manual de densificacion de la biomasa
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MANUAL DE DENSIFICACION DE LA BIOMASATRANSCRIPT
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE
CATEDRA: DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
CATEDRÁTICO: M. SC. RUDECINDO CERRON TAPIA
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
M. Sc. RUDECINDO CERRON TAPIA
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INDICE Página
Introducción 2 Unidad 1:
Importancia de la densificación de la Biomasa 3 Clasificación de los materiales densificables 6 Procedimientos para muestreos de Biomasa Forestal 11 Preparación de la Materia prima para la densificación 17 Unidad 2:
Principios y Técnicas de densificación 27 Métodos y ensayos de densificación de biomasa 30 Densidad a granel de especies forestales 42 Densificación de carbón, materiales, clasificación y ensayo de compresión
44
Propiedades de los productos densificados de biomasa 54 Unidad 3:
Potencialidad del uso de la densificación 65 Opciones económicas de densificación de la biomasa forestal
70
Opciones económicas de briquetas de carbón 75 Panorama actual de la densificación de biomasa en el Valle del Mantaro y el País
76
Valoración energética de la biomasa 83 Determinación de la granulometría de la biomasa 90 Evaluación y análisis de los materiales disponibles para la densificación
95
Impacto Ambiental de la Extracción de Residuos Sólidos Forestales
101
Bibliografía
103
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INTRODUCCIÓN
La asignatura es de carácter teórico-práctico, que conduce al aprovechamiento óptimo del recurso
forestal para convertirla en un recurso energético competitivo en el mercado de las energías
renovables y darle un valor mediante etapas sucesivas de procesamientos de desechos
lignocelulósicos (excedentes y residuos del bosque) y los desechos agrícolas, pecuarias, entre
otras que tienen propiedades energéticas, promoviendo su valoración, para generar rentabilidad y
bienestar social. Las Unidades Temáticas de desarrollo de la asignatura se encuentran
enmarcadas dentro de los principios del plan curricular de la Facultad
OBJETIVO GENERAL
Densificar la Biomasa con fines energéticos, a partir de los desechos y/o excedentes de las
actividades silvoagropecuarias
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Valorizar y conocer el tratamiento de los materiales lignocelulósicos para densificar.
Conocer los métodos de densificación de los excedentes y residuos de la Biomasa.
Planificar y aprovechar integralmente los excedentes y residuos silvoagropecuarios.
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IMPORTANCIA DE LA DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
El interés de la densificación en los países del tercer mundo viene a ser una alternativa de solución
energética, ligada a múltiples necesidades e intereses.
VENTAJAS DE ORDEN FÍSICO
Facilidad de transporte
VENTAJAS DE ORDEN ECONÓMICO
Reducción de costo de transporte
Aprovechar los excedentes residuos, etc.
Dar valor económico a materiales desechados y excedentes
Hacer comerciables a los materiales excedentes y residuos
VENTAJAS DE ORDEN TÉCNICO
Acondicionamiento de los materiales para
permitir la concentración, requiere el
secado y clasificación, los cuales permiten
obtener productos de mayor valor
Los técnicos de la termoquímica son muy
sensibles y la irregularidad del combustible
que comprende: forma, humedad,
granulometría, densidad, porosidad, etc., la densificación permite rendimientos de
transformaciones muy altos
Proporciona materiales endoenergéticos favorables a su estado natural.
Reducción del volumen a densificar
Reducción del volumen de almacenamiento
Manipulación fácil
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VENTAJAS DE ORDEN SOCIOECONÓMICO
La comprensión utiliza materiales leñosos de granulometría fragmentado sobre todo fina
con el propósito de valorar y reemplazar la madera, con fines energéticos, para ser usados
en combustión, gasificación y /o pirolisis.
La densificación permite obtener material energético, en principio de cualquier material
leñoso y una mezcla con otros orgánicos, una perfecta o claro interés energético de
acuerdo a las siguientes fases sucesivas:
a) Acondicionamiento del material.
b) Comprensión
c) Gasificación
d) Motor a gas pobre
e) Grupo electrógeno
f) Generador movible o estacionario a base de gas
g) Carros u otras maquinarias
Utiliza el material lignocelulosico sin recursos significativos de producción forestal.
Presentan un consumo energético entre 5 a 20 el valor % energético de la producción
BIOMASA
- Se denomina BIOMASA al conjunto de materia orgánica renovable de procedencia vegetal
o animal.
- La diversidad de recursos que forman la biomasa y sus múltiples aplicaciones energéticas
hacen que ésta sea la energía renovable con mayor número de usuarios en todo el mundo.
PRINCIPALES FUENTES DE BIOMASA
Según el origen de la biomasa, se pueden establecer las siguientes fuentes:
Residuos agroalimentarios.
Residuos de industrias transformadoras de la madera.
Residuos agrícolas (herbáceos y leñosos).
Biomasa procedente de cultivos energéticos.
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Residuos forestales.
- Cortas de madera.
- Clareos y claras de coníferas.
- Resalveos de quercineas.
- Podas.
- Desbroces selectivos de matorral.
APLICACIONES DE LA DENSIFICACIÓN
Para combustión domestica
Para combustión industrial limitada
Para generador de gas fija o móvil
Para carbonización domestica
Combustión en hornos
La biomasa con fines energéticos
DISMINUCIÓN DE LAS EMISIONES DE CO2
Esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea
agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es
la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone
un incremento de este gas a la atmósfera.
Puede provocar un aumento económico en el medio rural
Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios
No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.
Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles
Disminución de las emisiones de CO2
Esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea
agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es
la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone
un incremento de este gas a la atmósfera.
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Puede provocar un aumento económico en el medio rural
LA BIOMASA CON FINES ENERGÉTICOS
Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios
Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles
No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.
Inconvenientes
- Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles
fósiles.
- Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en
comparación con los combustibles fósiles.
- La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho
volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.
- Producción estacional.
- Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DENSIFICABLES
Atendiendo al origen es posible diferenciar, desde un punto de vista ecológico, biomasas de
distintos órdenes:
Biomasa primaria:
Es la materia orgánica formada directamente por los seres fotosintéticos (algas, plantas
verdes y demás seres autótrofos). Este grupo comprende toda la biomasa vegetal,
incluidos los residuos agrícolas (paja o restos de podas) y forestales (leñas).
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Biomasa secundaria:
Es la producida por los seres heterótrofos que utilizan en su nutrición la biomasa primaria.
Este tipo de biomasa implica una transformación biológica de la biomasa primaria para
formar un nuevo tipo de biomasa de naturaleza distinta a la inicial. Un ejemplo sería la
carne o las deyecciones debidas a los animales herbívoros.
Biomasa terciaria:
Es la producida por los seres que se alimentan de biomasa secundaria, como sería el caso
de la carne de los animales carnívoros, que se alimentan de los herbívoros.
Fuentes de Biomasa
Las fuentes de biomasa que pueden ser usadas para la producción de energía cubren un amplio
rango de materiales y fuentes:
Plantaciones energéticas
Residuos de la industria forestal y la acuicultura
Desechos urbanos
Se usan generalmente, para procesos modernos de conversión que involucran la generación de
energía a gran escala, enfocados hacia la sustitución de los combustibles fósiles.
A. Plantaciones energéticas
Estas son grandes plantaciones de árboles o plantas cultivadas con el fin específico de producir
energía. Para ello se seleccionan árboles o plantas de crecimiento rápido y bajo mantenimiento, las
cuales usualmente se cultivan en tierras de bajo valor productivo. Su período de cosecha varía
entre los tres y los diez años. También se utilizan arbustos que pueden ser podados varias veces
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durante su crecimiento, para extender la capacidad de cosecha de la plantación. Existen también
muchos cultivos agrícolas que pueden ser utilizados para la generación de energía: caña de
azúcar, maíz, sorgo y trigo. Igualmente, se pueden usar plantas oleaginosas como palma de
aceite, girasol o soya y algunas plantas acuáticas como el Jacinto de agua o las de algas, para
producir combustibles líquidos como el etanol y el biodiesel.
B. Residuos forestales
Los residuos de procesos forestales son una importante fuente de biomasa que actualmente es
poco explotada. Se considera que de cada árbol extraído para la producción maderera, sólo
se aprovecha comercialmente un porcentaje cercano al 20%. Se estima que un 40% es dejado en
él, en las ramas y raíces, a pesar de que el potencial energético es mucho y otro 40% en el
proceso de aserrío, en forma de astillas, corteza y aserrín. La mayoría de los desechos de
aserrío son aprovechados para generación de calor, en sistemas de combustión directa, en
algunas industrias se utilizan para la generación de vapor. Los desechos de campo, en algunos
casos, son usados como fuente de energía por comunidades aledañas, pero la mayor parte no es
aprovechada por el alto costo del transporte.
C. Desechos agrícolas
La agricultura genera cantidades considerables de desechos: se estima que, en cuanto a
desechos de campo, el porcentaje es más del 60%, y en desechos de proceso, entre 20% y
40%. Al igual que en la industria forestal, muchos residuos de la agroindustria son dejados en
el campo. Aunque es necesario reciclar un porcentaje de la biomasa para proteger el suelo
de la erosión y mantener el nivel de nutrientes orgánicos, una cantidad importante puede ser
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recolectada para la producción de energía.
Ejemplos comunes de este tipo de residuos son el arroz, el café y la caña de azúcar. Por otro lado,
las granjas producen un elevado volumen de residuos húmedos en forma de estiércol de animales.
La forma común de tratar estos residuos es esparciéndolos en los campos de cultivo, con el doble
interés de disponer de ellos y obtener beneficio de su valor nutritivo. Sin embargo, cuando existen
cantidades elevadas de estiércol esta práctica puede provocar una sobre fertilización de los suelos
y la contaminación de las cuencas hidrográficas
D. Desechos industriales
La industria alimenticia genera una gran cantidad de residuos y subproductos, que pueden ser
usados como fuentes de energía, los provenientes de todo tipo de carnes (avícola, vacuna,
porcina) y vegetales (cáscaras, pulpa) cuyo tratamiento como desechos representan un costo
considerable para la industria. Estos residuos son sólidos y líquidos con un alto contenido de
azúcares y carbohidratos, los cuales pueden ser convertidos en combustibles gaseosos.
Otras industrias también generan grandes cantidades de residuos que pueden ser convertidas para
su aprovechamiento energético, entre estas tenemos a la industria del papel, del plástico, las
destilerías, etc.
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E. Desechos urbanos
Los centros urbanos generan una gran cantidad de biomasa en muchas formas, por ejemplo:
residuos alimenticios, papel, cartón, madera y aguas negras.
La carencia de sistemas adecuados para el procesamiento de estos residuos genera grandes
problemas de contaminación de suelos y cuencas, sobre todo por la inadecuada disposición de la
basura y por sistemas de recolección y tratamiento con costos elevados operación.
Por otro lado, la basura orgánica en descomposición produce compuestos volátiles (metano,
dióxido de carbono, entre otros) que contribuyen a aumentar el efecto invernadero. Estos
compuestos tienen considerable valor energético que puede ser utilizado para la generación de
energía limpia.
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PROCEDIMIENTOS PARA MUESTREOS DE BIOMASA FORESTAL.
INTRODUCCIÓN
La biomasa forestal se define como el peso (o estimación equivalente) de materia orgánica que
existe en un determinado ecosistema forestal por encima y por debajo del suelo. Normalmente es
cuantificada en toneladas por hectárea de peso verde o seco. Es frecuente separarla en
componentes, donde los más típicos corresponden a la masa del fuste, ramas, hojas, corteza,
raíces, hojarasca y madera muerta.
La determinación adecuada de la biomasa de un bosque, es un elemento de gran importancia
debido a que ésta permite determinar los montos de carbono y otros elementos químicos
existentes en cada uno de sus componentes.
OBJETIVOS
Objetivo general
Generar información para determinar la biomasa forestal, con un mínimo grado de error, en
varios tipos de bosques, tanto naturales como de plantaciones.
Objetivos específicos
Factores o coeficientes de conversión de volumen comercial (VC) o biomasa comercial
(BC) a biomasa total (BT).
Funciones de biomasa a nivel total, por especie y por componentes para los tipos de
bosques estudiados.
PROCEDIMIENTO
a) Selección de unidades de muestra
Se entenderá por unidad de estudio al sector específico para el cual se realizará el análisis y
obtención de muestras. Se debe determinar el número total de unidades de estudio a ser
conformadas.
b) Elección de rodales
Una vez definidas las unidades de estudio se eligen los rodales. Debido a que los rodales para
volteo dependen de la superficie disponible, éstos no pueden ser elegidos al azar.
Los rodales finalmente elegidos deben corresponder a aquellos que representen la situación de
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interés. Deben tener una superficie mínima de 10 hectáreas y ser relativamente homogéneos en
composición y alteración antrópica.
c) Establecimiento de conglomerados
En cada rodal se establecen 2 conglomerados conformados por 2 parcelas cada uno.
La localización de cada uno de los conglomerados que se establecen se determina eligiendo 2
puntos al azar, cuidando que el conglomerado, en su totalidad, esté incluido dentro del rodal y que
éstos no presenten efectos fuertes de borde, claros grandes o accidentes topográficos
significativos (quebradas, cortes, etc.).
d) Forma y Tamaño de las parcelas
Para bosque nativo cada parcela tiene 500 m2 (20 x 25 m) separadas por una distancia de 60 m
(Figura 1).
Cada parcela, a su vez se divide en 2 mitades de 10 x 25 m, con el objeto de facilitar la medición
de los árboles.
Como se observa en la Figura 1, el vértice superior izquierdo de la parcela 1 (P1), corresponde al
punto de medición (PM), desde el cual hacia el este a una distancia de 60 m se ubica la otra
parcela, correspondiendo este punto nuevamente al vértice superior izquierdo.
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PROCEDIMIENTO
INF
OR
MA
CIÓ
N
RE
GIS
TR
AD
A
•Nº conglomerado
•Tipo de bosques
•Tipo forestal
•Subtipo forestal
•Especie dominante 1
•Especie dominante 2 A N
IVE
L D
E
CO
NG
LO
ME
RA
DO
•UTM x
•UTM y
•Altitud
•Posición topográfica
•Carta IGM
•Región
INF
OR
MA
CIÓ
N R
EG
IST
RA
DA
•Número de conglomerado .
•Numero de parcela.
•Exposición.
•Pendiente.
•Grado de intervención.
•Cobertura .
•Sotobosque.
A N
IVE
L D
E P
AR
CE
LA
•Estructura
•Hora de inicio
•Hora de término
•Observaciones
•25-30 árboles en rodales con 1 especie.
•35-40 árboles en rodales con 2 especies.
•40-45 árboles en rodales con 3 o más especies.
Selección de árboles muestra
PR
OC
ES
O
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MEDICIÓN DE ÁRBOLES MUESTRA:
Una vez finalizado el paso anterior y elegido los árboles, se realizan 2 tipos de mediciones, las
primeras con el árbol en pie, y las segundas una vez volteado.
Previo al volteo de los árboles, se debe registrar para cada árbol:
Número de árbol
DAP
Diámetro de copa (N-S)
Diámetro de copa (E-O).
Una vez identificado el árbol a procesar, el motosierrista de la
brigada debe señalar la zona de caída del árbol y
complementariamente se prepara despejando de matorrales y
otros árboles menores que puedan dificultar el trabajo y
procesamiento posterior.
Además se identifica la zona de pesado con el fin de habilitarla
para el trabajo de medición y pesado de la biomasa. Para ello
se ubica un trípode donde se coloca la pesa (de 100 kg), como
se muestra en la Fotografía 1.
a) Ubicación del personal en un lugar seguro (a 2 largos del
árbol).
b) Volteo del árbol, el corte se hace lo más cerca al suelo
posible (15 cm para Pinus radiata y Eucalyptus y 30 cm para
especies nativas).
c) Desrrame y trozado, los árboles se dividen en sus componentes, fuste hasta un diámetro límite
dependiente del tipo de especie, ramas gruesas y ramas finas bajo 1 cm con hojas.
BIOMASA ÁREA
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d) Se miden algunas variables tales como altura total, altura de comienzo de copa viva, diámetro a
la altura comienzo de copa viva, diámetro y altura de tocón, diámetro con corteza cada 2 m a partir
del tocón, es decir a los 0,3 - 1,3 - 2 - 3 - 4, etc., variando levemente la medición en el caso de
encontrar un muñón de rama.
e) Se registra además el espesor de corteza a lo largo del fuste principal, tomando la medición en
el mismo lugar en que se realizan las mediciones de
diámetros.
f) Se pesa la biomasa de ramas y hojas por
separado, para esto:
Se separan ramas finas de gruesas, el es 1
cm. Las ramas finas se contabilizan como
hojas (≤ 1 cm).
Se pesan las ramas gruesas. Si fuese
necesario deben trozarse para facilitar su pesado.
Se corta el fuste comercial en secciones y se pesa, considerando que:
Cada sección no debe pesar más allá de 100 kg (deben poder ser cargadas a pulso por
una o dos personas)
Se sacan 4 submuestras (rodelas) de diferentes partes del fuste (Tocón, DAP, HCC,
Intermedio)
Estas submuestras se secan hasta peso constante a temperatura de 105ºC.
Se calcula una razón promedio de Ps/Ph para la biomasa del fuste.
Para la extracción de las raíces se necesita identificar la zona de influencia de raíces (ZIR), sobre
la cual se trabajará removiendo el suelo. La zona de influencia radicular es variable dependiendo
principalmente del tamaño del árbol y concentra más del 90% de la biomasa de raíces.
BIOMASA SUBTERRANEA
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Exposición de las raíces gruesas
Soltar y remover la ZRS comenzando a partir
del hoyo cavado inicialmente en el borde,
utilizando para este efecto barretillas y palas,
extrayendo la tierra suelta y depositándola fuera
de la zona demarcada.
Armado de trípode
Para el armado del trípode se deben
seleccionar de preferencia especies de madera
densa y de diámetro adecuado, de acuerdo con
el tamaño de la raíz a extraer. Se cortan tres
fustes de un largo de 3,5 m. Se les extrae la
corteza y se dejan secar al menos por 24 horas.
Extracción de la raíz
Una vez instalado el sistema de tracción
(trípode y tecle), se amarra la raíz con cadenas
de 10 o 12 mm de espesor dependiendo del
tamaño de la raíz, el largo de esta cadena es
de 1,5 a 2 m.
Limpieza de raíz
Se deben limpiar las raíces (sacar el suelo
adherido), para su posterior pesado. Este
procedimiento se realiza en forma manual
utilizando barretillas (eventualmente se puede
utilizar una hidrolavadora).
Medición y pesado de raíces
Para efectos de estudio radicular se deben
realizar una serie de mediciones de longitud de
raíces hasta diámetros predeterminados de 10,
5, 2 y 0,5 cm de espesor
Extracción de Muestras
Para determinar el peso seco de las raíces, se
extraen muestras de cada tipo de raíz (delgada,
media y gruesa). Con estas muestras también
se puede determinar el porcentaje de carbono
presente en los tejidos de la biomasa radicular
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PREPARACIÓN DE LA MATERIA PRIMA PARA LA DENSIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
En la utilización de la biomasa residual forestal, generalmente es necesario realizar una serie de
operaciones previas de transformación física y acondicionamiento.
Estas operaciones hacen posible obtener productos de mayor valor añadido, lo que posibilita la
ampliación de su mercado y su consumo.
No obstante, para que este acondicionamiento previo sea viable, es necesario que el incremento
de valor del producto final, compense los gastos de transformación del material. De esta forma, en
función del tipo de aplicación a la que se destina, será necesario aplicar distintas etapas de
transformación y acondicionado.
OBJETIVOS
Objetivo general
Acrecentar nuestros conocimientos respecto a la preparación de la materia prima para la
densificación.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar una recopilación de información respecto a las etapas de transformación realizables para
el tratamiento de la biomasa residual.
Conocer la dinámica de secado en las pilas de astilla.
Aprender sobre la densificación de la biomasa residual; es decir su utilización para la producción
de chips, pellets y briquetas.
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE RESIDUOS FORESTALES
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ETAPAS DE TRANSFORMACIÓN
REALIZABLES PARA EL TRATAMIENTO DE LA BIOMASA RESIDUAL
SECADO NATURAL
El secado natural se basa en aprovechar las condiciones ambientales favorables para facilitar la
deshidratación de los residuos
En el caso de los residuos forestales procedente de las cortas existen dos posibilidades:
Realizar el secado directamente en el monte
Realizar el secado después de haberlos convertido en astillas
Durante el almacenado de residuos de la madera se producen una serie de procesos
termogénicos.
Acción de las células vivas de la madera
La actividad biológica de microorganismos(bacterias y hongos)
Fenómenos de oxidación química e hidrólisis ácida de los componentes de la celulosa
(ocasionan pérdidas energéticas en los materiales).
EL EFECTO CHIMENEA
Se produce durante el secado de astillas en montones o pilas
Cuya dinámica es la siguiente:
El aire penetra en las pilas desde la superficie y enfría los residuos a la vez que se recalienta
según avanza hacia el centro del montón; la corriente de aire arrastra el agua contenida en los
materiales, produciéndose así un flujo de aire húmedo y cálido desde el interior de los montones
hacia la cumbrera; de esta forma, el agua fluye verticalmente y se acumula en la cúspide donde se
experimenta un fuerte recalentamiento y salida de vapor a la atmósfera
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Durante este almacenamiento en pilas de la astilla, se registra una pérdida de madera.
Que en general suele estar comprendida
Entre el 0,5-1% por mes en climas fríos y templados
Entre el 0,75-3% por mes en climas cálidos y húmedos.
RECOMENDACIONES PRÁCTICAS
Hacer pilas de no más de 40-50 m3, evitando el apelmazamiento del material.
Evitar la presencia de finos que impiden la entrada de aire en la pila.
Controlar la temperatura en el interior de la pila, y voltear el material cuando se registren
temperaturas superiores a 60 ºC.
SECADO FORZADO
Cuando la humedad conseguida con el secado natural no es la adecuada para el procesado del
material, o bien no se disponen de las condiciones necesarias para su realización, es necesario
recurrir al secado forzado
Los equipos más utilizados se clasifican en:
Secaderos directos
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La transferencia de calor es por contacto directo entre el material húmedo y los gases calientes
Secaderos indirectos
La transferencia de calor se realiza a través de una pared de retención
Los diseños que mejor se ajustan a estos tipos de transferencia de calor, y suelen resultar más
adecuados para el secado de biomasa.
En los de:
Tambor rotatorio o "trommel"
Se suelen utilizar cuando se trabaja con materiales muy húmedos y/o de granulometría
gruesa.
En este tipo de secaderos el movimiento de los sólidos se controla regulando la pendiente
interior y el giro del cilindro.
Tipo neumático.
Están basados en el arrastre de los residuos mediante un flujo térmico que durante el
recorrido extrae la humedad del material. Suelen utilizarse cuando el producto es de
granulometría fina y/o se requiere una ligera deshidratación.
REDUCCIÓN GRANULOMÉTRICA
Operación imprescindible cuando se pretende utilizar el material en aplicaciones energéticas, tanto
en aplicaciones directas como para la fabricación de elementos densificados.
Cuando el material se destina a la producción de energía, constituyen factores primordiales...
Comprende actividades de astillado, picado y molienda.
El rendimiento de astillado
El evitar piezas de gran tamaño
Porque pueden producir atascos en los equipos de transporte y alimentación.
ASTILLADO
Proceso mediante el que se consigue una primera etapa de reducción granulométrica.
Que permite obtener astillas (chips) con un tamaño máximo de partícula.
Que posibilita el manejo, almacenaje, carga y transporte de los residuos de una forma
técnicamente viable ya que, de otra forma, estos productos residuales serían inmanejables
utilizando métodos convencionales.
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EQUIPOS DE ASTILLADO DE MONTE
Astilladoras móviles
Astilladoras autopropulsadas
Astilladoras fijas o semifijas
Astilladoras móviles
Son arrastradas mediante tractores forestales y accionados desde la toma de fuerza de éstos.
Son capaces de llegar hasta lugares de difícil acceso, gracias a su elevado grado de
maniobrabi1idad, pero las producciones suelen ser muy bajas.
Generalmente, requieren la intervención de varios operarios para realizar la alimentación de los
residuos a la máquina; si bien, algunas están dotadas de plumas, pinzas o sistemas similares para
la recolección de los residuos.
ASTILLADO
Astilladoras autopropulsadas
Las cuales, al estar dotadas de su propio sistema de tracción, pueden desplazarse de forma más
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rápida y presentan algunas ventajas de tipo técnico sobre las rastilladoras arrastradas.
Astilladoras fijas o semifijas
Las cuales, que se utilizan tan sólo en lugares donde la envergadura de la explotación y los
elevados volúmenes manejados, hacen amortizable este tipo de instalaciones
Principales problemas
Radican fundamentalmente en la dispersión de los residuos, que hace difícil su concentración en
puntos determinados, donde se realizan los trabajos forestales.
La presencia de cuerpos extraños, como son los elementos metálicos (herraduras, balines,
perdigones, clavos, postas, alambres, etc.) en los residuos forestales y que pueden causar roturas,
atascos y fuertes desgastes en los rodillos y cuchillas de los equipos de astillado.
La presencia de partículas minerales procedentes del polvo, arrastres del viento, etc., que se
concentran en la corteza de los vegetales es otro factor de desgaste de las piezas y elementos
mecánicos de la maquinaria forestal.
La baja densidad, lo cual hace que los rendimientos en peso obtenidos sean muy bajos y que haya
que manejar importantes volúmenes de residuo para mantener una explotación dentro de los
umbrales de rentabilidad ya que los costes de explotación por tonelada generada son muy
elevados.
El elevado contenido de humedad que presentan, lo cual dificulta el manejo de los mismos ya que
un residuo húmedo se astilla con mayor dificultad y las astillas obtenidas son más heterogéneas y
tienen un importante porcentaje de piezas largas, que dificultan su manipulación posterior.
La molienda
Práctica recomendable cuando se trata de obtener combustibles de mayor calidad.
Imprescindible cuando se pretende utilizar estos productos en equipos de conversión energética
específicamente diseñados para manejar productos más finos que las astillas (inyectores, hornos
especiales, etc.)
También es necesario realizar este tipo de transformación física cuando se trata de fabricar
combustibles densificados como las briquetas y los pellets.
PRINCIPALES PROBLEMAS
En lo referente a las características y presentación de los residuos astillados
La presencia de materiales indeseables como elementos metálicos, piedras, arena, piezas de gran
tamaño, etc. Estos materiales producen graves problemas en las instalaciones de molienda, por lo
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que es necesaria su eliminación, previa a la reducción granulométrica propiamente dicha.
En lo referente a las características propias de las instalaciones de manejo
En función del calibre de mallas utilizadas, tipo y forma de martillos o cuchillas, espesores y
separaciones de mallas y martillos, sistemas de extracción empleados (mecánicos, neumáticos,
etc.), en cada situación concreta la problemática será básicamente diferente.
LA DENSIFICACIÓN
El sentido de compactar o densificar residuos biomásicos, es el aprovechamiento energético de
estos residuos y al densificarse estos aumentan su poder calorífico.
A su vez esto contribuye a la reducción de costos de transporte.
Cuando la biomasa es densificado se obtiene productos como
Chips
Pellets
Briquetas
LOS CHIPS
Es un triturado de madera, en partículas de distintos tamaños; se pueden quemar directamente en
calderas automáticas de alimentación continua.
Su producción es barata, sólo se necesita una chipeadora
Llamados también astillas
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USOS PRIORITARIOS
En forma industrial para alimentar calderas o secadores
En calefacción y/o agua caliente sanitaria de viviendas.
Pellets
Son pequeñas porciones de biomasa aglomerada o comprimida, con diámetros normalmente
comprendidos entre 6 y 12 mm y longitudes de 10 a 30 mm.
Ventajas
Pueden utilizarse en forma continua al poder almacenarse en depósitos casi como si fuera
un combustible líquido.
Pueden ser alimentados y dosificados mediante sistemas automáticos
Desventajas
La producción es cara y los artefactos para quemarlos a escala doméstica también.
TECNOLOGIAS DEL FERTILIZADO
Pelletizadora de matriz anular
Dentro de este tipo de prensa existen dos variantes
• Primero: la matriz anular es fija y los rodillos, también llamados discos, animados de un
movimiento giratorio, empujan la materia a través de las numerosas hileras.
• Segundo: los rodillos son fijos y es la matriz la que gira a alta velocidad.
En este equipo la forma de la matriz es anular o en anillo.
Pelletizadora de matriz plana
En este caso, la matriz es fija y tiene la forma de un disco horizontal, mientras que los rodillos
recorren la cara superior.
LOS PELLETS
Tabla Nº01: Comparación energética combustible fósil vs Biomasa
Combustible
ρ
(Kg/m3
)
PCI (MJ/Kg)
ρ*PCI
(MJ/m3
)
Fracción
Gasolina 680 48,00 32,640 1,00
Madera sólida
300 17,50 5,250 6,22
Aserrín 100 17,50 1,750 18,65
Pellets 600 17,50 10,500 3,11
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BRIQUETAS
Definición
• Son unos elementos normalmente de forma cilíndrica, formados por materiales prensados
que se utilizan como combustible.
• La geometría de la sección de las briquetas varía según la maquinaria empleada, suelen
ser macizas de base circular, ¼ de círculo, cuadrada, hexagonal, rectangular y octogonal.
• El diámetro suele estar entre los 7,5-9,0 cm y la longitud entre los 50 y los 80 cm.
• Una condición que se les impone es que la longitud de la briqueta no puede exceder cinco
veces su propio diámetro.
Ventajas
Se producen con residuos biomásicos de todo tipo: aserrín, residuos forestales y de industrias
madereras, etc.
Son el sistema ideal para uso doméstico, secadores, pequeñas calderas, etc.
Se usan como si fueran troncos de leña comunes; por lo que todos los artefactos que usen leña
pueden usar briquetas sin ninguna modificación.
El proceso de la fabricación de briquetas no es tan exigente con el tamaño de partículas lo cual
disminuye los costos de producción si se compara con la fabricación de pellets.
Algunas briquetas tienen un agujero central que favorece la combustión de las mismas
TÉCNICAS DE BRIQUETAS
Densificación por impacto Briquetadoras de pistón
La compactación del material se consigue mediante el golpeteo, producido sobre la biomasa, por
un pistón accionado a través de un volante de inercia. Las densidades conseguidas suelen estar
entre 1.000 y 1.200 kg/m3.
Densificación por extrusión
Briquetadora de tornillo
Se trata de un sistema basado en la presión ejercida por un tornillo sinfín especial, que hace
avanzar el material hasta una cámara que se estrecha progresivamente (forma cónica). Este tipo
de equipos permite realizar briquetas con orificios interiores que favorecen su combustión. Con
este sistema se pueden obtener briquetas de mayor densidad que con los sistemas de impacto
(1.300- 1.400 kg/m3), si bien, los consumos energéticos y los costes de mantenimiento son
notablemente más elevados.
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Briquetadoras hidráulicas o neumáticas
En estas máquinas la presión es producida por uno o varios cilindros accionados por sistemas
hidráulicos o neumáticos. Se suelen utilizar cuando los residuos son de muy mala calidad, o están
húmedos y no se requiere una gran calidad de la briqueta final. Son equipos de muy poco consumo
y mantenimiento. Estos equipos producen briquetas con densidades del orden de 700-800 kg/m3,
si bien en determinados casos pueden llegar a alcanzar hasta 900 -1.000 kg/m3.
VARIABLES QUE ACTÚAN EN LA CALIDAD DEL MATERIAL ENERGÉTICO OBTENIDO
• DENSIDAD
• TAMAÑO
• CONTENIDO DE HUMEDAD
• CONTENIDO DE CENIZAS
• PODER CALORÍFICO
• % S,N,Cl, ADITIVOS
MADERA DENSIFICADA
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CONCLUSIONES
La densificación de la biomasa, se trata de una alternativa para generar energía, que estimula el
buen uso de los recursos renovables a beneficio del medio ambiente pero también, que genera
ganancias para la industria
Las principales etapas de transformación realizables para el tratamiento de la biomasa residual son
el astillado, secado natural, secado forzado, molienda, tamizado y densificación.
Las plantaciones forestales pueden producir energía vegetal, a través del proceso fotosintético, con
eficiencia y alcanzar un promedio de 45 x 106 kg/caloría/ha/año, lo que equivale a 28 barriles de
petróleo por ha. En la sierra peruana es urgente iniciar programas de reforestación para proveer,
entre otros fines, de leña a las zonas rurales; bajar la presión sobre la cobertura vegetal, y usar el
estiércol y los rastrojos agrícolas como materia orgánica y abono
PRINCIPALES TÉCNICAS DE DENSIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
Un proceso de densificación persigue, como la propia palabra indica, aumentar la densidad de la
materia prima.
Para la realización de un proceso de densificación en el terreno de la biomasa lignocelulósica, la
materia prima a la entrada de dicho proceso deberá estar convenientemente acondicionada
(tamaño, humedad, limpieza, etc.).
En función de estos parámetros, el producto final tendrá determinadas características y por tanto
determinados aprovechamientos
CLASIFICACIÓN
PRESION A PISTON
PRESION CON PESO CONICO
PRESION CON PESO DE CAPA CALIENTE
PRESION CON HILERA ANULAR (anillo, aro)
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PRESIÓN CON PESO CÓNICO
La presión que un líquido ejerce, en virtud de su peso, en un punto
cualquiera de su masa o en las paredes del vaso que le contiene,
depende, como se ha visto más arriba ( de la profundidad y de la
densidad del líquido, pero es independiente de la forma del material y de
la cantidad del líquido.
PRESIÓN CON PESO DE CAPA CALIENTE
El aire es un cuerpo material formado por una mezcla de gases, cumple
todas las propiedades de los gases.
Peso: un litro de aire puro y seco, al nivel del mar, pesa 1,293 gramos, es decir 14,4 veces más
que el hidrógeno y 773,4 veces menos que el agua.
Presión: si el aire tiene un peso, ejerce una presión: al nivel del mar, la presión es de 76 cm de
mercurio. Cada centímetro cuadrado soporta una presión igual al peso de un prisma de mercurio
PRESIÓN A PISTON
SISTEMA CONTINUO SISTEMA
DISCONTINUO
CLASIFICACIÓN
Es una máquina de fluido que está
construida para aumentar la presión y
desplazar cierto tipo de fluidos llamados
compresibles, tal como lo son los gases y
los vapores. Esto se realiza a través de un
intercambio de energía entre la máquina y
el fluido en el cual el trabajo ejercido por el
compresor es transferido a la sustancia que
pasa por él convirtiéndose en energía de
flujo, aumentando su presión y energía
cinética impulsándola a fluir.
Se trata de un pistón
que presiona la
materia a densificar
en un cilindro
provisto de una
estrechez cónica
que frena el avance
de la fricción de la
materia
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de 76 cm de altura y 1 cm cuadrado de base y, como un centímetro cúbico de mercurio pesa
alrededor de 13,6 gramos tal presión será entonces 76 x 13,6 igual a 1.033 gramos; por
consiguiente la presión del aire es de 1,033 kilogramos por centímetro cuadrado, de 103,300
kilogramos por decímetro cuadrado, y de 10,330 toneladas por cada metro cuadrado.
PRESIÓN CON HILERA ANULAR (Anillo, aro)
Los rodamientos Y de SKF, a menudo llamados rodamientos de inserción, son básicamente
rodamientos rígidos de bolas obturados de las series 62 y 63, con un diámetro exterior esférico
convexo. Estos rodamientos se fabrican en diferentes series y tamaños, y se suministran con un
aro interior estándar, o con un aro interior prolongado a uno o a ambos lados.
Las distintas series de rodamientos se diferencian en el método de fijación del rodamiento en el
eje. Los métodos más habituales utilizan:
Prisioneros
Anillo de fijación excéntrico
Manguito de fijación
Ajuste de interferencia
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MÉTODOS Y ENSAYOS DE DENSIFICACIÓN DE BIOMASA
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el proceso de densificación de la biomasa ha causado un gran interés en los
países desarrollados del mundo, como una técnica de aprovechamiento de los residuos para la
utilización como fuente de energía y la mejora de la eficiencia energética, transporte y
almacenamiento de la biomasa es preciso compactar residuos de madera – aserrín, fragmentos,
residuos forestales, maderas molidas o residuos de cultivos agrícolas y otras formas de residuos
orgánicos y ligno-celulósicos.
En el presente informe se dan a conocer los métodos y ensayos de la densificación de la biomasa.
OBJETIVO
Conocer los métodos y ensayos de la densificación de la biomasa.
DENSIFICACIÓN DE BIOMASA
Es la compactación para la obtención de productos combustibles densificados con alto poder
calorífico y homogéneo en propiedades y dimensiones que nos permite la automatización de
los sistemas de alimentación y control de la combustión, además permitir de unos gastos
menores de transporte y almacenamiento.
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MÉTODOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA
Métodos termoquímicos
Este método se basa en la utilización del calor como son:
COMBUSTIÓN
Se somete a la biomasa a altas temperaturas con exceso de oxígeno. se libera agua y gas
carbónico, se obtiene calor en entornos domésticos, calor industrial o para la generación de
energía eléctrica.
PIRÓLISIS
Combustión incompleta a alta temperatura (500ºC) de la biomasa en condiciones anaerobias.
Se produce carbón vegetal.
GASIFICACIÓN
Se somete a muy altas temperaturas en presencia de cantidades limitadas de oxígeno, se
obtiene gasógeno, se utiliza para obtener electricidad y vapor, también se obtiene gas de
síntesis que sirve para accionar motores diésel, para producir electricidad, o para mover
vehículos.
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Método Bioquímico
Método Fisicoquímico
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MÉTODOS DE LA DENSIFICACIÓN DE BIOMASA
Peletizacion
Es un biocombustible estandarizado, cilíndrico hecho por la compresión de virutas, aserrines y
astillas molturadas. Procedentes de residuos de madera, industrias forestales, agroforestales,
parquet, puertas.
Se producen por la alta presión y vapor de agua, no hay que utilizar ningún tipo de aglutinante.
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Etapas Del Proceso Productivo
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Etapas Del Proceso Productivo
Pelletizado Mediante Prensa
A la salida de la matriz, un dispositivo compuesto de cuchillas, corta los cilindros, aún blandos,
a la medida de la longitud deseada.
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PROCESO DE DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
Se hace pasar la biomasa a través de una matriz agujereada con la ayuda de rodillos
giratorios, al mismo tiempo que se comprime, obteniéndose a la salida un diámetro
característico a la matriz empleada.
Briquetaje
Compacta la biomasa entre cilindros con cavidades, produciendo formas como el carbón
briquetado, con las dimensiones que varían de 15-250 mm de largo, con diámetro de 50 mm,
como se puede observar en la figura 01, como transformar residuos en combustible sólido.
Métodos De Aglomeración
Para aglomerar en briquetas es necesario un adhesivo que se mezcle, una prensa para
formar un bloque o briqueta que luego será pasado por un horno de secado, para curarlo o
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asentarlo, evaporando el agua para que dicho bloque resulte suficientemente resistente para
ser usado en los mismos equipos de combustión del pedazo normal de carbón vegetal.
El adhesivo deberá preferentemente ser combustible, si bien puede adaptarse un
adhesivo incombustible, efectivo a bajas concentraciones.
La prensa para hacer las briquetas debe ser bien proyectada, de construcción sólida y
capaz de aglomerar la mezcla de carbón y adhesivo en forma adecuada para su
manipuleo durante el proceso del curado o secado.
Queman para producir vapor para fuerza eléctrica, transformando por lo tanto el
desperdicio de aserrín y corteza en dos productos útiles, energía eléctrica y briquetas de
carbón vegetal. Al mismo tiempo se reducen al mínimo los problemas de la
contaminación del aire y de la eliminación de desperdicios.
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Briquetas Ecológicas
Fabricado exclusivamente con materias primas 100% de Aserrín. No contiene adhesivos ni
aglomerantes, la compactación se produce por la alta presión a la que se somete la materia
prima.
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Extrusión
Usa una rosca para forzar la biomasa bajo alta presión contra una matriz, formando grandes
cilindros de 2,5 a 10 cm de diámetro, Agentes ligantes como piche o parafina son
frecuentemente agregados para aumentar la fuerza estructura y el poder calorífico.
ENSAYOS DE LA DENSIFICACION DE LA BIOMASA
Implica el uso de alguna forma de presión mecánica para reducir su volumen y su conversión
a una forma sólida.
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PELETIZADORAS
Encargadas de procesar correctamente el material en polvo y transformarlo en pellets. Estas
son: alimentador, acondicionador y prensa. El alimentador es básicamente un tornillo sin fin
que se encarga de transportar el material hasta el acondicionador a una velocidad variable. El
acondicionador es un transportador de paletas, dentro del cual se inyecta vapor para
aumentar la humedad del polvo y darle la textura necesaria para que se forme luego los
pellets. Finalmente, la prensa está compuesta principalmente por un dado con agujeros (por
donde saldrán los pellets) y dos rodillos fijos en su interior para prensar el material en dichos
agujeros.
ACONDICIONADOR
El acondicionador de una maquina peletizadora es básicamente un transportador de pellets al
cual se le inyecta vapor de agua a una temperatura y presión predeterminada a fin de
entregarle la humedad necesaria para que se adquieran las propiedades requeridas para
generar el balanceado.
Para lograr determinar el tamaño y la velocidad del transportador debemos establecer el
código del material, para ello partimos conociendo cual es el tipo de material y que capacidad
será la que queremos proporcionar.
Debemos hacer un análisis aparte a nuestro material, ya que debe considerarse que este al
entrar al acondicionador ganara humedad producto del vapor.
EXTRUSOR
o Un extrusor es un tornillo que gira en un cilindro.
o Hay una tolva que alimenta un extremo del cilindro y un agujero (s) de forma específica
al otro extremo.
o Cuando el material sale de la boquilla, toma la forma de la salida; una rendija larga hace
una película plana o una lámina, una abertura circular hace tubos, muchos agujeros
pequeños hacen filamentos (pellets), etc.
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DENSIDAD A GRANEL DE ESPECIES FORESTALES
La densidad a granel está en relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo poros y huecos
que contenga. También es conocida como densidad aparente en masa expresada en Kg/m3. Es
muy importante ya que determinará un aproximado del tamaño de la materia prima.
Se expresa:
Pb= Ps (1- E) + Pa E
Donde: “Pb” es la densidad a granel, “Ps” es la densidad de la partícula, “E” es la porosidad, “Pa”
es la densidad del aire.
TIPOS DE DENSIDAD A GRANEL:
A. AIREADA
Su medición se efectúa bajo requerimientos de una
compañía o industria particular
B. COMPRIMIDA
Densidad a granel de material después de haber sido sometido a algún tipo de vibración
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CONCLUSIONES:
Los biocombustibles pese a que cuentan con un poder de combustión inferior a los
combustibles fósiles, son una alternativa rentable y con visión a futuro debido a los cambios
actuales con respecto a medio ambiente que está sufriendo nuestro planeta.
Existen diversos tipos de cultivos energéticos tales como: alcoholígenos, oleaginosos y
lignocelulósicos.
La determinación de la densidad a granel de especies forestales con fines energéticos se
realiza con fines comerciales.
La densidad a granel es conocida como la densidad “suelta” por metro cúbico en la cual se
toma en cuenta los espacios entre cada material.
Para la medición de la densidad a granel de las especies forestales con fines energéticos, se
tiene que procesar la materia prima a los productos como pellets, briquetas, leña, carbón y
astillas.
Se utilizan diferentes maquinarias para determinar la densidad a granel.
Las especies más propicias para generar energía son: eucalipto, chopo, caña, álamo y sauce.
En general las más aptas son las especies que cuentan con una densidad elevada.
La densidad a granel de cada producto variará de acuerdo con las dimensiones dadas, las que
dependerán al uso de las mismas.
En algunos casos no se comercializa el producto a granel, sino sólo por sacos de
determinados pesos, dependiendo de la demanda.
RECOMENDACIONES
Para obtención de combustibles sólidos de calidad debe tener un adecuado almacenamiento y
conservación.
Para la producción de combustibles sólidos se debe contar con un abastecimiento continuo de
materia prima para satisfacer la demanda del mercado.
En cuanto a densidad a granel se deben realizar mediciones en cuanto a exportaciones
nacionales de biocombustibles sólidos para tener datos estadísticos del país. Ya que la
información obtenida es de otras fuentes.
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DENSIFICACIÓN DE CARBÓN, MATERIALES, CLASIFICACIÓN Y ENSAYOS
DE COMPRESIÓN
Desde que el hombre descubrió el fuego tuvo un requerimiento creciente por fuentes de
energía que hicieran su vida más confortable y hasta la utilización de combustibles fósiles la
biomasa fue la única fuente disponible, lo cual hizo que al aumentar los núcleos poblacionales
el requerimiento energético llegara a hacer un uso muchas veces indiscriminado de los
recursos naturales.
Cuando la utilización de combustibles fósiles entra en escena, rápidamente reemplaza en gran
medida al uso de biomasa como combustible y con ello la inyección de gases de carbono a la
atmósfera, que hasta ése momento se encontraban sepultados bajo tierra sin tener contacto
atmosférico, comienza.
La situación ambiental actual nos obliga a replantearnos comportamientos ya establecidos, las
reservas de combustibles fósiles disminuyen incrementando su precio, el efecto invernadero
causado por la acumulación de gases de carbono en la atmósfera agrava la situación climática
global y la vida actual de la población demanda una mayor cantidad de energía para sus
actividades.
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La densificación del carbón, consiste en compactar pequeños trozos de carbón en piezas de forma
y tamaño similar le otorga al material obtenido muchas ventajas respecto a su configuración
original.
Todas las piezas obtenidas tienen aproximadamente la misma configuración y tamaño, por lo
que resulta más conveniente su almacenamiento, manipuleo y transporte.
El contenido de humedad puede ser controlado lo que facilita su combustión y mejora su
eficiencia en el equipo generador de calor.
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BRIQUETAS
Orientada a solucionar tres aspectos particulares, la artesanalidad de la producción, el
costo de inversión en las plantas de densificación y la calidad de la materia prima a
densificar, en el caso puntual de nuestro país podríamos potencialmente agregar como un
cuarto al proceso de adaptación a la conversión de la combustión tradicional de leña en
hogares a la de productos densificados en los mismos.
Los tres primeros aspectos están relacionados al volumen obtenido, es más sencillo
simplemente compactar elementos que hacerlos además pasar por orificios pequeños; el
diámetro de los cilindros briquetadores tanto industriales como artesanales permiten la
introducción de polvos, fibras y hasta partículas de mediano tamaño en los mismos para
ser comprimidos, lo que permite utilizar una materia prima mucho más heterogénea que en
el caso de los pellets, un grado de humedad mucho mayor y menos controlado y por
consiguiente, adaptarse más a métodos de producción artesanales.
Por otra parte, el costo de los equipos para briquetizar industriales es inferior a los de
pelletizado a igual volumen de producción considerado.
El pelletizado contrariamente, requiere un mayor control de las materias primas
involucradas, su origen, pureza, tamaño de partícula y grado de humedad contenido son
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esenciales para obtener un pellet de buena calidad, de hecho existen normas en varios
países para clasificarlos de acuerdo al grado de ceniza contenida y poder calorífico
involucrado.
el poder calorífico que se puede obtener sobre todo en estufas o convertidores de doble
combustión es superior sin duda al de las briquetas, haciéndolos muy adecuados como
combustible hogareño aplicado a artefactos como estufas, cocinas, calefones y otros
diseñados específicamente al efecto.
Éste reducido tamaño y homogeneidad superior en el pellet, permite su uso como
combustible casi fluido, es decir, se adapta a sistemas de alimentación automáticos
controlados electrónicamente y sistemas de almacenamiento y recarga similares a los de
combustibles líquidos que facilitan la adopción de éstos sistemas en reemplazo de los
tradicionales basados en GLP o Gasoil.
TECNOLOGIAS DEL BRIQUETIZADO
Conformación por ruedas formadoras
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Extrusión a tornillo
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Compresión manualmente
TECNOLOGIAS DEL PELLETIZADO
SISTEMAS DE ANILLO PLANO
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SISTEMAS DE ANILLO CILINDRICO
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PROPIEDADES DEL PELLEST
SEGÚN NT DE ALEMANIA
Diámetro: 6,05 - 6,39 mm
Largo: 5,59 – 45,85 mm
Poder calorifico: 19,23 MJ/kg o 5,34 kwh (DIN 51900)
Contenido de ceniza: < 0,4% (DIN 51719)
Densidad: 1,33 kg/dm3
Humedad: < 10% (DIN 38414 S2)
Azufre: 0,03% (DIN ISO 15178)
Nitrógeno: 0,23% (DIN ISO 10694)
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CONCLUSIONES
Basándonos en lo expuesto, podemos decir que la potencialidad de utilización de combustibles
provenientes de residuos forestales en nuestro país es muy conveniente desde varios puntos de
vista y aportaría mejoras sustanciales a la calidad de vida, medio ambiente y economía regionales;
de todos modos, para garantizar el éxito de proyectos en éstas direcciones es necesario contar con
políticas adecuadas y cierto apoyo de entidades estatales y privadas que favorezcan un entorno
adecuado para la rápida adopción de estos nuevos paradigmas. Legislaciones, por ejemplo,
referente al tratamiento de residuos de aserraderos y a la prohibición de la utilización de leña de
monte como combustible en las industrias que en algunos países se está elevando acabo
(ESAÑA), abren el terreno a la aplicación efectiva de proyectos de ésta naturaleza.
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PROPIEDADES DE LOS PRODUCTOS DENSIFICADOS DE BIOMASA
INTRODUCCION
La biomasa se utiliza cada vez más para
producir energía. Los elevados precios de
los combustibles fósiles, junto con las
nuevas políticas energéticas
medioambientales, están convirtiendo el
combustible biomasa en un elemento
esencial de las políticas energéticas tanto
en los países desarrollados como en
desarrollo.
CICLO CERRADO DEL CARBONO
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TIPOS DE BIOMASA
a. Biomasa natural
b. Biomasa antropogénica
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c. Biomasa residual
- Residuos forestales: residuos de industrias forestales.
- Residuos agrícolas: herbáceas.
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DENSIFICACION DE LA BIOMASA
Densificación = compactación o compresión; este aumenta su densidad y modifican sus
propiedades físico químicos.
Convirtiéndose en características más eficientes de alto rendimiento.
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CUESTIONES DE DENSIFICACION
Que los productos (pellets, briquetas, etc.) mantengan sus propiedades como sólidos
compactados hasta que cumplan su función (durante su manipulación, transporte, almacenaje,
combustión). Idealmente, para concebir un proyecto de utilización.
Las briquetas
Las briquetas son un biocombustible de origen lignocelulósico (madera) en la mayor parte de los
casos, formado por la compactación de la biomasa. Es un producto 100% ecológico y renovable,
catalogado como bioenergía sólida que viene en forma cilíndrica o de ladrillo y sustituye a la leña
con muchas ventajas
Con la densificación
se puede lograr
Combustible uniforme
Mayor densidad
Poder calorífico elevado
Quema uniforme
Humedad uniforme
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Tipos de densificación de briquetas
- Clasificación por impacto – briquetadoras de pistón
La compactación del material se consigue mediante el golpeteo, producido sobre la biomasa,
por un pistón accionado a través de un volante de inercia
- Densificación por extrusión- briquetadoras de tornillo
Se trata de un sistema basada en la presión ejercida por un tornillo sin fin especial, que hace
avanzar al material hasta una cámara que se estrecha progresivamente (forma cónica). Este
de equipo permite realizar briquetas con orificios interiores que favorecen su combustión. Con
este sistema se pueden obtener briquetas con orificios interiores que favorecen su combustión
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- Briquetadoras hidráulicas o neumáticas
En estas máquinas la presión es producida por uno o varios cilindros accionados por sistemas
hidráulicos o neumáticos. Se suelen utilizar cuando los residuos son de muy mala calidad, o
están húmedos y no se requiere de una gran calidad de la briqueta final. Son equipos de muy
poco consumo y mantenimiento.
Los pellets
Es un combustible ecológico de altísimo rendimiento calórico, obtenido del prensado de restos.
La materia prima, que debe ser residuo de madera limpia, sin ningún aditivo químico, se
comprime mediante un proceso mecánico logrando un combustible homogéneo, de gran poder
calorífico y bajo contenido de humedad.
Es un material
renovable
Son obtenidos a partir de residuos
Reducción del costo del combustible
No contamina el
aire
Mantiene intacta sus propiedades
caloríficas
Desfavorece el riesgo de
enfermedades
Una respuesta a
la crisis energética
Baja producción en cenizas
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Tipos de densificación de pellets
- Pelletizadora de matriz anular
En este equipo la forma de la matriz es anular o en anillo. Dentro de este tipo de prensa
existen dos variantes, en el primero la matriz anular es fija y los rodillos también llamados
discos, animados de un movimiento giratorio, empujan la materia y a través de las numerosas
hileras; en el segundo los rodillos son fijos y es la matriz que gira a alta velocidad.
- Pelletizadora de matriz plana.
En este caso la matriz es fija y tiene la forma de un disco horizontal, mientras los rodillos
recorren la cara superior
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VENTAJAS
- Económicas :
El pellet es 50% más económico que los
combustibles fósiles. Usando pellet no dependes
de los continuos cambios en los precios de otros
combustibles.
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- Seguridad:
El pellet almacenado no presenta riesgo de
explosión, no es volátil, no produce olores, no se
producen fugas y si reproduce un vertido todo lo
que necesitarás será una escoba. El pellet es un
combustible no tóxico e inocuo para la salud.
- Confort:
Para producir el mismo calor, el pellet almacenado
ocupa unas tres veces menos en volumen que la
madera maciza.
- Ecológicas:
La combustión del pellet es mucho más eficiente
que la combustión de la leña y por tanto las
emisiones son mínimas.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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PROPIEDADES DE BRIQUETAS Y PELLETS
- Contenido de humedad:
- Densidad aparente:
- Poder calorífico:
- Porcentaje de ceniza:
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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POTENCIALIDADES DEL USO DE LA DENSIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
Todas las industrias que utilizan la madera como materia prima, tienen al final del proceso una
grande cantidad de residuos. En la mayoría de las veces esos residuos industriales, se constituyen
en un grave problema, debido a la cantidad, dispersión que presentan. Por otro lado, exigen
grandes áreas para acopiamiento o simplemente son quemados o incinerados sin que haya
aprovechamiento de la energía en ellos contenida.
En la actualidad, el proceso de densificación de la biomasa ha causado un gran interés en los
países desarrollados del mundo, como una técnica de aprovechamiento de los residuos para la
utilización como fuente de energía.
En cuanto a la densificación de la biomasa y a generar energía a diferencia de los combustibles
fósiles, las energías renovables no se agotan, proceden de recursos naturales “ilimitados”, y su
impacto en el medio es muy escaso.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
Es la compactación para la obtención de productos combustibles densificados con alto
poder calorífico y homogéneo en propiedades y dimensiones permite la automatización de
los sistemas de alimentación y control de la combustión, además permitir dar unos gastos
menores de transporte y almacenamiento.
Una manera de eliminarse los inconvenientes que la biomasa forestal presenta es a través
del proceso de densificación. Con este procedimiento se puede lograr:
Combustible uniforme; limpio; mayor densidad; humedad uniforme; poder calorífico
elevado; quema uniforme; mayor rendimiento en la eficiencia de quema y liberación de
calor.
DENSIFICACIÓN DE BIOMASA FORESTAL
Se denomina BIOMASA al conjunto de materia orgánica renovable de procedencia vegetal
o animal.
La diversidad de recursos que forman la biomasa y sus múltiples aplicaciones energéticas
hacen que ésta sea la energía renovable con mayor número de usuarios en todo el mundo.
Pero debido a su bajo rendimiento energético, asociado al gran volumen y a su alto
contenido en humedad, hacen necesaria una transformación previa en un combustible de
mayor poder energético
PROCESO DE DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
Algunos de los procesos comerciales de densificación de biomasa son:
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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MADERA DENSIFICADA
La madera densificada consiste genéricamente en partículas de madera (aserrín, astillas y virutas)
comprimidas a presiones entre 600 y 1500 kg/cm2 (dependiendo del producto final), las cuales
pueden o no llevar un agente aglomerante para ayudar a su cohesión. Como resultado se obtiene
un combustible denso de hasta 1400 kg/m3, con un contenido de humedad entre 6 y 10%, con bajo
contenido de cenizas (menor o igual al 2 %) y un poder calorífico entre 4500 y 5000 kcal/kg.
• Los productos de madera densificada se fabrican en una gran variedad de formas y
tamaños, pudiendo diferenciarse básicamente tres tipos:
Astillas: Es un proceso mediante el que se consigue la reducción granulométrica, tanto en
residuos del bosque como en los procedentes de la industria, que permite obtener astillas
con un tamaño máximo de partícula que posibilita el manejo, almacenaje, carga y
transporte de los residuos de una forma técnicamente viable, ya que de otra forma estos
productos residuales serían incongruentes, utilizando métodos convencionales.
Briquetas: Las briquetas son unos elementos normalmente de forma cilíndrica, con
diámetros comprendidos habitualmente entre 5 y 10 cm y de gran densidad, formados por
materiales prensados que se utilizan como combustible. Estos elementos densificados
presentan una serie de ventajas con respecto al material del que provienen, ya que su
mayor densidad permite disminuir el costo de transporte y almacenamiento, además de ser
productos más homogéneos en características y propiedades, más limpios, y mucho más
fáciles de manejar. La característica común de todas las briquetas es su alta densidad.
Las briquetas son un combustible (de origen lignocelulósico en la mayor parte de los
casos) formado por la compactación de biomasa (lignocelulósica en la mayor parte de los
Peletización
Briquetaje
- Extrusión
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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casos).
Pellets: Biocombustible estandarizado, cilíndrico hecho por la compresión de virutas,
aserrines y astillas molturadas, procedentes de residuos de madera, industrias forestales,
agroforestales, parquet, puertas. Se producen por la alta presión y vapor de agua, no hay
que utilizar ningún tipo de aglutinante, requieren menor espacio para el almacenamiento.
Los pellets son elementos densificados de forma cilíndrica con diámetros normalmente
comprendidos entre 6 y 12 mm y longitudes de 10 a 30 mm, por lo que su tamaño es muy
inferior al de las briquetas. Al igual que éstas, los pellets se utilizan como combustible,
teniendo la ventaja de que pueden ser alimentados y dosificados mediante sistemas
automáticos, lo cual amplía sus posibilidades de utilización en instalaciones de
envergadura y en el sector industrial.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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PRINCIPALES VARIABLES QUE ACTÚAN SOBRE LAS MATERIAS PRIMAS QUE SE
UTILIZAN PARA DENSIFICAR:
Granulometría
Contenido de humedad
Densidad específica y en masa
Composición química
Secado
VENTAJAS Y RESTRICCIONES DE LA UTILIZACION DE LA BIOMASA
• Disminución de las emisiones de CO2 Puede provocar un aumento económico en el
medio rural.
• Disminuye la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.
• La conversión de residuos agrícolas, de la silvicultura, y la basura sólida municipal
para la producción energética es un uso eficaz de los residuos que a su vez reduce
significativamente el problema de la disposición de basura, particularmente en áreas
municipales.
• Posibilitar actuaciones inmediatas y continuadas en el mantenimiento de los recursos
forestales.
PRINCIPALES FUENTES DE POTENCIALIDAD DE LA BIOMASA
Según el origen de la biomasa, se pueden establecer las siguientes fuentes:
Residuos agroalimentarios.
Residuos de industrias transformadoras de la madera.
Residuos agrícolas (herbáceos y leñosos).
Biomasa procedente de cultivos energéticos.
Residuos forestales.
Cortas de madera.
Clareos y claras de coníferas.
Resalveos de quercineas.
Podas.
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CONCLUSIONES
Todas las veces que haya residuos forestales o industriales es preferible densifícalos que
utilizarlos en el estado natural. Esa medida facilita lo transporte, uniformiza el material,
favorece a almacenamiento por el aumento de la densidad y poder calorífico.
La utilización de la biomasa como materia prima para la producción de combustibles
densificados, elimina áreas de almacenamiento de residuos en las industrias y facilita las
operaciones de los tratos culturales en la floresta.
El combustible densificado puede tornarse una fuente de rendimientos para la empresa, a
través de la venta de su excedente.
Para obtener productos compactados de calidad es preciso que el contenido en humedad
no supere valores del 15% y que esté por encima de valores del 8%, puesto que por
debajo de este nivel no se obtiene una adecuada aglomeración, ya que el agua en
determinadas proporciones actúa como sustancia termoplástica favoreciendo la auto
aglomeración y, por tanto, si no alcanzan esos porcentajes mínimos la compactación es
defectuosa.
Un proceso completo de peletizado/briquetado a partir de un material tipo residuo agrícola
o forestal astillado / cultivo energético astillado constaría de varias etapas previas como;
eliminación de materiales indeseables, reducción granulométrica y secado.
La utilización como combustible de la biomasa generada a partir de productos
agropecuarios y forestales permitiría reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) en
cerca de 1.000 millones de toneladas anuales, lo que equivale a las emisiones conjuntas
de Canadá e Italia en un año, según un informe elaborado por el Fondo Mundial para la
Naturaleza (WWF) y la Asociación Europea de la Industria de la Biomasa (AEBIOM).
Se estima que la biomasa constituye una fuente de energía que, además de ser eficiente
en términos de costos y neutral en cuanto a emisión de carbonos, podría llegar a satisfacer
el 15% (frente al 1% actual) de la demanda eléctrica de los países industrializados en
2020.
La gran ventaja que presenta la biomasa frente a los demás tipos de fuentes de energía
renovables, como la eólica o la solar, es que puede ser almacenada y posteriormente
utilizada en el momento en que sea requerida.
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OPCIONES ECONÓMICAS DE LA DENSIFICACIÓN DE BIOMASA FORESTAL
Para nuestra región, las tecnologías de energía renovable a pequeña escala representan una
alternativa económica y ambiental factible para la provisión de energía a comunidades rurales. La
región cuenta con suficientes recursos para desarrollar sistemas de biomasa.
Adicionalmente, estas tecnologías pueden disminuir la contaminación del medio ambiente,
causada por las emisiones de gases de los sistemas convencionales que utilizan combustibles
fósiles, como el carbón, y productos derivados del petróleo. Estos gases contribuyen al efecto
invernadero y al calentamiento global de nuestro planeta.
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ALTERNATIVA ECONÓMICA
Es la cuarta mayor fuente de energía conocida hasta la fecha en la Tierra, después del
carbón, petróleo y gas natural y uno de los recursos más comunes y extendidos en el
mundo.
Es la única renovable que puede sustituir a los combustibles fósiles en todos los mercados
energéticos, porque permite producir calor, electricidad y biocarburantes líquidos.
Tiene ventajas respecto a otras energías renovables porque es regulable en el tiempo y
puede funcionar todas y cada una de las horas del año.
Es la energía renovable más barata de producir (115 US$/MWh según EIA, 2009) y que
mejores beneficios ambientales proporciona si se desarrolla de forma sostenible.
La biomasa es actualmente el mayor contribuyente global de energía renovable y su futuro
desarrollo si se gestiona de forma sostenible, proporcionaría:
Mayor contribución en el abastecimiento de energía mundial primaria.
Reducciones significativas de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Mejoras en la seguridad energética y la balanza comercial de los países, mediante la
sustitución de importaciones de combustibles fósiles por biomasa doméstica
Oportunidades para el desarrollo económico y social en comunidades rurales.
Mejora en la eficiencia de los procesos energéticos.
BENEFICIOS DE LA DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA
Generación de empleo
La primera aportación de la Bioenergía es la gran cantidad de puestos de trabajo que genera; se
crean 135 puestos de trabajo directos por cada 10.000 habitantes usuarios de biomasa, frente a los
9 que se crean utilizando petróleo o gas natural
FUENTE: (Miguel Trossero, FAO). Es decir, la capacidad de generación de empleo de la
bioenergía frente a los combustibles fósiles es 14 veces superior.
En un desarrollo hipotético, en el que la bioenergía llegase a todos los ciudadanos en España se
podrían crear 594.000 puestos de trabajo. Un ejemplo ocurrido, es el de Italia que ha visto como en
4 años se ha creado un mercado de calor con biomasa de 3.500 millones de euros y ha generado
6500 empleos.
Gestión forestal sostenible
Aumentar la movilización de biomasa de nuestros bosques para generar energía renovable es
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perfectamente compatible con su gestión sostenible y con otros usos industriales. Solucionaría el
problema de la infrautilización de los árboles, mejorando el estado sanitario y reduciendo el riesgo
de incendios.
Ahorro al ciudadano
Una apuesta por la bioenergía supone apostar por el ahorro para los ciudadanos y para el
contribuyente; con una caldera de biomasa, una familia puede ahorrar más de un 50% del gasto de
calefacción con respecto al gasóleo
Además de las ventajas para la estabilidad de nuestras masas forestales, reducción de riesgo de
incendios y mejora de la biodiversidad, con el uso de 10 millones de toneladas de biomasa, se
evitaría la importación de 20 millones de barriles de petróleo y la emisión de 8 millones de
toneladas de CO2 asociadas al consumo de petróleo.
Incrementar el uso de la biomasa para producir energía beneficiaría el desarrollo económico,
especialmente en las zonas rurales Ya que suscitaría en las pequeñas y medianas empresas el
interés por invertir en las nuevas oportunidades derivadas de la producción, la preparación, el
transporte, el comercio y el uso de biocombustibles.
En el caso de Estados Unidos o la Unión Europea, la sustitución de hasta un 13% de combustibles
derivados del petróleo con combustibles líquidos (bioalcohol etílico y biodiesel) "podría ser un
objetivo factible a corto plazo teniendo en cuenta los terrenos cultivables disponibles“(FUENTE:
FAO).
Según recuerda, el petróleo representa más del 35% por ciento del consumo comercial total de
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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energía primaria en el mundo. El carbón se sitúa en segundo lugar con el 23% y el gas natural en
tercero con el 21%. El biocombustible apenas alcanza el 10%.
Estos combustibles fósiles "son las principales fuentes de las emisiones de gases de efecto
invernadero que causan el calentamiento mundial y en consecuencia el cambio climático", subraya
el informe.
Los biocombustibles de primera generación son, sobre todo, el bioetanol y el biodiesel producidos
a partir de cultivos agrícolas (por ejemplo, maíz y caña de azúcar). La producción ha crecido
rápidamente en los últimos años, gracias principalmente a políticas que apoyan los
biocombustibles, ya que su costo es competitivo sólo en determinadas circunstancias favorables.
Aspectos económicos
Lo que hará económicamente atractivas las instalaciones de biomasa son los menores costes de
generación energética que llevan asociados. Esto queda reflejado en la gráfica. Se observa que la
energía más económica es, de la generada mediante biomasa, las astillas de madera. El costo con
gas natural es más del doble. Además la volatilidad mayor del precio de los combustibles fósiles,
como se ve en la gráfica, hace pensar que éstas últimas inversiones suponen un mayor riesgo a
futuro.
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CONCLUSIONES
La bioenergía es la forma de energía más democrática. Según palabras de Lula Da Silva,
expresidente de la Republica de Brasil, actualmente los recursos de petróleo están tan solo
en manos de 23 países, mientras que hay más de 200 países productores de biomasa. Su
desarrollo generaría un escenario energético mundial más democrático.
La bioenergía es una herramienta infalible para generar empleos. Se generan 14 veces
más empleos usando como fuente de energía la biomasa frente al petróleo.
La bioenergía es una oportunidad para el medio rural. Reduce la factura energética y
genera un mayor flujo de dinero local, especialmente allí donde se produce la materia
prima. Las actividades agroforestales supondrán el 96% de la biomasa utilizada en el
mundo (IPCC,2007)y más del 60% de ésta, en el medio plazo, provendrá de las
innovaciones en cultivos energéticos, la selvicultura y la productividad agrícola.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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OPCIONES ECONOMICAS DE BRIQUETAS DE CARBÓN
DENSIFICACIÓN DEL CARBÓN
La densificación de la biomasa se puede definir como su compresión o compactación, para
disminuir los espacios vacíos entre las partículas y dentro de las partículas. Productos
compactados con menos de 30 mm de diámetro son considerados convencionalmente pellets y
con diámetros mayores, briquetas.
¿QUÉ SE DEBE TENER EN CUENTA?
Que los productos (pellets, briquetas, etc.) mantengan sus propiedades como sólidos compactados
hasta que cumplan su función (durante su manipulación, transporte, almacenaje, dosificación y
combustión).
Que se comporten satisfactoriamente como combustibles, dentro de un sistema integral concebido.
CARBÓN VEGETAL
Es un producto sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 80%), que se
obtiene por calentamiento de madera y otros residuos vegetales.
El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29.000 y 35.000 kJ/kg, y es muy superior al de la
madera que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.
CLASIFICACIÓN DE LA DENSIFICACIÓN DEL CARBÓN
BRIQUETAS DE CARBÓN VEGETAL
Las briquetas de carbón vegetal están fabricadas con la carbonilla del carbón vegetal que se
aglutinan con harina. Ni el poder calorífico, ni la durabilidad que proporciona el carbón vegetal son
comparables con las briquetas de carbón vegetal. Las briquetas de carbón vegetal tan solo son
una manera muy razonable de reciclar la carbonilla que se obtiene cuando se fabrica carbón
vegetal pero su rendimiento frente al carbón vegetal es escaso. Para aglomerar en briquetas es
necesario un adhesivo que se mezcle con la carbonilla, una prensa para formar un bloque o
briqueta que luego será pasado por un horno de secado, para curarlo o asentarlo, evaporando el
agua para que dicho bloque resulte suficientemente resistente para ser usado en los mismos
equipos de combustión del pedazo normal de carbón vegetal.
PROCESO
1. CARBÓN ANTRACITA
2. CERNIDO
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3. AGLUTINANTE (ARCILLA MAS AGUA)
4. MEZCLA DEL AGLUTINANTE CON EL CARBON
5. COMPACTACION Y MOLDEO
6. OBTENCION DE BRIQUETAS
PELLETS DE CARBÓN
Pellets de madera picándolas, secándolas y compactándolas mecánicamente en forma cilíndrica, a
alta presión y sin añadir sustancias aglutinantes, ideal para uso en hogares, hornos, panaderías,
pizzerías, calderas, estufas, cocinas y otros.
VENTAJAS
Mayor Poder calorífico
Alta densidad
Fácil Manipuleo
Son Homogéneos
Son Limpias
Menor porcentaje de cenizas
Menor porcentaje de humedad
PANORAMA ACTUAL DE LA DENSIFICACIÓN DE BIOMASA EN EL VALLE
DEL MANTARO Y PAÍS
INTRODUCCIÓN
En todo el mundo, las estrategias de las empresas y los gobiernos para afrontar el cambio climático
y la producción energética, agrícola, tecnológica y de materiales están convergiendo cada vez más
en torno a un mismo concepto: la biomasa.
La biomasa engloba más de 230 mil millones de toneladas de materia viva que la Tierra produce
cada año, como árboles, arbustos, pastos, algas, granos, microbios y más. Esta riqueza, conocida
también como “la producción primaria” de la Tierra, es mucho más abundante en el Sur global en
los océanos tropicales, los bosques y pastizales de rápido crecimiento y sostiene la vida, cultura y
necesidades básicas de la mayoría de los habitantes del planeta. Hasta ahora, los seres humanos
utilizan sólo una cuarta parte (24%) de la biomasa terrestre para satisfacer sus necesidades
básicas y la producción industrial, pero sólo consumen una mínima parte de la biomasa oceánica,
lo cual deja un 86% del total de la biomasa existente en el planeta (en mar y tierra) sin mercantilizar
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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LA BIOMASA
Biomasa es toda materia orgánica que proviene de árboles, plantas y desechos de animales que
pueden ser convertidos en energía; o las provenientes de la agricultura (residuos de maíz, café,
arroz), del aserradero (podas, ramas, aserrín, cortezas) y de los residuos urbanos (aguas negras,
basura orgánica y otros). Esta es la fuente de energía renovable más antigua conocida por el ser
humano, pues ha sido usada desde que nuestros ancestros descubrieron el secreto del fuego.
SECTOR FORESTAL
Desde el punto de vista forestal, el Perú cuenta con 71 869 713 ha de bosques naturales en la
Costa existen 2 778 250 ha, en la Sierra 1 841 200 ha y en la Selva 67 250 263 ha
Se considera que existen 10 500 000 ha de tierras aptas para la reforestación, que sumadas a las
cifras anteriores, indican que el Perú cuenta con 82 369 713 ha de tierras de aptitud forestal.
El árbol típico de la Sierra es el quinual (Polylepis sp.) que es utilizado por la población local como
leña. También existen bosques de quishuar (Buddleia incana), de aliso (Alnus jorullensis), de tara
(Caesalpinea tinctorea). El quishuar es utilizado en filas para dividir campos y se utiliza para leña
El Perú es el mayor productor de tara en el mundo, con el 80 por ciento de la producción mundial
Se han plantado más de 725 000 ha principalmente de Eucalyptus sp. y de Pinus sp.,
particularmente en las regiones administrativas de Cuzco, Cajamarca, Ancash, Junín, Apurímac y
Ayacucho
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SECTOR AGRÍCOLA
El territorio peruano cuenta con unos 7 600 000 ha con capacidad para los cultivos agrícolas, lo
que equivale al seis por ciento de su superficie total.
Aproximadamente 17 000 000 ha (14 por ciento) son tierras con aptitud para pastos y unas 48 700
000 ha poseen aptitud forestal (38 por ciento), correspondiendo el porcentaje restante a tierras con
grandes limitaciones económicas para la producción, que son denominadas técnicamente "tierras
de protección".
La Sierra se caracteriza por una agricultura extensiva utilizando herramientas tradicionales, carece
de asistencia técnica y crediticia permanente, a lo cual se suma la desventaja de la baja calidad
productiva de sus tierras. La agricultura es practicada principalmente en las tierras de comunidades
campesinas. Existen dos tipos de tierras laborables: tierras de regadío y tierras de secano.
En la Costa donde la agricultura es intensiva y practicada en los fondos de los valles; es de donde
se obtiene la más alta producción agrícola debido a que cuenta con orientación técnica,
mecanización e inversiones de grandes capitales. Convenientemente irrigadas, son tierras de alta
productividad. Por la escasez de agua existente, en la Costa se obtiene, en la mayoría de los
valles, sólo una cosecha al año; pero en aquellos casos en que se han realizado obras de riego se
obtienen hasta dos cosechas, aumentando al mismo tiempo la producción agrícola. Predominan
los cultivos industriales, como la caña de azúcar, el algodón o los frutales, que son productos de
alta rentabilidad. En los últimos años agricultura se dirige a la exportación, principalmente de
espárrago.
Se estima que en la Selva hay 2 millones de hectáreas en producción agrícola. Los suelos de la
Selva están cubiertos de una delgada capa de humus o sustancias orgánicas, provenientes de las
hojas y ramas de los árboles, que son los elementos que le dan fertilidad natural que permite tener
buenos rendimientos durante dos o tres años. Sin embargo, no se hace un adecuado uso de ellos:
la fertilidad se pierde y la tierra tiene que ser dejada en barbecho. La Selva Alta del Perú, es la
zona agrícola de esta vasta región, debido a sus especiales condiciones geográficas. En cambio, la
Selva Baja tiene suelos inundables, donde el desarrollo agrícola es limitado.
En la Selva Alta se producen frutales como cítricos y café y cacao. El café tradicionalmente ha sido
un producto de exportación y en los últimos años se están produciendo café y cacao orgánicos
para mercados específicos logrando mejores precios. También se producen de manera limitada
caña de azúcar, maíz y algodón y en los valles se produce arroz. En la Selva Baja se produce
plátano, frijol, arroz en las zonas inundables de las playas de los grandes ríos, entre otros.
SECTOR ENERGÉTICA
Las estadísticas de producción de leña y carbón son producidas anualmente por la Dirección
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General Forestal y de Fauna Silvestre
• La región natural que produce mayor cantidad de leña es la Costa con casi la totalidad de
producción de carbón del país (97,35 por ciento). Se considera que el 60 por ciento del
carbón consumido en Lima proviene de estos bosques. Se ha estimado que en 1954, se
producían 100 t/día de carbón vegetal de estos bosques para uso doméstico de Lima.
• En la Sierra, donde se produce la menor cantidad de carbón, las regiones de Arequipa y
Huancavelica son las importantes. El eucalipto es la especie con la que se produce la
mayor cantidad de carbón lo que representa 55,19 por ciento de la producción total de la
Sierra (DGFF, 2009).
• En la Selva, Ucayali es la región donde se produce la mayor cantidad de carbón (662
116,83 kg), le siguen Madre de Dios (440 438,29 kg) y Huánuco (80 453 kg). No aparece
Loreto, la región más grande (DGFF, 2009).
OFERTA
OFERTA DENDROENERGÉTICA
La oferta total de biomasa leñosa dedroenergética del Perú, estimada es 256 millones de
toneladas métricas (Mt) anuales aproximadamente.
A nivel provincial, la que tiene mayores recursos de biomasa es Maynas con 50 Mt anuales,
mientras que las provincias de Alto Amazonas, Loreto, Mariscal Ramón Castilla y Requena
(Loreto) y Atalaya (Ucayali) presentan una oferta mayor a 16 Mt anuales.
RESIDUOS AGRÍCOLAS, AGROINDUSTRIALES Y DE LA INDUSTRIA MADERERA
El Perú cuenta con 16 Mt anuales de residuos derivados de las actividades agrícolas,
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agroindustriales y madereras.
La provincia de Chiclayo (Lambayeque) presenta la mayor cantidad de estos residuos (1,3
Mt anuales). Esta provincia produce arroz y caña de azúcar en volúmenes importantes. Las
provincias de Ascope (La Libertad) y Santa (Ancash) se encuentran en una situación similar
y producen más de 1 Mt por año de estos residuos. Las provincias mencionadas pertenecen
a la Costa, región con la mayor producción agrícola del país.
OFERTA TOTAL
La oferta total de recursos biomásicos disponibles en el país para la producción de energía
es 272 millones de toneladas métricas anuales.
La provincia de mayor oferta total es Maynas con 50 millones de toneladas métricas anuales.
Es necesario remarcar que las provincias con mayor oferta dendroenergética son las mismas
que tiene la mayor oferta total: Alto Amazonas, Loreto, Mariscal Ramón Castilla y Requena
(Loreto) y Atalaya (Ucayali) poseen una oferta total mayor a 16 Mt anuales
Esto muestra que el mayor potencial de recursos biomásicos para la generación de energía
en el Perú proviene del bosque húmedo tropical
DEMANDA
• El Perú consume 5 millones de toneladas métricas anuales de biomasa con fines
energéticos; no obstante, únicamente se han podido identificar y geo-referenciar 4
millones de toneladas métricas, se aprecia también que la demanda se concentra en los
bosques secos del noroeste y en las provincias vecinas de Cuzco y Junín.
• En la Sierra Sur se aprecia también un menor consumo de biomasa debido a que no existe
mayormente biomasa en esta zona. Pero, es necesario mencionar que no se está
considerando el consumo de tola ni de yareta, pues no hay información ni de las
existencias de estas especies ni del consumo de las mismas con fines energético.
• La provincia que presenta el mayor consumo de biomasa es Virú (La Libertad) con más de
500 000 t anuales seguida por Chota (Cajamarca) 96 410 anuales. Otras provincias con
grandes consumos son Morropón (Piura), Tarma (Junín) entre otras. Por otro lado, la
provincia con menor demanda de biomasa es Huancayo (Junín) con 658 t anuales seguida
de Tarata (Tacna) con 719 toneladas anuales de consumo. El consumo de leña y carbón
en Huancayo es tradicional.
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BALANCE
BALANCE DENDROENERGÉTICO
El balance entre la oferta dendroenergética y la demanda, indica que el Perú tiene un saldo
positivo de 250 millones de toneladas métricas al año, pero por la variedad de su geografía y
clima, la distribución de este superávit no es uniforme.
Por lo que se puede apreciar que hay provincias localizadas en la Selva con altos superávit,
mientras que otras provincias de la Costa y de la Sierra presentan serios déficit.
Del total de las provincias del Perú (194), hay 56 que presentan déficit en este balance. Los
déficit van desde las 56 536 t de la provincia de Piura y las casi 47 000 t anuales de Paita a
las 610 t anuales de Pomabamba. El déficit se concentra esencialmente en las provincias
pertenecientes a la Costa y Sierra de las regiones de Arequipa, Ica, Callao y Tacna.
BALANCE GENERAL
En el balance general se incluyen los recursos biomásicos disponibles y accesibles para
bioenergía, de los bosques naturales y plantaciones forestales, así como de los residuos
agrícolas, agroindustriales y de las industrias forestales. Estos residuos se combinan con
la demanda total de recursos biomásicos para la generación de energía.
La oferta total, asciende a 272 Mt de biomasa anual de los cuales aproximadamente 16
Mt provienen de distintos tipos de residuos. El balance general o primario asciende a
267 Mt
Si se compara el balance general con el balance dendroenergético se aprecia que las
provincias costeñas de Lambayeque, La Libertad, Ancash, e Ica tienen una mejor
situación en el balance general o primario y en menor proporción las provincias costeñas
de Piura, Ancash, Lima y Arequipa.
Ejemplo de algunas provincias con balance negativo en el consumo de
dendrocombustibles y positivo con el aporte de la biomasa de residuos agrícolas y
agroindustriales
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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CONCLUSIONES
• El mayor problema forestal es la deforestación causada por la agricultura, con la práctica
de tumba y quema. En el año 2000, 9 500 000 ha habían sido deforestadas a una tasa de
261 158 ha/año.
• En el Perú las principales actividades de agroindustria están las relacionadas con los
cultivos de caña de azúcar y arroz y el área de cultivo que abarcan es superior a la que
corresponde a cultivos que suministran materia prima para otras agroindustrias.
• Existe emisión de carbono hacia la atmosfera por el uso de madera como combustible
(leña) produciéndose un aporte de gases de efecto invernadero, por la deforestación de los
bosques existentes en la sierra.
• El carbón es importado para ser usado en la producción de carburo de calcio, cianuro,
carbón activado y acero, aunque este último consume también hulla o carbón mineral yl a
leña importada es usada por empresas que producen embutidos ahumados.
• La provincia de Yunguyo (Puno) es la que ofrece la menor oferta de biomasa disponible
con apenas 16 t anuales. Jorge Basadre (Tacna) con 92 t/año y Camaná (Arequipa) con
158t/año, son las provincias con menor disponibilidad de biomasa.
• La provincia de mayor oferta total es Maynas con 50 millones de toneladas
métricasanuales.
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VALORACIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASA
INTRODUCCIÓN
El incremento de residuos generados por el hombre se está convirtiendo en un grave problema
para la sociedad. Gran parte de esta cantidad de residuos son reciclados o destinados a su
depósito en un vertedero controlado. Pero existe una alternativa a estos dos procesos que cada
año aumenta su presencia e implantación. Se trata de la valorización con recuperación energética
de estos residuos.
Existen numerosas tecnologías para la valorización energética de los residuos: incineración,
gasificación, pirolisis, secado térmico, digestión anaerobia, compostaje. Aunque el doble objetivo
final es el mismo en todos los casos: encontrar una forma más eficiente de gestionar los residuos y
obtener una nueva fuente de abastecimiento energético.
PARTICULARIDADES DE NUESTRA BIOMASA
La formación o transformación de la materia orgánica debe ser reciente, por lo que se excluyen a
los combustibles fósiles.
Se excluyen siempre todos los productos agrícolas que sirvan de alimentación al género humano y
a los animales.
La clasificación más adecuada para nosotros sería:
• Biomasa natural
• Biomasa residual
• Cultivos energéticos
CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA
• La biomasa natural, de forma resumida, sería la que se produce en la naturaleza sin
intervención humana en bosques, matorrales, etc.
Esta biomasa natural debiera ser protegida y no poder ser utilizada con fines energéticos, salvo
excepciones muy concretas, pues su empleo masivo puede provocar la destrucción de
ecosistemas naturales.
El potencial energético mundial medio de esta biomasa natural es del orden de las 70 Ktep.
• La biomasa residual, de forma resumida, sería la que se produce en cualquier actividad
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humana, destacando los subproductos de las industrias forestales, agrícolas, ganaderas, etc.
Se engloban en este apartado, también, los residuos sólidos urbanos, lodos de papeleras, aguas
residuales industriales, etc. Esta biomasa residual debe aprovecharse, bien con fines energéticos,
bien con otros fines de valorización (reutilización y/o aprovechamiento másico), siendo su
aprovechamiento muy positivo y aconsejable.
• Los cultivos energéticos, de forma resumida, serían la biomasa que se produce con el único fin
de ser aprovechada energéticamente.
Es una alternativa relativamente reciente. Los cultivos energéticos se caracterizan por su alta
productividad, pudiendo ser de tipo herbáceo o leñoso.
VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LOS RESIDUOS
Figura 1. La jerarquía en la gestión de los residuos
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Figura 2. La valorización de residuos en los tribunales
.
Figura 3. Ventajas de la valorización energética.
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POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA BIOMASA
• Para valorar el potencial energético de la biomasa residual, nos encontramos con varias
dificultades y problemas añadidos.
• Respecto a los residuos, es difícil conocerlos y definirlos físicamente en profundidad, lo
que impide conocer sus propiedades energéticas y demás parámetros de interés.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS AGRÍCOLAS
• Consideramos de interés energético la paja de cereales (trigo, cebada, avena y centeno),
las plantas de cultivos industriales (maíz, girasol), las podas de frutales (manzano, peral,
almendro, olivo, viñedo).
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
• La estimación del potencial de los residuos sólidos urbanos se hace por comarcas y se
cuadran en su conjunto.
• El potencial estimado es de 35 ktep.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS FORESTALES
• La estimación del potencial de los residuos forestales es complicada, debido a que varía
según la especie el estado de las masas (edad, densidad, tipología, tratamientos, etc.), así
como la indefinición en el método de actuación.
• El potencial se ha dividido en dos partes. La primera es la referida a los residuos de monte
y primera transformación de la madera. La segunda a los residuos de la segunda
transformación de la madera
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS GANADEROS
• La estimación del potencial de los residuos ganaderos se realiza pensando en su
aprovechamiento mediante digestión anaerobia.
• La ganadería no está exenta de dificultades futuras.
• Todo el potencial puede reutilizarse, por lo que se saca su valoración del inventario,
estimándose un valor de 180 ktep.
POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS INDUSTRIALES
• Para la estimación del potencial de los residuos industriales se han considerado
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inicialmente los debidos a:
Preparación y tratamiento de superficies
Disolventes y similares
Aceitosos
Minerales sólidos de tratamientos mecánicos y térmicos
Tratamientos de aguas y procesos de descontaminación
Inertes
Neumáticos
Otros
• La estimación del potencial de los residuos industriales se refieren a los que de los
anteriores tienen un interés energético.
• Se consideran los que contienen materia orgánica y no presentan problemas añadidos.
POTENCIAL ENERGÉTICO MEDIO DE LA BIOMASA CONSIDERADA APROVECHABLE (ktep)
• Residuos agrícolas 225
• Residuos forestales 50
• Residuos ganaderos 0
• Residuos Sólidos Urbanos 35
• Residuos industriales 55
• TOTAL RESIDUOS (Provisional) 365 ktep
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LA COMBUSTIÓN
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista energético mediante
instalaciones basadas en la combustión.
• Destacamos los siguientes:
Plantas de generación de vapor.
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Plantas de generación de electricidad.
Plantas de cogeneración.
Otras.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LAS TRANSFORMACIONES BIOLÓGICAS
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista energético mediante
instalaciones basadas en las transformaciones biológicas.
• Destacamos los siguientes :
Plantas con digestión aerobia.
Plantas con digestión anaerobia.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN LA GASIFICACIÓN Y LA PIRÓLISIS
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista energético mediante
instalaciones basadas en la gasificación y la pirolisis.
• Destacamos los siguientes :
Plantas basadas en la gasificación.
Plantas basadas en la pirolisis.
Otras.
INSTALACIONES ENERGÉTICAS BASADAS EN BIOALCOHOLES Y BIOACEITES
• La biomasa se puede aprovechar desde el punto de vista energético mediante el empleo
de biocarburantes que sustituyan a las gasolinas (bioalcoholes) y al gasóleo (bioaceites).
• Destacamos los siguientes :
Plantas de bioalcoholes.
Plantas de bioaceites.
Otras.
CONSIDERACIONES FINALES
Deben evaluarse todos los potenciales energéticos de los diferentes apartados
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considerados, con las alternativas más aconsejables y eficientes.
Es aconsejable una planificación integral, dando a la biomasa el papel que se merece en la
misma.
No hemos entrado en la consideración de la biomasa dentro del Código Técnico de la
Edificación (CTE) y las posibilidades que ofrece su uso, especialmente en los sectores
residenciales y servicios.
En todo momento, no debemos perder el rumbo de los principios y objetivos rectores:
1. Prevención.
2. Preparado para la reutilización.
3. Reciclado.
4. Otras formas de valorización, por ejemplo, la valorización energética.
5. Eliminación de las fracciones no valorizables.
CONCLUSIONES
No podemos, ni debemos, considerar la valorización energética de la biomasa como si
fuera la alternativa final, la gran solución.
Independientemente de que forme parte de esa gran solución, hay muchas posibilidades
que deben considerarse.
Nuestras miras deben estar con la filosofía europea de la sostenibilidad, con amplias miras,
con criterios innovadores, incluso en la gestión.
La innovación es el futuro, y será “el toque de distinción”, lo que nos lleve a la excelencia.
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DETERMINACIÓN DE LA GRANULOMETRÍA DE LA BIOMASA
CÁLCULO DEL ESPESOR DE VIRUTA
I. Velocidad de Alimentación
La velocidad de alimentación de las trozas de Eucalyptus globulus Labill, se calcula
empleando la siguiente formula:
Val = L/T
DONDE:
Val : velocidad de alimentación (m/minutos)
L : longitud de la troza (m)
T : tiempo de corte (minutos)
II. Velocidad de Herramienta
La velocidad de la herramienta cortante se calcula con la siguiente formula:
Vh = Cx(R.P.M)
DONDE:
Vh : Velocidad de la herramienta (m/minutos)
C : Longitud de la circunferencia de la volante (m)
R.P.M : Revoluciones por minuto de la volante
III. Espesor de Viruta
El espesor de viruta se calcula con la siguiente formula:
Ev = ValxP/Vh
DONDE:
Ev : Espesor de la viruta (micras)
P : Paso (mm)
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RESULTADOS
I. VALORES PROMEDIO DEL PASO DE LOS DIENTES (mm) DE LA SIERRA CIRCULAR
Y DE BANDA EN EL ASERRADERO AZAPAMPA
Nº Obs SIERRA BANDA SIERRA CIRCULAR
1 39,8 105,1
2 39,0 105,9
3 38,9 105,6
4 39,3 101,8
5 40,1 105,0
6 39,9 105,2
7 39,1 104,7
8 39,2 105,5
9 39,3 104,4
10 39,7 105,2
Promedio: 39,4 104,8
II. DATOS DE LA SIERRA BANDA
Nº OBS
LONGITUD
(m)
TIEMPO
(minutos)
LONGITUD DE LA
CIRCUNFERENCIA
DE LA VOLANTE
(m)
REVOLUCIONES
POR MINUTO DE
LA VOLANTE
1 3.08 0,20
3,83 525
2 3,05 0,20
3,83 525
3 3,04 0,18
3,83 525
Promedio: 3,06 0,19 3,83 525
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III. DATOS DE LA SIERRA CIRCULAR
Nº OBS
LONGITUD
(m)
TIEMPO
(minutos)
LONGITUD DE LA
CIRCUNFERENCIA
DE LA VOLANTE
(m)
REVOLUCION
ES POR
MINUTO DE
LA VOLANTE
1 3.04 0,27
3,23 288
2 3,08 0,25
3,23 288
3 3,08 0,26
3,23 288
Promedio: 3,06 0,26 3,23 288
IV. VALORES PROMEDIO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN Y HERRAMIENTA DE
LA SIERRA BANDA
Nº TROZA
VELOCIDAD DE
ALIMENTACION
(m/minutos)
VELOCIDAD DE LA
HERRAMIENTA
(m/minutos)
1 15,4 2010,75
2 15,3 2010,75
3 16,9 2010,75
Promedio: 15,8 2010,75
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V. VALORES PROMEDIO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN Y HERRAMIENTA DE
LA SIERRA CIRCULAR
Nº TROZA
VELOCIDAD DE
ALIMENTACIÓN
(M/MINUTOS)
VELOCIDAD DE LA
HERRAMIENTA
(M/MINUTOS)
1 11,3 930,24
2 12,3 930,24
3 11,8 930,24
Promedio: 11,8 930,24
VI. ESPESOR DE LA VIRUTA SEGUN EL TIPO DE SIERRA
TIPO DE
SIERRA
VELOCIDAD DE
ALIMENTACIÓN
(m/minutos)
VELOCIDAD DE
LA HERRAMIENTA
(m/minutos)
PASO DE LOS
DIENTES
(mm)
ESPESOR
DE LA
VIRUTA
(micras)
BANDA 15,8 2010,75 39,4 309,60
CIRCULAR
11,8 930,24 104,8 1329,38
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ANEXO
P = Paso (mm)
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EVALUACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS MATERIALES DISPONIBLES PARA LA DENSIFICACIÓN
Combustibles de madera
En esta categoría se incluyen todos los tipos de biocombustibles derivados directa o
indirectamente de los árboles y arbustos que crecen en tierras forestales y no forestales. La
definición de bosque utilizada en la evaluación de los recursos forestales de la FAO de 1990
(Estudio FAO: Montes 124, p.7) es muy amplio e incluye tierras con una cubierta de copas mínima
del 20 por ciento en los países desarrollados y del 10 por ciento en los países en desarrollo. Entre
los combustibles de madera se incluye también la biomasa derivada de actividades silvícolas
(aclareos, podas, etc.) y de extracción y explotación (puntas, raíces, ramas, etc.), así como
subproductos industriales derivados de industrias forestales primarias y secundarias que se utilizan
como combustible. Se incluyen también los combustibles de madera derivados de plantaciones
forestales con fines energéticos.
Combustibles de madera directos:
Madera extraída directamente de los bosques (bosques naturales y plantaciones; tierra en la
que la cubierta de copas ocupa más de un 10 por ciento de la superficie en una extensión de más
de 0,5 ha); terrenos boscosos (tierra con una cubierta de copas de entre el 5 y el 10 por ciento de
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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la superficie, en la que los árboles pueden alcanzar una altura de al menos 5 m al alcanzar la
madurez in situ tierra con una cubierta de copas de más del 10 por ciento de la superficie, en la
que los árboles no pueden alcanzar una altura de al menos 5 m al alcanzar la madurez in situ, y
cubierta arbustiva o de matorral
COMBUSTIBLES DE MADERA INDIRECTOS:
Generalmente, son subproductos industriales derivados de industrias primarias de la madera
(aserraderos, fábricas de tableros de partículas, plantas de fabricación de pasta de papel)
Secundarias (ebanistería, carpintería), tales como residuos del aserrado, costeros, restos del
canteado y el escuadrado, serrín, virutas y astillas, licor negro, etc
Los combustibles de madera indirectos se queman directamente o se transforman en otro
combustible, como el carbón vegetal, gases de pirólisis, pellets, etanol, metanol, etc.
Combustibles de madera recuperados:
Biomasa leñosa derivada de todas las actividades económicas y sociales ajenas al sector forestal,
generalmente, desechos de la construcción, demolición de edificios, bandejas de carga,
contenedores y cajas de madera, etc. que se queman tal cual están o se transforman en astillas,
pellets, briquetas, polvo, etc
A continuación, en el cuadro 2, se resume la importancia que tienen actualmente los diferentes
tipos de combustibles de madera, así como la disponibilidad de datos en las tablas de FAOSTAT.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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97
Cuadro 1. Importancia del combustible de madera
• Leña: Conservan la estructura original básica de la madera y se pueden utilizar
directamente o después de haber sido transformados en otro combustible de madera como
el carbón vegetal. Cuando es necesario, la leña se puede preparar en productos más
adecuados, como astillas y pellets, sin necesidad de realizar transformaciones físico-
químicas importantes.
• Astillas: madera en bruto que se ha reducido deliberadamente a piezas de tamaño
reducido, o residuos adecuados para fines energéticos.
• Pellets de madera: pueden ser considerados como un combustible derivado de la
autoaglomeración de material leñoso como resultado de una aplicación combinada de calor
y alta presión en una máquina de extrusión.
• Carbón vegetal: residuo sólido derivado de la carbonización, destilación, pirólisis y
torrefacción de la madera (de troncos y ramas de árboles) y subproductos de la madera,
utilizando sistemas continuos o discontinuos (hornos de pozo, ladrillo y metal). Incluye las
briquetas de carbón vegetal
• briquetas de carbón vegetal: producidas con carbón vegetal que, una vez triturado y
secado, se moldea (generalmente a alta presión) con la adición de aglutinantes para
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formar piezas uniformes.
• Licor negro: licor alcalino obtenido de los digestores empleados para producir pasta al
sulfato o a la soda durante el proceso de producción de papel, en el que el contenido de
energía deriva principalmente del contenido de lignina extraído de la madera en el proceso
de elaboración de la pasta.
• Otros combustibles de madera: esta categoría incluye una amplia gama de combustibles
líquidos y gaseosos derivados de la leña y el carbón vegetal en general, mediante
procesos pirolíticos o enzimáticos, como gases de pirólisis, etanol, metanol, productos de
interés creciente pero que por el momento no tienen la misma importancia como productos
energéticos.
Agro combustibles
Combustibles obtenidos como productos de la biomasa y subproductos agrícolas. Consisten
principalmente en la biomasa derivada directamente de los cultivos destinados a ser utilizados
como combustible y de los subproductos agrícolas, agroindustriales y animales
Cultivos destinados a ser utilizados como combustible:
Especies de plantas cultivadas en plantaciones o granjas destinadas a producir materia prima para
la producción de biocombustibles. Estos cultivos se pueden producir en granjas terrestres (yuca,
caña de azúcar, euphorbia, etc.), en granjas marinas (algae) o en granjas de agua dulce (jacintos
de agua). Los cultivos para combustible producidos en tierra se pueden clasificar en: cultivos de
azúcar/almidón, cultivos oleaginosos y otros cultivos energéticos.
Cultivos de azúcar/almidón:
Son cultivos que se plantan básicamente para producir etanol (alcohol etílico) como combustible
utilizado principalmente en el transporte (solo o mezclado con gasolina). El etanol se puede
producir mediante la fermentación de la glucosa derivada de las plantas que contienen azúcar
(como la caña de azúcar) o de materiales de almidón después de realizar la hidrólisis.
Cultivos oleaginosos:
Abarcan las plantas oleaginosas (como el girasol, la colza, etc.) plantadas para la utilización
energética directa del aceite vegetal extraído, o como materia prima para su transformación en un
sustitutivo del gasóleo, mediante procesos de transesterificación.
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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99
Otros cultivos energéticos:
Plantas y cultivos especializados considerados más recientemente para usos energéticos, tales
como: Miscanthus, Spartina spp. Cyperus longus, Arundo donax y Phalaris arundinacea.
Subproductos agrícolas:
Se trata principalmente de material y subproductos vegetales derivados de la producción, cosecha,
transporte y elaboración en zonas agrícolas. Esta categoría comprende, entre otros, mazorcas y
tallos de maíz, tallos y cáscaras de trigo, cáscaras de maní, tallos de algodón, tallos de mostaza,
etc.
Subproductos agroindustriales:
Subproductos de la elaboración de alimentos, como bagazo de caña de azúcar, cáscaras de arroz,
cáscaras, fibra y médula de coco, cáscaras de maní, residuos del prensado de la oliva, etc.
Subproductos de origen animal:
Estiércol y otras excretas de vacuno, caballos, cerdos, aves de corral y, en principio, seres
humanos. Se puede secar y utilizar directamente como combustible o transformarlo en biogás
mediante fermentación.
Biogás: subproducto de la fermentación anaeróbica de la biomasa, principalmente de los
desechos animales, realizada por bacterias. Consiste principalmente en gas metano y dióxido de
carbono.
En el futuro, también se prestará más atención a la definición de diferentes tipos de
agrocombustibles a los que hasta ahora se les ha prestado muy escasa atención, no sólo respecto
de la terminología utilizada, sino también para elaborar bases de datos mejoradas.
Subproductos de origen municipal:
Desechos de biomasa producidos por la población urbana, que pueden ser de dos tipos:
subproductos sólidos de origen municipal y subproductos gaseosos/líquidos de origen municipal
producidos en ciudades y aldeas.
Biocombustibles sólidos de origen municipal:
Comprenden los subproductos producidos por los sectores residencial, comercial, industrial,
público y terciario que recogen las autoridades locales para su eliminación en un emplazamiento
central, donde se suelen incinerar (se queman directamente) para producir calor y/o energía.
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100
También se incluyen en esta categoría los desechos hospitalarios.
Biocombustibles gaseosos/líquidos de origen municipal:
Biocombustibles derivados principalmente de la fermentación anaeróbica (biogás) de residuos
sólidos y líquidos de origen municipal, que pueden ser gases de vertederos o gases de fangos
residuales.
Cuadro 2: Definición propuesta de las clasificaciones de los biocombustibles
Primer nivel Segundo nivel Breve definición
Combustible de
madera
Combustible de madera
directos
Madera utilizada directa o indirectamente como
combustible, producida con fines energéticos
Combustibles de madera
indirectos
Principalmente, biocombustibles solidos
producidos a partir de las actividades de
elaboración de la madera.
Combustibles de madera
recuperados
Madera utilizada directa o indirectamente como
combustible, derivada de las actividades
socioeconómicas ajenas al sector forestal.
Combustibles derivados
de la madera
Principalmente biocombustibles líquidos y
gaseosos producidos en actividades forestales y
por la industria de la madera.
Agro combustibles Cultivos destinados a ser
utilizados como
combustible
Plantas cultivadas para la producción de
biocombustibles.
Subproductos agrícolas Principalmente, residuos de la recolección
agrícola y otros subproductos de las faenas
agrícolas que queman en los campos.
Sub productos de origen
animal
Básicamente, excretas o de ganado vacuno,
equino y porcino, así como aves de corral.
Subproductos
agroindustriales
Varios tipos de materiales, producidos
principalmente en al industrias de elaboración de
los alimentos, como bagazo y cascara de arroz.
Subproductos de origen municipal Residuos sólidos y líquidos de origen municipal.
Ventajas del uso de la biomasa
Recurso abundante y renovable
Recurso disperso: descentralización energética (distribución del poder económico)
y reducción costes de transporte
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Disminución de la dependencia energética (recurso autóctono) y diversificación
energética (disminuye efectos precios y disponibilidad combustibles fósiles)
Ahorro de recursos fósiles: facilita la adaptación tecnológica.
Reducción de emisiones de CO2 (cambio climático), SOx, PM diésel, etc.
Empleo de tierras marginales y cultivo alternativo
Aprovechamiento de residuos
Disminución del riesgo de incendios y plagas de insectos (fomenta mantenimiento
de bosques, etc.)
Desarrollo económico y social de zonas rurales: contrarresta el éxodo rural
Co-combustión/co-gasificación (régimen de derechos de emisión)
IMPACTO Y EFECTO DE LA EXTRACCIÓN DE LOS RESIDUOS FORESTALES
El mayor impacto que tienen los sistemas de extracción de biomasa forestal, tanto la de
aprovechamiento industrial como la residual, es la erosión del suelo (Balboa, 2003). El tráfico de la
maquinaria sobre el terreno provoca compactación y esfuerzos de tracción que dificultan el arraigo
posterior de las plantas y propician la pérdida de suelo. Para minorar este problema las técnicas
habituales de extracción consisten en abrir vías aproximadamente cada 40 metros, de forma
perpendicular a la pista forestal. Éstas permanecen y son utilizadas periódicamente después de
cada turno, es decir, periodo de tiempo que es necesario esperar desde una extracción para
realizar la siguiente.
Dentro de un manejo sostenible del monte, los ciclos biogeoquímicos no se ven en general
alterados. Esto es debido a que en este tipo de gestión no se suelen eliminar todos árboles o
cubierta vegetal en una zona, sino se realizan cortas selectivas con criterios silvícolas. La masa
forestal que permanece, aporta la materia orgánica necesaria para la sustentación de la fertilidad
del suelo y el mantenimiento de su parte biótica. Por otra parte, la masa que permanece, queda
favorecida, al eliminar competencia, existir mayor luminosidad, creciendo con mayor vigor y
calidad. También la limpieza de monte y la creación de infraestructuras, que son fuente de residuos
forestales, son operaciones necesarias para un adecuado mantenimiento del monte: prevención y
extinción de incendios, control de poblaciones y accesibilidad al mismo.
También es de destacar que los sistemas de extracción de residuos no son totalmente eficientes.
Los sistemas de recogida mediante pinzas cargadoras utilizadas en los tractores autocargardores,
DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA 2014
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102
astilladoras y empacadoras generalmente no atrapan de forma eficaz materiales de diámetro
menor a 10 cm. Esto hace que aun habiendo extraído la parte de mayor tamaño de los residuos,
una gran cantidad se queda todavía en el monte contribuyendo con su descomposición al aporte
de materia orgánica en el suelo.
En el caso de los residuos agrícolas, forestales e industriales, debido a que en su composición no
figuran porcentajes importantes de elementos tales como el azufre, los compuestos tóxicos (óxido
de azufre, que puede transformarse en ácido sulfúrico y favorecer la denominada lluvia ácida) que
pueden producirse es posible eliminarlos mediante sencillos sistemas de limpieza y filtrado de los
humos producidos. Asimismo, mediante un adecuado control del proceso de combustión es posible
reducir la obtención de óxidos de nitrógeno. Con respecto a las emisiones de hidrocarburos
(algunos de ellos catalogados de cancerígenos), fenoles, etc., que pueden generarse en los
procesos termoquímicos (pirolisis, gasificación), hay que señalar que es posible prevenirlos
mediante un adecuado control y gestión de las instalaciones
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103
BIBLIOGRAFÍA
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