1)

Pinos de este estudio

18.826-22.069

Leña, pellets y astillas

18.81-22.154

Carbón vegetal

30.09-32.604

Bioetanol y Bioaceite

40.546-43.89

Biogás

Variable

Fuente: Lima (2013) Cuadro 12. Poder calorífico de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Poder calorífico (MJ KG-1) Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

21.287

21.531

21.711

A

0.182

9

P. hartwegii

20.558

21.395

21.678

A

0.332

9

P. leiophylla

21.795

22.069

22.418

B

0.222

9

P. lawsonii

17.704

18.826

19.001

C

0.106

9

P. devoniana

20.987

21.752

22.243

D

0.348

9

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

6.2.2 Contenido de humedad El contenido de humedad de la madera fue superior en P. hartwegii (1.282%) y P. leiophylla (1.252%) comparado con las especies de P. pseudostrobus (3.064%), P. lawsonii (2.797%) y P. devoniana (3.284%) que presentaron un contenido de humedad bajo (Cuadro 13). De acuerdo a la FAO (1956, 1983), cuando el contenido de humedad de la madera es elevado, disminuye el poder calorífico del combustible y por consecuencia la cantidad de leña a consumir es mayor (Cuadro 14).

52

Cuadro 13. Contenido de humedad de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Contenido de humedad (%) Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

2.220

3.064

3.394

A

0.500

5

P. hartwegii

3.807

4.190

4.500

B

0.333

5

P. leiophylla

2.259

4.282

3.604

A

0.179

5

P. lawsonii

2.214

2.797

3.021

A

0.331

5

P. devoniana

4.096

3.284

4.537

B

0.579

5

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

Cuadro 14. Variación del valor de combustión con respecto a la humedad.

CONTENIDO DE

TEMPERATURA DE

CONSUMO DE LEÑA

HUMEDAD (%)

COMBUSTION °C

(Kg)

0

1200

0.77

10

1150

0.87

20

1100

1.00

50

1040

1.32

40

960

1.67

50

870

2.20

Fuente: FAO (1956)

6.2.3 Material volátil El material volátil de la madera de las especies estudiadas no presentó diferencias significativas entre especies. Sin embargo, en términos absolutos en P. hartwegii y P. pseudostrobus se encontró mayor contenido de material volátil, mientras que de la madera de P. lawsonii, P. leiophylla y P. devoniana se obtuvo menor cantidad de material volátil (Cuadro 15). El valor obtenido para cada especie se encuentra dentro del rango proporcionado por otros estudios: Apolinar-Hidalgo et al. (2017), 53

obtuvo 86.56 % de material volátil de las ramas del Acacia pennatula Schtdl & cham y 82.90% de la Trema micrantha. Por su parte, Silva et al. (2014), obtuvo 82.90% de materia volátil en Eucalyptus grandis, 75.33% en Acacia mearnsii, 78.98% en Mimosa scabrella y 79.14% en Ateleia glazioviana. El combustible que presenta mucha materia volátil se enciende fácilmente y por consecuencia genera mucho humo, por el contrario es difícil de encenderse cuando presenta menor materia volátil aunque la combustión es muy limpia (FAO, 1983). Cuadro 15. Contenido de volátiles de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Contenido volátiles (%) Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

85.283

86.035

86.770

A

0.560

5

P. hartwegii

84.398

86.118

87.769

A

1.290

5

P. leiophylla

83.512

84.607

86.874

A

1.202

5

P. lawsonii

83.057

84.566

86.046

A

1.149

5

P. devoniana

83.373

84.963

86.365

A

1.335

5

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

6.2.4

Contenido de cenizas

En el cuadro 16 se observa que P. hartwegii presentó mayor contenido de cenizas (0.212%), mientras que P. devoniana presentó menor contenido (0.164%) pero sin presentar diferencias significativas. Estos resultados están en relación con lo que obtuvo Jovanovski y Fernández (1998) 0.19% en P. ponderosa, pero están ligeramente por debajo de los valores presentado por Brito y Barrichelo (1978) para Eucalyptus grandis (0.31%), E. saligma (0.41%), E. camaldulensis (0.30%). Lima (2013) obtuvo un contenido de cenizas para P. pseudostrobus (0.39%), P. leiophylla (0.68%) y P. montezumae (0.30%). El contenido de ceniza en el presente estudio es inferior comparado con el contenido de cenizas que obtuvo Martínez-Pérez et al. (2012), a partir de la corteza de Citrus aurantifolia (8.24%) y Psidium guajava (5.76%). Cuando el contenido de cenizas de la madera es 54

elevado puede afectar el equipo de combustión y a los usuarios del sector residencial debido al elevado costo de mantenimiento y limpieza que implica (Correa-Méndez et al., 2014). Cuadro 16. Contenido de cenizas de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Contenido de cenizas (%) Mínimo

Media

Tukey

SD

N

Máximo

P. pseudostrobus

0.110

0.176

0.253

A

0.056

5

P. hartwegii

0.144

0.212

0.289

A

0.064

5

P. leiophylla

0.132

0.169

0.204

A

0.011

5

P. lawsonii

0.142

0.166

0.200

A

0.027

5

P. devoniana

0.157

0.164

0.186

A

0.030

5

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas indican igualdad estadística (P≥0.05).

6.2.5

Carbono fijo

Los valores para el carbono fijo, P. leiophylla y P. lawsonii fueron superiores (15.222% y 15.266%), presentando cantidades similares ambas especies. Entre P. pseudostrobus y P. hartwegii se obtuvieron los valores más bajos (13.788% y 13.669%), mientras que P. devoniana arrojó 14.871 % de carbono fijo (Cuadro 17). Estos valores están en relación con los valores obtenidos por Brito y Barrichelo (1978) de la madera de E. tereticornis (13.9%), E. resinífera (14.5%), E. tesselaris (14.8%); comparado con el E. cloeziana (24.3%), los valores obtenidos en este estudio son menores en relación a esta especie. Por su parte, Ruiz-Aquino et al. (2015), obtuvo a partir del Q. laurina 14.5% y 14.9% de carbono fijo en madera de albura y duramen respectivamente, mientras que para el Q. crassifolia obtuvo 14.6% y 17.5% en el mismo orden.

55

Cuadro 17. Carbono fijo de la madera de cinco especies de Pinos.

Especies

Carbono fijo (%)

Tukey

SD

N

Mínimo

Media

Máximo

P. pseudostrobus

13.0377

13.7881

14.5204

A

0.5781

5

P. hartwegii

12.0857

13.6692

15.4128

A

0.2845

5

P. leiophylla

12.9928

15.2228

16.3533

A

1.2074

5

P. lawsonii

13.8047

15.2665

16.7937

A

1.1505

5

P. devoniana

13.4690

14.8718

16.4694

A

1.3256

5

N: número de repeticiones; S D: desviación estándar. Letras iguales en el sentido de las filas significan indican igualdad estadística (P≥0.05).

56

8 CONCLUSIONES La madera de las cinco especies de pinos presentó una densidad básica clasificada como media, la cual varía de menor a mayor conforme incrementa el diámetro del fuste del árbol. De acuerdo a la densidad básica, la madera de las especies aquí estudiadas puede utilizarse para elementos estructurales como vigas, muros, postes, columnas y armaduras; construcción en interiores y exteriores como escaleras, marcos, revestimientos y lambrín, ya que los valores presentados por estas especies están dentro de los intervalos requeridos. La madera de P. hartwegii, P. leiophylla, P. lawsonii y P. devoniana cumplen con los intervalos de densidad básica que demanda la construcción de pisos de madera. El poder calorífico de la madera de estas especies son adecuadas para ser utilizadas como combustible cuando se encuentran en estado seco, por lo que es necesario llevar tratamientos de presecado antes de ser utilizados como leña debido a que la humedad reduce el poder calorífico de la misma, siendo P. leiophylla la mejor opción para utilizarlo como combustible por la alta cantidad de energía que desprende durante su combustión y debido a las características morfológicas del árbol de esta especie y las ramificaciones que presenta. Las especies del presente estudio mostraron contenidos de cenizas bajos, por lo que pueden ser utilizados en calderas o quemadores debido a los bajos costos de mantenimiento que implicarían. En cuanto al contenido de volátiles, estas especies presentaron valores superiores comparados con algunas latifoliadas, razón por la cual se deben tener precauciones para su uso como combustibles en espacios cerrados por la cantidad de humo que podrían generar.

57

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