A lo largo de los años, muchos aserraderos han considerado los residuos de madera como un subproducto engorroso de la operación de aserrío, con su consiguiente eliminación para relleno de terrenos o incinerándolos en quemadores Wigwam o algo parecido. Sin embargo, estos dos destinos se han convertido últimamente en problemas ambientales contenciosos y, todo ello combinado con el aumento de los costos energéticos, ha hecho que los dueños de aserraderos se hayan visto obligados a pensar seriamente en las ventajas de emplear los residuos como fuente alternativa de combustible: esto ha coincidido también con el aumento de la demanda de residuos como material para la fabricación de pastapapel y tableros, dado el aumento del costo de la madera sólida y su mayor competitividad.
Actualmente, la mayoría de las instalaciones de elaboración de la madera que se construyen en los países desarrollados incorporan quemadores de aserrín basto para ahorrar así determinados suministros costosos de combustibles fósiles. En los casos en que el volumen de residuos producidos no basta para cubrir las necesidades térmicas de la instalación, se compra aserrín basto y/o fueloil que se emplean en cubrir el resto. Sin embargo, en los países en desarrollo se emplea poco el potencial energético de los residuos de aserrío, debiéndose esto en parte a la mínima utilización que se hace del secado en hornos y las inversiones que supone la instalación de la planta termogeneradora.
Aunque el calor producido con residuos de madera es inferior al procedente del petróleo o gas, su costo en comparación con los combustibles fósiles lo hace una fuente interesante de calor muy a mano o de calor y energía. A pesar de la creciente competencia que hay con los residuos para dedicarlos a otros usos, el aumento previsto en sus precios en los próximos años será indudablemente inferior al previsto para los combustibles tradicionales. Aunque la manipulación, elaboración y combustión de los residuos puede suponer un mayor desembolso de capital, los grandes avances que se han hecho en técnicas nuevas y mejoradas y en diseño de plantas están ahora convirtiéndolo en una fuente de combustible económicamente interesante.
El aprovechamiento eficacísimo que se hace de los residuos de la madera, especialmente en los aserraderos e industrias de contrachapados, juega un papel importante en la producción eficiente de energía y puede muchas veces convertirse en un factor notable a la hora de determinar si un aserradero funciona con beneficios o pérdidas, sobre todo cuando la madera aserrada proviene de trozas marginales. Sin embargo, cuando se piensa en utilizar residuos de madera como fuente de energía, ya sea sólo para suministrar calor, para el secado en hornos o para calor y energía utilizables en un complejo integrado, habrá que estudiar detalladamente los siguientes elementos pues pueden influir en la viabilidad económica de la empresa:
b) necesidades de energía de la instalación (calor y electricidad);
c) disponibilidad y fiabilidad de los suministros de residuos, su costo, tipo, tamaño, contenido de humedad y proporción de elementos extraños;
d) costo de capital del equipo necesario para recoger, tratar y quemar los residuos de madera;
e) costo que supone la eliminación de los residuos;
f) valor de reventa de los residuos, materia prima para la fabricación de tableros o de pastas, etc.
Aunque los residuos pueden representar una fuente gratuita de combustible
muy a mano, es un error creer que es una f uente gratuita de energía.
El costo del equipo de manipulación, tratamiento y combustión
de los residuos, junto con los de mano de obra y mantenimiento, puede ser
un suplemento caro para los gastos de funcionamiento de una fábrica
y los desembolsos de capital y puede resultar excesivo para algunos pequeños
aserraderos. También, esto vale especialmente para la producción
de energía sobre el terreno, lo que, debido al elevado costo de
la central de producción de vapor y generación de energía,
no se consideraría una inversión económicamente viable
para la mayoría de las pequeñas y medianas empresas.
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| Operaciones forestales | Ramas, agujas, hojas, tocones, raíces, madera de mala calidad y podrida, recortes y aserrín; |
| Aserrío | Corteza, aserrín, recortes, madera partida, virutas, lijaduras; |
| Producción de tableroscontrachapados | Cortezas, almas, aserrín, hojas de nenúfares, recortes y residuos de chapas, recortes de paneles, lijaduras; |
| Producción de tableros partículas | Cortezas, cribaduras, menudos, recortes de paneles, aserrín, lijaduras. |
En general, puede afirmarse que de un árbol corriente, se obtienen menos de las dos terceras partes para su ulterior elaboración, mientras el tercio restante o se queda abandonado, se quema o lo recogen como leña los habitantes del lugar. Después de la elaboración, sólo un 28 por ciento del árbol se convierte en madera aserrada, quedándose el resto en residuos, como se indica en el Cuadro 7.
Sólo en estos últimos años es cuando, debido a los efectos económicos del rápido aumento de los combustibles y de los costos de la madera, la industria de los países desarrollados ha invertido en procedimientos y medios para extraer la cantidad máxima posible de madera recuperable durante las operaciones de extracción. Aunque en este documento se señala a la atención principalmente el valor energético de los residuos que se producen durante las operaciones de fabricación, habría también que prestar atención al empleo industrial que se podría hacer de los residuos que quedan en los bosques.
Cuadro 7: Distribución de un árbol corriente apeado
para madera de aserrío
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(%) |
| Dejado en el bosque: | |
| Copa, ramas y follaje |
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| Tocón (excluidas las raíces) |
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| Aserrín |
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| Aserrío: | |
| Virutas, costeros y recortes |
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| Aserrín y menudos |
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| Pérdidas varias |
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| Corteza |
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| madera aserrada |
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| Total |
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Fuentes: (37) (144)
Un buen adiestramiento y la dotación de herramientas y equipo de extracción apropiado pueden contribuir mucha a mejorar los métodos de recolección reduciendo sustancialmente los desechos excesivos, que pudieran representar en cambio un mayor rendimiento de madera sólida o una fuente de combustible.
Ahora bien, aunque los residuos forestales pueden parecer una fuente interesante de combustible, hay que tener en cuenta los costos que supone su recogida y manipulación, así como su pérdida como nutriente valioso del suelo. Cabría mejorar la viabilidad de su utilización si se realizase su recogida al mismo tiempo que la extracción de las trozas, compartiéndose así el equipo y la gestión, con lo que la chasca y la madera marginal podría recogerse y desmenuzarse empleando desmenuzadoras portátiles o semiportátiles colocadas en las zonas inmediatas de explotación forestal. Si se procura dejar atrás las hojas, las. cortezas y las cortas intermedias, no se agotarán los nutrientes del suelo.
Los gastos de transporte son también un elemento decisivo para el aprovechamiento de los residuos forestales, debido al bajo valor térmico de un material tan voluminoso, por cuya razón han de reducirse las distancias para no incurrir en gastos innecesarios si se quiere que los desechos sigan siendo económicamente interesantes como fuente de combustible. El desmenuzamiento de los residuos permite un cierto grado de compactación, existiendo también varios procedimientos que comprimen ulteriormente los residuos en formas más manejables, como bolas, mejorando así sus características de manipulación a granel. Sin embargo, debido a los altos costos de capital y funcionamiento que ello supone, la densificación suele sér sólo financieramente viable cuando los residuos tienen que transportarae a largas distancias.
Aun considerando la madera como un recurso energético renovable, también hay que pensar a nivel regional o nacional en fomentar la recolección y aprovechamiento de los residuos de la explotación forestal, ya sean ramas, copas o la misma utilización del árbol entero, y también al establecimiento de plantaciones para energía que empleen especies de rápido crecimiento, especialmente escogidas por su valor como combustible.
La producción real de residuos o desperdicios, producidos con la fabricación de productos madereros, es distinta de una instalación a otra y depende de varios factores, que van desde las propiedades de la madera al tipo, funcionamiento y mantenimiento de la industria elaboradora. Sin embargo, se aplican unos promedios a cada tipo de industria, que para los países en desarrollo se han indicado con detalle en los Cuadros 1, 2 y 3 del Apéndice VI, y que se resumen en el Cuadro 8.
Cuadro 8: Proporción de residuos generados en determinadas
industriasde productos forestales 1/
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(%) |
% |
% |
% |
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| Producto acabado (gama) |
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| Producto acabado (promedio) |
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| Residuos/ | ||||
| combustible |
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| Pérdidas |
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| Total |
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1/ Con exclusión de la corteza
2/ Secados al aire
Todos los residuos de la madera y su corteza, que se suelen denominar comúnmente aserrín basto debido al proceso de reducir el tamaño de los residuos en una "desmenuzadora" tienen valor como combustible, aunque se produce en una gran gama de tamaños con diverso contenido de humedad, como se indica en el Cuadro 10, y comprenden principalmente los siguientes:
- Residuos secundarios, como costeros, desperdicios de canteado, recortes, incluso de chapas, recortes de aserrío y de tableros de partículas, que cuando se reduce su tamaño se convierten en un combustible ideal, especialmente cuando están secos. También tienen valor de reventa como material para pasta y tableros de partículas;
- Las almas procedentes de trozas para el desenrollo de chapas, y que se venden por lo general a los aserraderos o como madera aserrada o como partículas o astillas para pulpa;
- Aserrín, que es el producto de todas las operaciones mecánicas de elaboración de la madera, especialmente del aserrío, y que por lo general no se considera como material primario para la fabricación de pasta debido a su diminuto tamaño, aunque resulta aceptable para la fabricación de tableros de partículas;
- Virutas de cepillado, que proceden del dimensionamiento y alisado de la madera aserrada, de la madera contrachapada y de los tableros de partIculas con cepillos durante la fase de acabado. Se consideran ideales para la producción de tableros de partículas y son excelentes para el caldeo de hornos y secadoras;
- Lijaduras, que se producen durante el lijado abrasivo de la madera aserrada, de los tableros contrachapados y de partículas durante la fase de acabado. Debido a su tamaño y a su bajísimo contenido de humedad se prestan muy bien al caldeo directo;
- Residuos de tableros de partículas, que son del orden
de un cinco por ciento y que tienen escasa importancia en comparación
con los que se producen en otras industrias mecánicas a base de
madera, pues en buena parte se reciclan dentro del proceso productivo.
En realidad, los residuos procedentes del aserrío y de la fabricación
de tableros contrachapados constituyen gran parte del material que sirve
para los tableros de partículas.
En cambio, la producción de tableros de partículas originan escasos residuos, siendo del orden del cinco al diez por ciento, que no basta para cubrir las necesidades de calor; sin embargo, este problema tendría solución en el caso de un funcionamiento integrado de todas las tres industrias, cuando lo permitan las fuerzas del mercado (25).
Las industrias de aserrío, fabricación de chapas, producción de tableros contrachapados y de tableros de partículas se prestan muy bien a la integración, con la ventaja de poder compartir las instalaciones y servicios de manipulación y elaboración de residuos, pudiéndose derivar el máximo beneficio del empleo de esos residuos como materia prima y combustible, con lo que la energía sobrante podría aprovecharse plena y económicamente con los mejores resultados. Ahora bien, la escala de un complejo de este tipo podría no estar al alcance de los medios de algunos países en desarrollo.
| Aserrío | recortes y costeros | materiales baratos de construcción, leña y fabricaciónde pasta |
| astillas de canteados descortezado | fabricación de pasta y leña | |
| fabricacion de madera terciada | almas de trozas para desenrollar | fabricación de madera aserrada |
| astillas de almas | fabricacion de pasta | |
| recortes y astillas de chapa | leña | |
| Tableros de partículas | utiliza todos los residuos antes mencionados como materia prima para la fabricación de tableros, reciclandose la mayoría de sus propios residuos dentro del proceso | |
Naturalmente, habrán de tenerse en cuenta las otras posibles salidas al mercado y el valor de venta de los residuos madereros cuando se lleve a cabo un estudio de viabilidad de una determinada fábrica, para evaluar su disponibilidad como combustible y tener en cuenta su valor de oportunidad en el análisis de los costos de fabricación.
Además del empleo de los residuos como fuente potencial de combustible que cubra las necesidades energéticas de la fábrica, su venta directa como bolas o briquetas o como combustible para otros usuarios industriales o compañías productoras de electricidad, se está convirtiendo en un negocio interesante para algunos aserraderos de países desarrollados. No obstante, hay que tener presente su aprovechamiento tradicional en algunas regiones pues es un combustible básico para la calefacción doméstica y para la cocina en las pequeñas ciudades, aldeas y zonas rurales.
En algunos países, el aprovechamiento de los residuos madere-
ros como materia prima para la producción, pongamos por caso de
pasta y papel y tableros de partículas, se considera tanto para
el bienestar económico y social local como nacional más beneficiosa
que su empleo como combustible (100). Lo cual se debe al elemento de valor
añadido en forma de trabajo y comercio que se deriva de las varias
fases de tratamiento de los residuos en un producto vendible, mientras
que su impacto como combustible alternativo es exclusivamente el: de reducir
las importaciones de petróleo: cuestión discutible.
El valor calorífico de la madera depende muchísimo de las especies y de la parte del árbol que se aproveche; varía entre 17 y 23 MJ/kg de madera en seco (MS); generalmente las coníferas tienen valores calóricos superiores a las maderas duras o de frondosas, con un valor medio de 21 MJ/kg MS para maderas resinosas y 19,8 NJIkg MS para otras maderas que se emplean. En efecto, hay escasísima variación en los valores caloríficos de las propia sustancia de la madera, siendo de 19 MJ/kg MS, por ser en efecto ésa la variación en el contenido de resina, con un valor calorífico de 40 Milkg MS, que corresponde a las diferencias en valores entre
especies. Ese es el motivo por el que la corteza, con un alto contenido de goma y resina, suele tener un valor superior al de la madera.
Sin embargo, aunque el valor de combustible puede ser bastante sustancial en la madera seca, el valor calorífico depende de varios factores, a saber, el contenido de humedad, el tamaño de las partículas, el tipo y eficiencia del equipo de combustión que se emplee y el grado de funcionamiento y mantenimiento. Por eso, para formarse una idea cabal de los valores caloríficos de varias resinas de madera hay que tener en cuenta el contenido térmico unitario de los residuos según su contenido de humedad, junto con la eficiencia del proceso de transformación energética, que, según se indica en el Cuadro 9, ofrece un análisis comparativo que habrá de hacerse con otros combustibles alternativos (véanse Cuadros 1 y 2 del Apéndice IV).
Cuadro 9 : Efecto del contenido de humedad en el valor calorífico
neto de la madera comparado con el de otros combustibles
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| Madera al 0% de c.h. |
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" 10% de c.h.
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" 20% de c.h.
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" 30% de c.h.
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" 40% de c.h.
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" 50% de c.h.
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| Antracita |
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| Lignito |
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| Petroleo combustible pesado |
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| Petroleo combustible ligero |
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| Butano |
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| Propano |
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1/ En húmedo
Fuentes: (22) (61) 82)
o se dejan en estanques de almacenamiento podrían tener un contenido de humedad de hasta el. 65-70 por ciento, mientras que las que se arrastran por caminos y se descortezan en seco tendrían un c.h. del 45 al 50 por ciento, Los almacenamientos en primavera y verano podrían causar una pérdida de humedad del 10 al 25 por ciento.
El contenido de humedad de los residuos industriales depende muchísimo de la fase del proceso en que se extraiga y si ha habido algún secado del producto antes de esa fase. Por ejemplo, las lijaduras de tableros contrachapados o tableros de partículas se sacan de la fábrica después de los secadores y de las prensas en caliente, cuando su contenido de humedad podría bajar hasta un 10 por ciento o menos, conforme se indica en el Cuadro 10.
Cuadro 10 :Serie de características de residuos madereros
corrientes
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(mm) |
(%) |
(%) |
| Lijaduras |
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| Virutas |
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| Aserrín |
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| Corteza (desmenuzada) |
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| Limpiezas de apiladeros de trozas |
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| Residuos forestales de agujas a tacones |
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1/ En húmedo
2/ Por peso
Fuente: (56)
Como ya se indicó, el contenido de humedad es un determinante importante del valor calorífico del residuo de madera, que, desde 19,8 Mi/kg con el 0 por ciento de c.h., baja a 10 MJ/kg al 50 por ciento de c.h., como puede verse por la Figura 12. Aunque la madera puede arder con un 55 por ciento de c.h. y hasta un 58 por ciento de c.h. si el operario está muy atento y adapta la caldera, es siempre mejor aspirar a un contenido de humedad del 50 por ciento o menos para conseguir un funcionamiento satisfactorio y sostenido. Cuando el contenido de humedad sube al 60 por ciento, se vuelve difícil la quema de los residuos de madera pues su valor calorífico baja radicalmente, hasta un punto en que, con aproximadamente el 68 por ciento de c.h., se produce el "bloqueo del horno", punto este en el que la combustión ya no puede sostenerse más tiempo, a menos que se empleen combustibles complementarios para mantenerla..
Un contenido elevado de humedad no sólo reduce el valor calorífico de quema de los residuos de madera, sino que incide fuertemente en la eficiencia general de la combustión debido a la gran cantidad de energía necesaria para calentar grandes cantidades de aire sobrante y vaporizar la humedad que hay en el residuo, que junto con la humedad formada por el propio proceso de combustión se pierde luego en el cañón de la chimenea como calor latente. De ahí que sea lógico que los residuos de madera con un 10 por ciento de c.h., con un valor térmico de quema de 17,8 MJ/kg y una eficiencia de combustión de un 78 por ciento, sea preferible a la madera verde con un 50 por ciento de c.h., con un valor térmico de quema de 10 Mijkg y un 67 por ciento de eficiencia en la combustión.
De ahí que todas las medidas que se adopten para reducir el contenido
de humedad y el tamaño de los residuos al mínimo sean rentables
en la producción de energía. La existencia de almacenes preparados,
bien protegidos contra los elementos, así como el empleo de gases
de escape para secar el combustible, etc, son factores todos ellos que
contribuyen a mantener una baja humedad residual y conseguir una óptima
eficiencia en la combustión.
La reducción del tamaño de las partículas y del contenido de humedad, junto con los sistemas más apropiados posible de almacenamiento y manipulación es algo necesario para un sistema de combustión de residuos madereros bien administrado. El proceso de preparación de los residuos suele comprender su desmenuzamiento, deshidratación, criba, reducción del tamaño, almacenamiento a granel, mezcla y desecado antes de la combustión para conseguir así un suministro fiable y constante de combustible de calidad a los quemadores. Habrá que dedicar no menos cuidado y atención al estado de los residuos de madera utilizados, como normalmente ocurriría con cualquier otro combustible. El empleo de residuos deteriorados, demasiado húmedos o que contengan una cantidad excesiva de impurezas es una falsa economía, por la dificultad de manipular y almacenar los residuos húmedos, por el excesivo desgaste del equipo y el efecto perjudicial en la eficiencia general de la combustión.
Los sistemas de manipulación habrán de diseñarse de suerte que permitan el mayor grado de flexibilidad al operador y que puedan servir para toda la gama de tamaños y contenido de humedad de los residuos que se esperan de fuera del aserradero o que están dentro. Precisamente el no tener en cuenta esos aspectos de diseño es lo que siempre da lugar a problemas fundamentales en cuanto al funcionamiento.
Los residuos traídos al lugar del aserradero en f orma de residuos forestales o como residuos madereros industriales adquiridos, para complementar el propio combustible a base de madera de la instalación, pueden ser entregados por carretera o ferrocarril. Los métodos de descarga varían desde el empleo de mano de obra manual o una pala mecánica articulada dotada de un cucharón de almeja automático, a camionetas o camiones con volquete de elevación hidráulica; todo depende de las consideraciones económicas.
La mejor forma de poder aprovechar los residuos industriales y manipularlos es también una cuestión de economía, de disponibilidad de mano de obra y de cantidad y tipo de residuos producidos; suele hacerse normalmente mediante combinaciones de transportadoras de cintas y neumáticas, de palas cargadoras de ataque frontal y de camiones, con predominio de la recogida manual en los aserraderos con una capacidad de entrada de 20 000 m3/A y menos.
Por lo general los costeros, los recortes, las almas de trozas para desenrrollar, los residuos de chapas y los retestados suelen transportarse mediante transportadoras mecánicas a acarrearse a mano hasta una astilladora y, después de la criba, llevarse al apiladero para su estilización como materia para la pasta o para la f abricación de tableros de partículas o como combustible. Las cortezas, recortes de paneles y residuos procedentes de los esparcidores de cola para chapas serían triturados y transportados a la zona de almacenamiento to del combustible desmenuzado. El aserrín y las lijaduras, según las cantidades que se produzcan, se extraerían neumáticamente y pasarían a un almacenamiento separado (a ser posible cubierto). La recuperación se realiza normalmente mediante el empleo de cintas transportadoras, transportadores articulados, transportadores de paletas o neumáticos, junto con palas cargadoras de ataque frontal, que pueden también servir para hacer las tongadas.
Para proteger las piezas móviles contra los daños, habráque incorporar al sistema de manipulación trampas de piedras y separadores magnéticos, antes de llegar a la planta de reducción, para eliminar todas las piedras y los fragmentos extraños de hierro. Según la proporción de impurezas que normalmente Be espera encontrar en el suministro de combustible y el tipo de equipo de quemadores empleados, puede que haga falta aplicar la clasificación por aire para eliminar piedras y arenillas de las partículas de combustible de tamaño menor, pero sólo si están relativamente secas.
Almacenamiento exterior, en pilas sobre plataformas de cemento armado o de grava para ayudar al drenaje y reducir el acompañamiento de cuerpos extraños, que es el medio menos costoso de mantener las existencias. Esta modalidad de almacenamiento se presta por lo general al caso de existencias para 20 6 30 días de residuos forestales verdes, corteza, costeros húmedos o astillas. Sin embargo, si no se toman las precauciones y se hacen los preparativos convenientes, pueden verificarse deterioros y fuegos por recalentamiento y la acción biológica. Por eso, los residuos deben ser vigilados y aquéllos a los que no les haga falta el secado a base de tiempo deberán ser objeto de un movimiento rápido y utilizarse según vayan llegando (109).
En los casos en los que se maneje una gran variedad de tamaños de residuos, es siempre aconsejable separarlos según ;amaño, antes o después del almacenamiento Y, en la mayor-la de los casos, es preferible reducir los residuos más grandes en desmenuzadoras o astilladoras ya al principio para facilitar su manipulación. Hay que evitar la mezcla dé residuos húmedos y secos, pues en su caso se reducirá la eficiencia de la combustión; es mucho mejor contar con doble almacenamiento y sistema de alimentación para distribuir el paso a los quemadores según el contenido de humedad.
Sistemas de almacenamiento cubierto: sirven para proteger contra las pérdidas y daños causados por el viento y las lluvias; normalmente se construyen para materiales que fácilmente se los lleva el viento o que absorben rápidamente la humedad, como aserrín seco, virutas y lijaduras.
Estos sistemas de almacenamiento que consisten, por ejemplo, en edificaciones abiertas por los lados, tolvas, depósitos o silos, se suelen ubicar muy cerca de la planta de combustión, con una capacidad de existencias para unas 48 horas pudiéndose así mantener el funcionamiento continuo sin que éste se vea Impedido por fines de semana o interrupciones en el flujo de suministros provenientes de la planta elaboradora.
La reducción del tamaño puede realizarse en varias etapas con una desmenuzadora o una trituradora, procediéndose al cribado antes y entre estas operaciones.
La desmenuzadora consta fundamentalmente de un juego de cuchillas o martillos oscilantes montados en un eje que gira rápidamente dentro de un armazón robusto. El impacto de los elementos motrices giratorios sobre el residuo de madera y contra el plato desmenuzador lo reduce a un tamaño uniforme de unos 20 a 50 mm (100).
La criba, directamente antes o después del desmenuzado, separa el polvo y los menudos y conserva energía en las fases ulteriores de reducción separando las partículas de tamaño aceptable que de lo contrario volverían a ser tratadas.
Las trituradoras se emplean para reducir aún más
el tamaño de los residuos pasándolos entre un disco fijo
y otro giratorio, cada uno dotado de segmentos ranurados o acanalados.
Las partículas producidas pueden, una vez cernidas, quemarse entonces
en quemadores de suspensión de fuego directo para producir gases
calientes con los que secar la madera, el material para tableros contrachapados
y de partículas y otras exigencias análogas de caldeo.
La humedad de los residuos puede reducirse mediante prensado mecánico, secado al aire o el empleo de secadores de aire caliente, o combinando los tres procedimientos. La práctica comúnmente seguida es que las prensas mecánicas se empleen en las cortezas y residuos de madera con niveles de humedad superiores al 70 por ciento para reducírlo al 55 ó 60 por ciento de c.h., lo que permitiría entonces que el residuo se mezclara con los materiales que entran en la secadora para producir así un elemento combustible. Ahora bien, en el caso de que se disponga fácilmente de suficientes suministros de residuos de madera para cubrir las necesidades energéticas de la planta, y la eliminación de las cortezas no suponga un grave problema para el aserradero, entonces no estaría justificado económicamente que las cortezas se sometan a prensado y secado dada su necesidad de mantenimiento, la demanda de energía y las instalaciones de gran intensidad de capital que harían falta para ello.
El secado al aire de los residuos de la extracción de madera de los bosques, suponiendo que predominen unas condiciones climáticas adecuadas, puede producir una pérdida de humedad de un 10 a un 15 por ciento, que puede incluso bajar aún más al 25 por ciento (67) si los residuos se dejan en espacios sin árboles expuestos a la acción del viento y del sol. El secado al aire de los residuos industriales, siempre qué lo permitan el tiempo y el espacio, es preferible que se haga en zonas cubiertas y bien ventiladas, especialmente para los residuos de menor tamaño como el aserrín, que es más propenso a absorber el agua de lluvia y necesita más tiempo para secarse al aire que los residuos de madera mixtos.
Las astillas enteras verdes y los residuos mezclados, cuando se almacenan fuera durante varios meses, pueden perder hasta el 1025 por ciento (105) de su contenido de humedad debido al efecto secante del viento y del sol y al calentamiento interno espontáneo producido por la acción bacteriológica sobre los materiales en el interior de las pilas (108).
El empleo de secadoras para secar la madera combustible hasta que llegue a un 30 por ciento de c.h. empleando para ello instalaciones como secadoras de tambor giratorio, secadoras instantáneas y tipo cascada, que emplean como fuentes de calor gases de las pilas de residuos, la combustión directa de los residuos, el vapor o el agua caliente, dan lugar indudablemente a una mejor eficiencia de la combustión y un mayor aprovechamiento de las calderas. En cambio, el empleo de secadoras de combustible en instalaciones de tamaño mediano es discutible porque la energía térmica que se obtiene quedaría neutralizada por la que haría falta para secar el combustible, además de que habría que tener en cuenta los elevados costos de capital y de funcionamiento correspondientes.
Las briquetas se forman generalmente haciendo pasar el aserrín o las virutas secos a través de un troquel cilíndrico partido, usando un vástago hidráulico. La pensión ejercida, de unos 1 200 kg/cm2, y el calor resultante generado aglomera las partículas de madera en "leños".
La producción de bolas o pellas supone la reducción de los residuos de madera al tamaño del aserrín, y luego se secan aproximadamente al 12 por ciento de c.h. antes de su extrusión en molinos agrícolas especialmente adaptados para f ormar bolas de unos 6 a 18 mm de diámetro y de 15 a 30 mm de largo, con una densidad del orden de 950 a 1 300 kg/m3 . El secado de la materia antes de su extrusión se suele realizar en secadoras de tambores giratorios, caldeadas por un 15 a 20 por ciento de la producción de bolas de la planta.
Aunque de la nodulización resulta un producto con unas características
excelentes de manipulación y almacenamiento, con una concentración
de energía equivalente al cuádruple del combustible de madera,
reduciendo así considerablemente los gastos de transporte y mejorando
el rendimiento de las calderas, se ha llegado a la conclusión de
que las grandes inversiones de capital que se requieren en la planta de
tratamiento y sus costos de funcionamiento sólo resultan económicamente
interesantes si las distancias desde donde procede la materia prima que
hay que transportar pasa de 250 km, y que no estás normalmente justificadas
para combustibles que se generan en el lugar.
En cuanto a la elección del empleo más eficaz y rentable
posible de la energía basada en residuos, y la selección
de los medios calefactores apropiados, sería cuestión de
estudiar caso por caso, dadas las peculiaridades de cada aserradero.
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| Aire caliente | Para el secado directo de
a) madera aserrada b) chapa de contrachapados c) material para tableros de partículas |
| Agua caliente y aceite térmico | Como medio indirecto para suministrar calor a :
d) acondicionamiento de trozas e) secado de madera y chapas f) preparación de colas y resinas g) prensado en caliente de tableros contrachapados y tableros de particulas h) calefacción de los locales |
| Vapor | Puede utilizarse como medio de caldeo en todas las aplicaciones
antes
citadas, asi como para:
i) proporcionar energía de transmisión a la fábrica mediante el empleo de un sistema de transmisión por correa y ejes en línea. (Hasta ahora muchos aserraderos estaban accionados así, y un gran número de ellos sigue funcionando satisfactoriamente); j) accionamiento directo de la planta,como bombas de agua para alimentar las calderas,ventiladores extractores, grandes comprensores neumáticos, etc, por medio de pequeñas turbinas de vapor; k) el vapor que sobre de las necesidades del aserradero puede venderse a consumidores vecinos para fines industriales, comerciales y comunitarios; l) producir electricidad por medio de un generador de turbina y así contribuir a cubrir la demanda de energía del complejo Integrado; m) en el caso de aserraderos no integrados y fábricas de tableros contrachapados, en que su producción de residuos supere abundantemente sus necesidades reales de energía térmica y la demanda del mercado, podría pensarse en la producción de energía en el lugar para cubrir sus propias necesidades, vendiendo el excedente a las compañías públicas de electricidad. |
Los métodos tradicionales de quema del combustible desmenuzado para producir vapor o agua caliente ha consistido en la utilización de calderas ignitabulares o acuotubulares, que emplean el método de quema de pilas de residuos sobre una parrilla. La diferencia entre las calderas normales de aceite o gas y las que queman residuos de madera estriba en que las características de una combustión lenta de la madera, junto con su elevado contenido de humedad, requieren una mayor capacidad en la cámara de combustión con un horno alto para así crear unas velocidades ascendentes lentas y responder al tiempo más largo de paso o estancia que se necesita para quemar el combustible de leña (16).
La necesidad de una caldera de mayor tamaño, junto con la exigencia de una instalación de manipulación de los residuos, supone de 1,5 a 4 veces el costo de inversión de las calderas prefabricadas que funcionan con petróleo. Como se indica en el Cuadro 9, cabe prever unas eficiencias de combustión del 65 al 75 por ciento cuando se queman residuos de madera, frente al 80 por ciento que se consigue en unidades que funcionan con gas o petróleo. La dificultad del encendido automático, la lenta respuesta a una demanda de punta y el tener que sacar las cenizas y tirarlas son otros inconvenientes que hay que sopesar atentamente cuando se piensa en emplear lo que podría á primera vista parecer un combustible barato.
La quema directa de lijaduras y residuos de madera pulverizados ofrece una forma un tanto más simple de emplear el valor energético del combustible para caldear los hornos de secado, los calentadores de aire y las calderas. No obstante, en la industria hay todavía titubeos a la hora de decidir entre los varios sistemas de fuego directo y otras tecnologías más modernas, como los gasificadores de madera, mientras no se hayan probado suficientemente, aunque encierren perspectivas halagüeñas.
A continuación hacemos una breve exposición de sistemas básicos de combustión, salvo la gasificaci6n y la pirolisis, sin pretender hacer comparaciones ya que cada sistema tiene sus propios partidarios y su utilidad tiene que sopesarse con arreglo a las circunstancias de los distintos aserraderos. No obstante, hay que señalar que las escalas de capacidades, la tecnología y el costo de varias de las plantas ya mencionadas las hace incompatibles con los aserraderos de tamaño mediano que existen en los países en desarrollo.
Las calderas acuotubulares constan de tubos soldados de tal suerte que constituyen paredes completas que encierran la cámara de combustión, a través de la cual f luye el agua que se va a calentar. Por su propia construcción, la caldera acuotubular se usa casi exclusivamente cuando se emplean presiones de vapor superiores a los 10 kg/cm2 (12), especialmente para proporcionar energía motriz a los generadores de turbinas.
Ambos tipos de calderas pueden subdividirse ulteriormente en calderas que llegan ya embaladas o como unidades para ser montadas sobre el terreno. Las calderas ya preparadas suelen ser unidades que se montan en el establecimiento, con lo que pueden ser fácilmente expedidas, instaladas y puestas en funcionamiento y suelen tener una capacidad de vapor inferior a 22 500 kg/hr; en cambio, todas las piezas que componen las unidades que se montan sobre el terreno son elementos que se montan y sueldan por completo en el lugar.
Hornos quemadores de pilas superpuestas, como las cámaras de combustión exterior y unidas a un horno, que se alimentan de combustible que se echa desde la parte superior del horno en forma de cargas a través de conductos localizados en las parrillas o, de forma continua mediante alimentadores de tornillo variable ubicados en los cuatro lados de cada cámara; el calor se transmite a la superficie de la caldera situada por encima de la cámara de combustión y por detrás.
Estos hornos pueden utilizarse para quemar combustibles de hasta un 65 por ciento de c.h., independientemente del tamaño o forma (98), aunque requieren mucha atención y largo tiempo para formar y quemar la pila y tienen unos rendimientos bajos del orden del 50 al 60 por ciento. En algunos hornos, puede agregarse combustible de gran contenido de humedad a la base de la pila mediante pistones hidráulicos, con lo que el residuo quema más lenta y exhaustivamente. El dotar al horno de más de una cámara permite sacar las cenizas de un compartimento mientras que el otro está ardiendo.
Los hornos de pila delgada queman combustibles desmenuzados, con un a 66 por ciento de c. h. , como una cámara delgada extendida a lo largo de la parrilla. Parrillas inclinadas, parrillas puntiformes, parrillas móviles, son solo algunos de los sistemas que actualmente se emplean y que permiten que el combustible avance progresivamente a lo largo de la parrilla a través de la cámara de combustión, mientras se halla expuesto a aire primario desde abajo, para su descarga luego mediante una serie de sistemas de eliminación como ceniza.
Los emparrillados esparcidores, que emplean esparcidores neumáticos o mecánicos, sirven en los hornos grandes para dosificar y distribuir por igual la madera desmenuzada o las partículas con
hasta un 45-50 por ciento de c.h., que van a parar a la zona de combustión, con lo que las partículas más finas se queman en suspensión y el combustible de mayor tamaño cae a la parrilla donde acaba ardiendo.
Los quemadores de suspensión, como su nombre indica, queman las partículas finas de madera que hay en suspensión, bien en unas cámaras especiales de combustión o en unos hogares de caldera, dentro de un ambiente muy turbulento provocado por el aire forzado de la combustión. Para que funcione eficazmente, las partículas de madera tienen que tener no más de 6 mm de tamaño y un contenido máximo de humedad del 15 por ciento (98). Son unidades que se prestan muy bien para su empleo con hornos de madera, secadoras y calderas de material para chapas y tableros de partículas.
Aparte de su eficiencia en cuanto a combustión de aproximadamente un 75 por ciento, suelen ofrecer una rápida respuesta a cargas oscilantes con unos altos índice de reglaje, aunque hay que procurar protegerlos contra el riesgo de explosiones debidas a la naturaleza Ce las partículas finas de combustible utilizadas.
En el caso de quemadores de ciclón se mezcla el combustible de madera pulverizado, con un tamaño máximo de 3,5 mm y con un 12 por ciento de c.h., y se somete a combustión en un quemador externo de ciclón.
A la industria de productos forestales se le ofrecen opciones como el empleo de un turboalternador de condensación con extracción automática sencilla o doble o un turboalternador de contrapresión, aunque éste último cuenta con más partidarios. Aunque el potencial combustible de los residuos generados con el aserrío y la fabricación de tableros contrachapados supera las necesidades de calor y energía de la planta, la autosuficiencia en materia de electricidad en una operación integrada, incluida la producción de tableros de partículas, es más difícil de conseguir debido a que hay una proporción determinada entre la producción de energía y la producción de calor industrial generado por una planta de energía de contrapresión (aproximadamente 1:1,5) (25). Esta deficiencia puede salvarse con las siguientes soluciones alternativas: (25) (47)
- complementar la producción de combustible desmenuzado de la planta con compras de madera y residuos de madera o fueloil. Pero esta opción o impone una mayor carga a los sistemas existentes de tratamiento y combustión de residuos o requiere una mayor capacidad de la planta, con un excedente de producción térmica respecto de las necesidades;
- cubrir el resto de las necesidades de energía del aserradero empleando grupos electrógenos diesel o comprando energía a la red nacional.
Aunque muy bien puede ser que estas normas se hayan establecido para disuadir a las fábricas a que inviertan en pequeñas centrales eléctricas poco viables, no tienen en cuenta el potencial de energía de contrapresión a base de combustible desmenuzado. Es de esperar que en vista del aumento previsto en los costos del combustible se eliminen esas tarifas restrictivas.
resultar neutralizados por los elevados gastos de capital que ello supondría, el bajo rendimiento industrial y el aumento de los niveles de plantilla. Naturalmente, la economicidad de la generación de energía a base de residuos de madera se convierte en más interesante a medida que aumentan los precios de los combustibles, si bien el valor real de los residuos de madera como fuente de combustible ha de tener en cuenta su contenido de calor disponible, los gastos de capital y de funcionamiento que habrá que hacer en la planta para manejarlos y convertirlos en energía aprovechable, antes de poder hacer estudios comparativos que valgan la pena.
Hay que tener en cuenta que la capacidad de la mayor parte de las instalaciones de producción de energía de que dispone la industria, especialmente para cogeneración, rebasa lo que podría ser económicamente aprovechado por la mayoría de los aserraderos y unidades integradas. Además, los medíos económicos limitados de que disponen los aserraderos de pequeño y mediano tamaño suelen ser un disuasivo considerable a la hora de pensar en la cogeneración como opción digna de estudio, prescindiendo de los posibles beneficios a largo plazo.
Por estas razones y a pesar de su autosuficiencia en combustible autogenerado, es por lo que en líneas generales para los aserraderos o fábricas de tableros contrachapados de menos de 150,000 m3/A de capacidad de insumo de trozas (34) no se considera justificado económicamente producir su propia energía, a menos que formen parte de una unidad integrada de producción que se componga de aserradero, fábrica de tableros contrachapados y de partículas, etc, con unos servicios compartidos.
