El término madera tonal hace referencia a variedades específicas de madera que se utilizan para instrumentos de viento o de cuerda acústicos. La palabra implica que ciertas especies presentan cualidades que mejoran las propiedades acústicas de los instrumentos, pero siempre se han tenido en cuenta otras propiedades de la madera, como la estética y la disponibilidad, a la hora de seleccionar la madera para los instrumentos musicales. Según el Diccionario enciclopédico de términos luteranos de Mottola , la madera tonal es:
Madera que se utiliza para fabricar instrumentos musicales de cuerda. El término se utiliza a menudo para indicar las especies de madera que son adecuadas para instrumentos musicales de cuerda y, por exclusión, las que no lo son. Pero la lista de especies que generalmente se consideran maderas tonales cambia constantemente y ha cambiado constantemente a lo largo de la historia. [1]
Como generalización aproximada, se puede decir que las maderas blandas rígidas pero ligeras (es decir, de árboles coníferos) son las preferidas para las tablas sonoras o superficies similares a las tablas sonoras que transmiten las vibraciones de las cuerdas al aire ambiente. Las maderas duras (es decir, de árboles de hoja caduca) son las preferidas para el cuerpo o elemento de encuadre de un instrumento. Las maderas utilizadas para instrumentos de viento de madera incluyen el palo negro africano ( Dalbergia melanoxylon ), también conocido como granadilla, utilizado en clarinetes y oboes modernos. Los fagotes suelen estar hechos de arce, especialmente arce noruego ( Acer platanoides ) . Las flautas de madera, las flautas dulces y los instrumentos del período barroco y clásico pueden estar hechos de varias maderas duras, como el peral ( especie Pyrus ), el boj ( especie Buxus ) o el ébano ( especie Diospyros ).
Algunas de las propiedades mecánicas de las maderas tonales más comunes, clasificadas por densidad. Véase también Propiedades físicas de la madera .
Se agregaron fibra de carbono/epoxi, vidrio, aluminio y acero para comparación, ya que a veces se utilizan en instrumentos musicales.
La densidad se mide con un contenido de humedad del 12% de la madera, es decir, aire a 70 °F y 65% de humedad relativa. [8] La mayoría de los luthiers profesionales construirán con un contenido de humedad del 8% (45% de humedad relativa), y dicha madera pesaría menos en promedio que lo informado aquí, ya que contiene menos agua.
Los datos provienen de la base de datos Wood, [9] excepto 𝜈 LR , el coeficiente de Poisson , que proviene del Laboratorio de Productos Forestales, Servicio Forestal de los Estados Unidos, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. [10] El coeficiente que se muestra aquí es para la deformación a lo largo del eje radial causada por la tensión a lo largo del eje longitudinal.
El porcentaje de volumen de contracción que se muestra aquí es la cantidad de contracción en las tres dimensiones a medida que la madera pasa de verde a seca en horno. Esto se puede utilizar como un indicador relativo de cuánto cambiará la madera seca a medida que cambia la humedad, a veces denominado "estabilidad" del instrumento. Sin embargo, la estabilidad de la afinación se debe principalmente a la contracción longitudinal del mástil, que normalmente es solo de alrededor del 0,1 % al 0,2 % de verde a seco. [11] La contracción de volumen se debe principalmente a la contracción radial y tangencial. En el caso de un mástil (aserrado en cuartos), la contracción radial afecta el grosor del mástil y la contracción tangencial afecta el ancho del mástil. Dadas las dimensiones involucradas, esta contracción debería ser prácticamente imperceptible. La contracción de la longitud del mástil, como porcentaje, es bastante menor, pero dada la dimensión, es suficiente para afectar el tono de las cuerdas.
El coeficiente de radiación sonora se define [12] como:
donde es el módulo de flexión en pascales (es decir, el número de la tabla multiplicado por 10 9 ), y ρ es la densidad en kg/m 3 , como en la tabla.
De esto se desprende que el volumen de la tapa de un instrumento de cuerda aumenta con la rigidez y disminuye con la densidad. Las tapas de madera más ruidosas, como la pícea de Sitka, son ligeras y rígidas, pero mantienen la resistencia necesaria. Las maderas más densas, como el arce duro, que se suele utilizar para los mástiles, son más fuertes pero no tan ruidosas (R = 6 frente a 12).
Cuando se utiliza madera como tapa de un instrumento acústico, se puede describir mediante la teoría de placas y las vibraciones de las placas . La rigidez flexural de una placa isotrópica es:
donde es el módulo de flexión del material, es el espesor de la placa y es el coeficiente de Poisson del material. La rigidez de la placa tiene unidades de Pascal·m 3 (equivalente a N·m), ya que se refiere al momento por unidad de longitud por unidad de curvatura, y no al momento total. Por supuesto, la madera no es isótropa , es ortotrópica , por lo que esta ecuación describe la rigidez en una orientación. Por ejemplo, si usamos 𝜈LR, entonces obtenemos la rigidez al doblarse en el eje longitudinal (con la veta), como sería habitual para la tapa de un instrumento. Esto es típicamente de 10 a 20 veces la rigidez transversal a la veta para la mayoría de las especies.
El valor que se muestra en la tabla se calculó utilizando esta fórmula y un espesor de 3,0 mm = 0,118″, o un poco menos de 1/8".
Cuando se utiliza madera como mástil de un instrumento, se puede describir mediante la teoría de vigas . La rigidez flexional de una viga (definida como ) varía a lo largo de la longitud en función de x, como se muestra en la siguiente ecuación:
donde es el módulo de flexión del material, es el segundo momento del área (en m 4 ), es el desplazamiento transversal de la viga en x , y es el momento de flexión en x . La rigidez a la flexión de una viga tiene unidades de Pascal·m 4 (equivalente a N·m²).
La cantidad de deflexión en el extremo de una viga en voladizo es:
donde es la carga puntual en el extremo y es la longitud. Por lo tanto, la deflexión es inversamente proporcional a . Dados dos cuellos de la misma forma y dimensiones, se convierte en una constante y la deflexión se vuelve inversamente proporcional a ; en resumen, cuanto mayor sea este número para una especie de madera dada, menos se deformará un cuello bajo una fuerza dada (es decir, de las cuerdas).
Lea más sobre las propiedades mecánicas de la madera para guitarras. [13]
Además de las diferencias percibidas en las propiedades acústicas, un luthier puede utilizar una madera tonal debido a:
Muchas maderas tonales proceden de fuentes sostenibles a través de distribuidores especializados. La pícea, por ejemplo, es muy común, pero las piezas grandes con veta uniforme representan una pequeña proporción del suministro total y pueden ser caras. Algunas maderas tonales son especialmente difíciles de encontrar en el mercado abierto, y los fabricantes de instrumentos a pequeña escala suelen recurrir a la recuperación, [14] [15] por ejemplo, de trampas para salmón en desuso en Alaska, varias construcciones antiguas en el noroeste del Pacífico de EE. UU., de árboles derribados o de extracciones especialmente permitidas en áreas de conservación donde la tala generalmente no está permitida. [16] Los fabricantes de instrumentos para el mercado masivo han comenzado a utilizar maderas asiáticas y africanas, como la bubinga ( especie Guibourtia ) y el wengué ( Millittia laurentii ), como alternativas económicas a las maderas tonales tradicionales.
El valle de Fiemme , en los Alpes del norte de Italia, ha servido durante mucho tiempo como fuente de abeto de alta calidad para instrumentos musicales, [17] desde los violines de Antonio Stradivari hasta las tablas de resonancia de piano del fabricante contemporáneo Fazioli .
Las opciones de madera tonal varían mucho entre los distintos tipos de instrumentos. Los fabricantes de guitarras generalmente prefieren la madera aserrada en cuartos porque proporciona mayor rigidez y estabilidad dimensional. Las maderas blandas, como la pícea, se pueden partir en lugar de aserrar en tablas para que la superficie de la tabla siga la veta tanto como sea posible, lo que limita el desgaste .
Para la mayoría de las aplicaciones, la madera debe secarse antes de su uso, ya sea al aire o en hornos. [18] Algunos luthiers prefieren secarla durante varios años. La madera para instrumentos se suele utilizar con un contenido de humedad del 8 % (que está en equilibrio con el aire a una humedad relativa del 45 %). Esto es más seco que lo que se produce habitualmente en los hornos, que es un contenido de humedad del 12 % (65 % de humedad relativa). Si un instrumento se mantiene a una humedad significativamente inferior a la que tenía cuando fue construido, puede agrietarse. Por lo tanto, los instrumentos valiosos deben guardarse en entornos controlados para evitar el agrietamiento, especialmente el agrietamiento de la tapa.
Algunos fabricantes de guitarras someten la madera a un proceso de enrarecimiento , que imita el proceso de envejecimiento natural de las maderas tonales. La torrefacción también se utiliza con este fin, pero a menudo cambia las propiedades cosméticas de la madera. Los constructores de guitarras que utilizan tapas armónicas torrefactadas afirman que el sonido mejora, similar al de un instrumento envejecido. Las maderas blandas como el abeto, el cedro y la secuoya, que se utilizan habitualmente para las tapas armónicas de las guitarras, son más fáciles de torrefactar que las maderas duras, como el arce.
En guitarras económicas, es cada vez más común utilizar un producto llamado "Roseacer" para el diapasón, que imita el palo rosa, pero en realidad es un arce modificado térmicamente .
Los mástiles de arce "tostado" son cada vez más populares, ya que los fabricantes afirman que aumentan la rigidez y la estabilidad en condiciones cambiantes (calor y humedad). Sin embargo, aunque las pruebas de ingeniería del método ThermoWood indicaron una mayor resistencia a la humedad, también mostraron una reducción significativa de la resistencia (punto de rotura final), mientras que la rigidez (módulo de flexión) permaneció igual o se redujo ligeramente. [19] [20] Aunque la reducción de la resistencia se puede controlar reduciendo la temperatura del proceso, el fabricante recomienda no utilizar su producto para fines estructurales. Sin embargo, tal vez sea posible compensar esta pérdida de resistencia en las guitarras utilizando refuerzos de fibra de carbono en los mástiles y un mayor refuerzo en las tapas.
