Tonewood se refiere a variedades de madera específicas utilizadas para instrumentos de viento o de cuerda acústicos. La palabra implica que ciertas especies exhiben cualidades que mejoran las propiedades acústicas de los instrumentos, pero otras propiedades de la madera, como la estética y la disponibilidad, siempre se han considerado en la selección de madera para instrumentos musicales. Según el Diccionario ciclopédico 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 especies de madera que son aptas para instrumentos musicales de cuerda y, por exclusión, aquellas que no lo son. Pero la lista de especies generalmente consideradas 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 coníferas) son las preferidas para las tapas armónicas o la superficie similar a una tapa armónica que transmite las vibraciones de las cuerdas al aire ambiente. Se prefieren las maderas duras (es decir, de árboles de hoja caduca) para el cuerpo o elemento estructural de un instrumento. Las maderas utilizadas para instrumentos de viento incluyen el palo negro africano ( Dalbergia melanoxylon ), también conocida como granadilla, utilizada en los clarinetes y oboes modernos. Los fagotes suelen estar fabricados de arce, especialmente de arce noruego ( Acer platanoides ) . Las flautas de madera, las flautas dulces y los instrumentos de época barroca y clásica pueden estar hechos de diversas maderas duras, como pera ( especie Pyrus ), boj ( especie Buxus ) o ébano ( especie Diospyros ).
Algunas de las propiedades mecánicas de las maderas tonales comunes, clasificadas por densidad. Véase también Propiedades físicas de la madera .
Se agregaron fibra de carbono/epoxi, vidrio, aluminio y acero para comparar, ya que a veces se usan 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 que se informa aquí, ya que contiene menos agua.
Los datos provienen de Wood Database, [9] excepto 𝜈 LR , relación de Poisson , que proviene del Forest Product Laboratory, Servicio Forestal de los Estados Unidos, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. [10] La relación 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, lo que a veces se denomina "estabilidad" del instrumento. Sin embargo, la estabilidad de la afinación se debe principalmente a la contracción longitudinal del mástil, que normalmente es sólo alrededor del 0,1% al 0,2% de verde a seco. [11] La contracción del volumen se debe principalmente a la contracción radial y tangencial. En el caso de un cuello (aserrado en cuartos), la contracción radial afecta el grosor del cuello y la contracción tangencial afecta el ancho del cuello. Dadas las dimensiones involucradas, esta contracción debería ser prácticamente imperceptible. La contracción de la longitud del mástil, como porcentaje, es bastante menor, pero dadas las dimensiones, 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 puede ver que el volumen de la parte superior de un instrumento de cuerda aumenta con la rigidez y disminuye con la densidad. Las tapas de madera más ruidosas, como la de abeto de Sitka, son ligeras y rígidas, manteniendo al mismo tiempo la resistencia necesaria. Las maderas más densas, por ejemplo el arce duro, que suele utilizarse 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 utilizando la teoría de las placas y las vibraciones de las placas . La rigidez a la flexión de una placa isotrópica es:
donde es el módulo de flexión del material, es el espesor de la placa y es el índice 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 isotrópica , es ortotrópica , por lo que esta ecuación describe la rigidez en una orientación. Por ejemplo, si usamos 𝜈LR, obtenemos la rigidez al doblarse en el eje longitudinal (con la fibra), como sería habitual en la parte superior de un instrumento. Esto suele ser de 10 a 20 veces la rigidez a través de la fibra 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 utilizando la teoría de la viga . La rigidez a la flexión de una viga (definida como ) varía a lo largo de su longitud en función de x, como se muestra en la siguiente ecuación:
donde es el módulo de flexión del material, es el segundo momento de área (en m 4 ), es el desplazamiento transversal de la viga en x y es el momento flector en x . La rigidez a flexión de la 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. Entonces la deflexión es inversamente proporcional a . Dados dos cuellos de la misma forma y dimensiones, se vuelve constante y la deflexión se vuelve inversamente proporcional a ; en resumen, cuanto mayor sea este número para una especie de madera determinada, menos se desviará un cuello bajo una fuerza determinada (es decir, de las cuerdas). .
Lea más sobre propiedades mecánicas en Madera para Guitarras. [13]
Además de las diferencias percibidas en las propiedades acústicas, un luthier puede utilizar una madera tonal por:
Muchas maderas tonales proceden de fuentes sostenibles a través de distribuidores especializados. La picea, por ejemplo, es muy común, pero los trozos grandes con veta uniforme representan una pequeña proporción del suministro total y pueden ser costosos. Algunas maderas tonales son particularmente difíciles de encontrar en el mercado abierto, y los fabricantes de instrumentos de pequeña escala a menudo recurren a la recuperación, [14] [15] por ejemplo, de trampas para salmón en desuso en Alaska, de varias construcciones antiguas en el noroeste del Pacífico de EE. UU., de árboles que han sido derribados, o de remociones especialmente permitidas en áreas de conservación donde generalmente no se permite la tala. [16] Los fabricantes de instrumentos de mercado masivo han comenzado a utilizar maderas asiáticas y africanas, como Bubinga ( especie de Guibourtia ) y Wenge ( Millettia 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] que van desde los violines de Antonio Stradivari hasta las cajas armónicas de piano del fabricante contemporáneo Fazioli .
Las opciones de madera tonal varían mucho entre los diferentes 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 el abeto, se pueden partir en lugar de serrar en tablas para que la superficie de la tabla siga la veta tanto como sea posible, limitando así el descentramiento .
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 un mayor condimento durante varios años. La madera para instrumentos se utiliza normalmente con un contenido de humedad del 8% (que está en equilibrio con el aire con una humedad relativa del 45%). Es más seco que lo que normalmente producen los hornos, que tiene un contenido de humedad del 12% (65% de humedad relativa). Si un instrumento se mantiene a una humedad significativamente más baja que aquella con la que fue construido, puede agrietarse. Por lo tanto, los instrumentos valiosos deben estar contenidos en ambientes controlados para evitar grietas, especialmente grietas en la parte superior.
Algunos fabricantes de guitarras someten la madera a un proceso de rarefacción , que imita el proceso de envejecimiento natural de las maderas tonales. La torrefacción también se utiliza para este fin, pero a menudo cambia las propiedades cosméticas de la madera. Los constructores de guitarras que utilizan tapas armónicas torrefactadas afirman que tienen un tono mejorado, similar al de un instrumento antiguo. Las maderas blandas como el abeto, el cedro y la secoya, que se utilizan habitualmente para las tapas armónicas de las guitarras, son más fáciles de torrefizar 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 palisandro, pero en realidad es un arce modificado térmicamente .
Los mástiles de arce "tostados" son cada vez más populares a medida que los fabricantes afirman una mayor rigidez y estabilidad en condiciones cambiantes (calor y humedad). Sin embargo, si bien las pruebas de ingeniería del método ThermoWood indicaron una mayor resistencia a la humedad, también mostraron una reducción significativa en 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 con 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.
