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Capitulo 2

CONSUMO DE ENERGIA

 

2.1 Energía consumida por la industria

En comparación con otras industrias, la de la madera y sus derivados no se considera como una industria de empleo intensivo de energía y, como puede verse por el Cuadro 1, consume unos 7,34 mtep (millones de toneladas de equivalente en petróleo) de energía en los países de la OCDE durante el año 1983, lo que representa aproximadamente el 0,3 por ciento de la demanda de energía primaria de esos países.

Cuadro 1:Consumo de energía en los países de la OCDE (1983)
 
 
Electricidad
(Mtep) 
Petróleo
(Mtep)
Gas
(Mtep)
Combustibles
sólidos
(Mtep)
Total
(Mtep)
%
CONSUMO TOTAL
que comprende:
395
1362
491
280
2580
100
TOTAL INDUSTRIAL
166
246
202
208
822
33
con inclusion de Hierro y acero
20
9
20
92
141
6
Productos quimicos
34
131
57
14
236
9
Fertilizantes 
-
112
10
-
122
5
Alimentos y tabaco
10
15
16
6
47
2
Pasta, papel e imprenta 1/
18
15
14
12
59
2
Madera y sus derivados 1/
3
2
1
1
7
0,3

1/ No comprende la energía obtenida de residuos de fábrica
Fuente: (50)

Sin embargo, a escala nacional la proporción de energía consumida en la industria de la madera y sus derivados en relación con la industria en su conjunto, variará según el grado de su importancia en la economía nacional, según se indica en el Cuadro 2. En los países nórdicos, donde la primera industria, incluida la de pasta y papel, es considerada como uno de los principales fabricantes de su sector industrial, representa un 15 por ciento (101) de la aportación energética a la industria fabril, y en el caso de Finlandia su industria forestal representa un 46 por ciento (101).

Cuadro 2: Consumo de energía adquirida por la industria de la madera
 
  País
 
 

 
Consumo de energía adquirida
Total Industial 
(Mtep)

 
Industria de la madera y sus derivados
(Mtep)
(%)
Austria
5,98
0,12
2,0
Canadá
50,58
0,66
1,3
Finlandia
9,16
0,47
5,1
Francia
46,10
0,32
0,7
Alemania Occ.
67,14
0,60
0,9
Noruega
7,01
0,22
3,1
Portugal
3,85
0,10
2,6
España
19,82
0,18
0,9
Suecia
11,90
0,67
5,6
EEUU
338,45
2,98
0,9
Total OCDE
822
7,35
0,9

Fuente: (50)
 

2.2 Suministro de energía

Por lo general, la energía suministrada a las industrias mecánicas forestales comprende la energía eléctrica y la térmica.

2.2.1 Energía eléctrica

La electricidad se obtiene principalmente de las siguientes fuentes:

a) Compra;
b) Producción en el lugar por:  
- Generadores díesel o de gasolina;
- Turbo-generadores de vapor (en el caso de
   Instalaciones de cogeneración); y se emplea en buena parte para motores eléctricos y alumbrado.

2.2.2 Energía térmica

Esta se obtiene de la combustión de -combustibles como petróleo, carbón, gas natural, residuos de la madera, etc., que proporcionan la energía térmica necesaria para el calentamiento y secado industrial así como para su conversión en energía secundaria.

El vapor, el agua caliente y el aceite térmico sirve de medio calefactor y, aunque el vapor saturado se considera el medio más eficaz de transmitir el calor en el proceso de producción en los países desarrollados, el agua caliente suele producirse en pequeñas fábricas. En estos últimos años, el caldeo directo de hornos de secado de tableros y secadores de partículas se ha convertido en una opción aceptable.
 

2.2.3 Aplicaciones térmicas

Aparte de la producción de energía secundaria, se emplea calor en los siguientes procesos productivos: Aserrío                             - secado de madera aserrada

Producción de tableros     - acondicionamiento de las trozas
contrachapados                - preparación de la cola

- secado de chapas
- prensado en caliente Producción de tableros     - secado de las partículas
de partículas                     - preparación de las resinas
                                        - prensado en caliente

2.2.4 Energías secundarias

Puede producirse energía secundaria con ayuda de: - turbogeneradores de vapor;
- motores o turbinas de vapor;
- motores a gasóleo o gasolina con transmisión mecánica por poleas o arreas.

2.3 Consumos medios de energía

Si se examina el Cuadro 3, se observará que la electricidad es la principal fuente de energía de la industria de elaboración mecánica de la madera, pues contribuye al 40-50 por ciento de las necesidades energéticas de la industria. Sin embargo, hay que señalar que en el empleo predominante de la electricidad se refleja una utilización proporcionalmente mayor de los procesos mecánicos (p. ej., aserrío, astillado, cepillado, desenrollado, transporte) en comparación con los procesos que requieren calor (p. ej., secado, encolado, prensado) (101), donde el aceite combustible es la fuente principal de energía térmica.

Aunque en estos últimos años ha habido un notable cambio en la actitud de la industria respecto de la introducción de equipos economizadores de energía y la adopción de medidas de conservación, las tendencias nacionales de la industria a todo lo largo de la última década en los países antes examinados indican un alza en el consumo entre el 20 y 40 por ciento por unidad de producto en la mayoría de los casos (101).

Este aumento puede atribuirse por lo general a la introducción de equipos muy mecanizados y sistemas automatizados, con el fin de aumentar la producción y reducir los niveles de personal. También

son más cada día las fábricas que secan en hornos la madera aserrada y el secado de astillas se está extendiendo ahora en la industria de tableros de partículas, todo ello acompañado de un aumento general del acabado de productos.

Cuadro 3:  Empleo proporcional de combustible en la industria de elaboración mecánica de la madera en determinados países desarrollados (1972)
 
Pais
Proporcion de insumo total de energía
Electricidad comparada (%)
De petroleo
(%)
De gas (%)
De carbón (%)
De madera
(%)
Otras
(%)
Austria 
40,9
45,8
7,9
1,0
4,4
-
Canadá 
48,8
18,7
14,9
-
17,6
-
Finlandia
27,8
16,7
- 
0,1 
15,4
40,0  1/
Alemania occ. 
36,5
49,7
7,4
5,0 
- 
14,0  2/
Hungría 
42,3
11,0
-
46,5
0,1
0,1
Noruega
54,1
42,5
-
-
0,6
 2,8
España 
43,0
44,7
-
2,7
4,6
 -
Suecia 
54,3
42,9
-
-
2,8
 -
EE.UU.
29,3
11,7
35,6
4,2
-
 19,2
Yugoslavia 
44,3
27,6
- 
28,1 
 -
 -

1/ Vapor predominantemente comprado
2/ Hidroelectricidad de producción propia

Fuentes: (101) (102)

Sin embargo, a pesar del elevado costo del petróleo combustible, está bajando sin parar el empleo de carbón, mientras en los países europeos y Canadá ha aumentado desde principios de los años setenta el empleo de gas natural. En los EE.UU. y países escandinavos, el vapor adquirido procedente de la combustión de residuos madereros y licores procedentes de la elaboración de la pasta, se está convirtiendo en una fuente energética importante de esta industria.

Prescindiendo de que los residuos de la madera son propios de la industria mecánica de productos derivados de la madera, lo cierto es que representan sólo un tres por ciento del insumo energético total (con la excepción de los EE.UU., Canadá y Finlandia) de la industria del aserrío. Con todo, en las instalaciones modernas parece haber una tendencia general a un empleo mayor de residuos como fuente de combustible.

Aunque los Estados Unidos de América es el mayor usuario intensivo de energía en la industria del aserrío, obtienen la proporción principal de sus necesidades de sus propios recursos y

aspiran siempre a una mayor eficiencia energética y empleo de residuos como combustible para el secado en hornos. Ahora bien, la producción de electricidad para los aserraderos sólo a base de residuos se considera por lo general poco rentable (100), si se compara con la energía tomada de la red nacional, y ello debido a los gastos de capital que lleva consigo y a la escasa productividad de los generadores relativamente pequeños que se consideran convenientes para los aserraderos.

Cuadro 4 Empleo de combustible en la industria del aserrío de determinados países desarrollados (1981)
 
País Proporción de insumo energético total
Electricidad comparada(%) Derivada del petroleo (%) Derivada del gas (%) Derivada del carbón (%) Derivada de la madera (%)
Finlandia 
16
-
84 1/
-
  
Francia 
39
28
-
-
33
Alemania Occ. 
17
-
83 1/
-
  
Hungría 
11
16
13
22
38
Polonia 
11
4
-
8
77
Portugal 
25
64
-
1
8
Suecia 
16
25
-
-
59
EE.UU. 
14
3
3
-
80

1/ Energía térmica
Fuente: (100)
 

2.3.1 Variaciones de insumo

Las variaciones en el consumo de distintas formas de energía, conforme puede observarse en los Cuadros 3 y 4, se atribuyen ei buena parte a la situación energética general de los suministro! en el país de que se trata, al costo de la energía tomada de la re< nacional, a los precios relativos de los combustibles fósiles, &iquest; su pronta disponibilidad, a la infraestructura energética naciona. y a la composición de la industria.

En el caso de los aserraderos (Cuadro 4), se dan aún mayores variaciones, lo cual obedece en parte a las razones arriba indicadas pero también está influido principalmente por 1, proporción de instalaciones que secan en hornos su madera aserrada se debe asimismo a las diferencias en las especies de maderas, su dimensiones, etc, así como a las condiciones climáticas del país lo que inf luye mucho en el proceso de secado y en la energía consumida.
 

2.4 Consumo específico de energía

A diferencia de la mayoría de las otras industrias, se dan grandes variaciones entre una fábrica de elaboración mecánica de la madera y otra, y el consumo de energía en la producción de madera aserrada, contrachapados y tableros de partículas es muy específico de cada lugar.

Las comparaciones internacionales de energía consumida por unidad de producto, como promedio nacional, resultan más difíciles por las incoherencias en el registro y transmisión de los datos. Además, la serie sumamente vasta de factores que pueden influir notablemente en el consumo energético específico de los distintos aserraderos y de los promedios nacionales, según aparece en el Cuadro 5, contribuye a complicar aún más la situación.

Cuadro 5 : Promedios nacionales aproximados de consumo energéticoespecífico en el sector del aserrío de determinados países desarrollados
 
País  Energía electrica (kWh/m3) 1/ Energía térmica (GJ/m3) Energía total 
(GJ/m3)
Canadá 
50 
0,80 
0,98
Finlandia 
61
1,16
1,38
Grecia
34
-
-
Polonia
64
2,61 
2,84
Suecia 
78 
1,65
1,93
URSS 
21
1,47
1,54

1/ por m3 de producto acabado
Fuente: (100)

En un estudio encargado por el Servicio Forestal Canadiense en 1982 se ponen de relieve esas variaciones en las necesidades energéticas de los aserraderos canadienses, dentro de la escala siguiente:

energía eléctrica    20  -  90 kWh/m3
energía térmica      0,3 - 1,6 GJ/m3

2.4.1 Factores determinantes del consumo energético

Estas diferencias pueden deberse en buena parte a muchísimos factores, varios de los cuales se enumeran a continuación: - capacidad del aserradero;
- índice de utilización industrial; -antigüedad de las instalaciones;
- equipo y procedimiento industrial adoptado; -integración, o no, de la actividad;
- disposición de lugar;
- eficiencia general de la operación;
- grado de mecanización del manejo de materiales; -grado de automación industrial utilizada;
- especies de maderas, tamaño y contenido de humedad; -tipo y combinación de productos;
- grado de acabado del producto;
- proporción de aire en el secado en hornos; -condiciones climáticas;
- precios de la energía;
- coeficiente de carga;
- proporción de energía térmica y mecánica entre vapor y energía;
- alcance de las medidas de conservación de energía adoptadas; -modelo de administración y mantenimiento.

2.4.2 Necesidades específicas de energía

Evidentemente, estas diferencias entre instalaciones dan lugar a una gama más bien diversa en la cantidad de energía necesaria para obtener cada producto concreto.
 
 
Producto  Escala de energía necesaria (GJ/m3)
Madera aserrada (secada al aire) 
0,06 - 0,20
Madera aserrada (secada en horno) 
1,00 - 2,85
Tableros contrachapados 
4,00 - 7,50
Tableros de partículas
2,00 - 4,50

Sin embargo, el promedio de energía específica necesaria en instalaciones características que están bien administradas y mantenidas, puede ser el que en líneas generales se indica en el Cuadro 6.
 

2.5 Utilización proporcional de energía en el proceso industrial


El consumo de energía en la industria mecánica de la madera puede distribuirse generalmente en tres categorías principales, a saber:

- elaboración y manipulación de materiales;
- materia prima y secado del producto
- servicios, como aire comprimido, calefacción y alumbrado de los locales. Por lo tanto, para un análisis comparativo se han dividido los procesos de producción en el caso de la madera aserrada, de la madera terciada y de los tableros de partículas en varias fases con el fin de obtener un orden de magnitudes por lo que respecta a la proporción de la energía total que cada centro industrial importante consume durante la elaboración del producto.

Se han elaborado diagramas de Sankey (Figuras 5, 7 y 9) para mostrar el insumo total de energía en forma de calor y electricidad y la proporción del producto en las diversas fases del proceso productivo.

Figura 4 : Principales operaciones de consumo de energía en la elaboración de madera aserrada

Cuadro 6:  Necesidades energéticas en la industria mecánica a base de madera 1/
 
  Energía eléctrica (KWh/m3) Energía térmica (GJ/m3) Combustible para motores(l/m3)
MADERA ASERRADA (secada al aire)
- dura 30 - 5
- blanda 20 - 4
MADERA ASERRADA (secada en hornos)
- dura  75 2,5 5
- blanda 45 1,5 4
TABLEROS CONTRACHAPADOS
- dura 230 6,0 4
- blanda  150 4,0 3
TABLEROS DE PARTICULAS 2/
- dura  160 3,0 3
- blanda 120 2,0 3

1/ Elaboración primaria
2/ Aplicable,a instalaciones con una capacidad de 100-500 m3/día
Fuente: (38)
 
 

  Figura 5. Utilización de energía en el aserrio

Figura 6 : Principales operaciones de consumo de energía en la fabricación de tableros contrachapados


Figura 7 : Utilización de energía en la producción de tableros contrachapados

Los gráficos de barras (Figuras 4, 6 y 8) ayudan a ilustrar la magnitud de cada fase importante de consumo de energía en el proceso productivo en relación con la energía eléctrica total necesaria, lo que a su vez se compara con la energía térmica global necesaria. Además, los diagramas ofrecen una orientación aproximada sobre la energía consumida en unidades de GJ/m3 de productos acabados. (Para más detalles véase el Apéndice IV, Cuadros 1, 2 y 3).

Figura 8 : Principales operaciones de consumo de energía en la fabricación de tableros de partículas

Figura 9 : Utilización de energía en la producción de tableros de partículas





Aunque los diagramas tienen carácter aproximado sirven para determinar las relaciones que cada operación importante de consumo de energía guarda con todas las demás y también para identificar fácilmente a los usuarios primarios de energía a los que habrá que prestar especial atención en todo esfuerzo de conservación energética.

En todos los tres procesos de elaboración del producto, la energía térmica constituye el mayor usuario de energía, representado un 82-87% de la energía total necesaria para la elaboración de madera aserrada, tableros contrachapados y tableros de partículas, correspondiendo al secado aproximadamente el 87%, 61% y 62%, respectivamente.

Él aserrado de trozas, el desenrollado para chapas y la reducción de partículas son los usuarios predominantes de energía, pues representan aproximadamente el 27, 23 y 30% de las necesidades eléctricas totales de las operaciones de fabricación. En todos estos procesos, la faceta de manipulación de materiales como consumidor importante de electricidad representa un 15-28%. Los servicios de alumbrado, calefacción de locales, agua caliente o sistemas de vapor, aire comprimido y servicios de talleres se han agrupado bajo el epígrafe de varios, y aunque individualmente no suponen un gran usuario de energía, como grupo considerado colectivamente necesitan cantidades muy considerables de la misma.

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