TRATAMIENTOS DEESTERILIZACION CON CALOR

DE PINO RADIATA PARAEMBALAJES DE EXPORTACION

Rubén A. ANANIASDepto. Ingeniería en MaderasGrupo Investigación en TSTTMananias@ubiobio.clhttp:///ananias.ubiobio.cl

Equipo de trabajo: Grupo Investigación en TSTTMLinette SALVO: Investigadora AsociadaVíctor SEPULVEDA: Investigador Adjunto

20° Taller Aserraderos, Expocorma-2015. Concepción 19 de noviembre de 2015

Plan de la presentación• Tratamientos térmicos de esterilización con calor:

Homologación del secado HT-KD (Parte-1)• Tratamientos térmicos de esterilización con calor:

Tratamiento HT en madera verde empaquetada (Parte-2)• Tratamientos térmicos de esterilización con calor dieléctrico:

Avances proyecto esterilización por radio-frecuencia(Parte-3)

Introducción generalComercio internacional maderas embalaje

Riesgos fitosanitarios

Introducción de plagas- Daño ecológico- Pérdidas financieras

Introducción general

Introducción de plagas en radiata para embalajeNematodo del pino:Bursaphelenchus xylophilus

Escarabajo de la corteza:Hylurgus ligniperda

Vector nematodo del pino:Monochamus sp

Introducción general

Tratamientos fitosanitarios segúnnormas internacionales NIMF15

- Tratamiento esterilización con vapor HT- Tratamiento con bromuro de metilo MB- Tratamiento de secado HT-KD- Tratamiento con microondas HT-MO

Introducción general

Método Ventajas Desventajas Efectividad

HT56/30 (°C/min)

Elimina los nematodosde las pinaceas y larvasde insectos

-No elimina muchos hongos-Peligro de reinfección

Moderada

HT67/60 (°C/min)

HT elimina casi todoslos hongos, insectos ynematodos

-No elimina hongos termo-resistentes-Peligro de reinfección.

Alta

HT-KD Elimina todos loshongos, insectos ynematodos

- Tiempo prolongado- Peligro de grietas- Caro

Muy alta

Tratamientos térmicos más comunes

Parte 1:Tratamientos térmicos de esterilización concalor: Homologación del secado HT-KD

• Introducción• Objetivos• Metodología• Resultados• Conclusiones• Bibliografía

TIPOS Acelerado (SCA)

Convencional (SC)

Alta Temperatura (SAT)

70/50°C_ 70/40°C

110/70°C_ 120/70°C

70/60°C_ 90/60°C _ 100/70°C

Introducción

Objetivos

• Evaluar secado industrial KD como medio de HT• Estimar el tiempo mínimo para obtener condición HT

56/30 (ºC/min) durante secado industrial

Metodología

• Ensayos experimentales a escala industrial• Correlaciones usando algoritmos de regresión

11

Metodología: Diseño experimental

e = 16, 24 y 37 mm T = 70, 80, 90 y 100 °C

Variable Factor Nivel Réplicas

TiempoCumplido

Espesor (e) 33

Temperatura (T) 4

36 combinaciones 36 ciclos de secado

MetodologíaHornos industriales de 100 m3

MetodologíaEquipamiento

MetodologíaTermocuplas

Metodología

Tratamiento estadístico de los datos:- Análisis de varianza- Análisis regresión y correlación

Resultados

Resultados

Resultados

Resultados

Efecto del espesor

Espesor(mm)

N°ensayos

Tiempo cumplido(min)

Test LSD(95%)

16 12 66(6)

X

24 12 91(12)

X

37 12 104(14)

X

Resultados

Efecto de la temperaturaTemperatura

(mm)N°

ensayosTiempo cumplido

(min)Test LSD

(95%)

70 9 99(20)

X

80 9 91(20)

X

90 9 82(16)

X

100 9 76(14)

X

ResultadosCorrelación

ConclusionesKD califica como HT:80/60, 100/70 y 120/70 ºC/ºC70/60, 90/60, 110/70, 125/75 y 140/90 ºC/ºC.

KD no califica como HT:70/45, 70/50 ºC/ºCIdem todos los programas con TH<60 ºC

Aplicaciones: Acreditados HT-KD16/11/2015

NOMBRE O RAZÓNSOCIAL

COMUNAAUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N°

15VENCIMIENTO

AUTORIZACIÓN

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD 13 08187 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD 14 08188 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD 15 08189 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD R 16 08190 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII NEUMAN 9 08191 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO -VIII NEUMAN 5 08192 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN 6 08193 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN 11 08194 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN 12 08195 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR 9 08196 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU -VIII WINDSOR 10 08197 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR 11 08198 04-07-2017

CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR 12 08199 04-07-2017

Aplicaciones: Acreditados HT-KD16/11/2015

NOMBRE O RAZÓNSOCIAL

COMUNAAUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N°

15VENCIMIENTO

AUTORIZACIÓN

MADERAS MARTINLTDA. CONSTITUCIÓN VII CAMARA 4 0779 04-09-2016

MADERAS MARTINLTDA. CONSTITUCIÓN VII CAMARA 8 0780 04-09-2016

NELSON IVÁN MESTREALLENDE CONSTITUCIÓN VII CAMARA 4 0762 03-01-2017

TERCIADOS YELABORACIÓN DEMADERAS S.A.

LOS LAGOS XIV CAMARA NARDI N° 7 1417 22-02-2017

TERCIADOS YELABORACIÓN DEMADERAS S.A.

LOS LAGOS XIV CAMARA NARDI N° 10 1418 22-02-2017

TERCIADOS YELABORACIÓN DEMADERAS S.A.

LOS LAGOS XIV CAMARA N° 8 1428 22-02-2017

TERCIADOS YELABORACIÓN DEMADERAS S.A.

LOS LAGOS XIV CAMARA N° 9 1429 22-02-2017

TERCIADOS YELABORACIÓN DEMADERAS S.A.

LOS LAGOS XIV CAMARA N° 11 1430 22-02-2017

AGRÍCOLA YFORESTAL BAGAROLIMITADA

MULCHÉN VIII CAMARA MASTI-GANE N° 1 08135 21-03-2017

ASERRADEROSARAUCO S.A. CONSTITUCIÓN VII CAMARA UHT-3 0768 09-04-2017

ASERRADEROSARAUCO S.A. CONSTITUCIÓN VII CAMARA UHT-4 0769 09-04-2017

SOCIEDAD MADERERAY TRANSPORTES 3VOLCANES LIMITADA

TALCA VII CAMARA 1 07103 29-04-2017

SOCIEDAD MADERERAY TRANSPORTES 3VOLCANES LIMITADA

TALCA VII CAMARA 2 07104 29-04-2017

Aplicaciones: Acreditados HT-KD16/11/2015

NOMBRE O RAZÓNSOCIAL

COMUNAAUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N°

15VENCIMIENTO

AUTORIZACIÓN

MADERAS BSCLIMITADA BULNES VIII CAMARA 1 08243 21-11-2015

MADERAS BSCLIMITADA BULNES VIII CAMARA 2 08244 21-11-2015

SERVICIOS YDESARROLLO DEEMPRESA LIMITADA

SAN JAVIER VII CAMARA C1 07114 09-05-2016

SERVICIOS YDESARROLLO DEEMPRESA LIMITADA

SAN JAVIER VII CAMARA C2 07115 09-05-2016

FORESTAL SANTABLANCA S.A. LONGAVÍ VII CAMARA N° 8 07121 24-02-2017

ITI CHILE S.A. CORONEL VIII CAMARA 1 08258 15/07/2017

ITI CHILE S.A. CORONEL VIII CAMARA 2 08259 15/07/2017

GOMEZ Y GOMEZLIMITADA SAN CARLOS VIII CAMARA 1 08260 27/08/2017

GOMEZ Y GOMEZLIMITADA SAN CARLOS VIII CAMARA 2 08261 27/08/2017

Aplicaciones

SAG 2006:“Este tipo de tratamientos de secado en horno, es aplicable sólo para

la especie forestal Pinus radiata, basado en el estudio realizado porAnanías y Venegas (2005).

La aplicación de este tipo de tratamiento para otras especies, solopodrá ser autorizado en la medida que se encuentren respaldadoscientíficamente por instituciones educacionales pertenecientes alConsejo de Rectores de Universidades Chilenas, contando conestudios que determinen una correlación directa con los tiempos ytemperaturas autorizados”.

Bibliografía1. Ananías, R.A.; Venegas, R. 2005. “Secado industrial del pino radiata.

Tiempo de esterilización con calor y evolución temporal de latemperatura”. Maderas. Ciencia y tecnología 7(3):179-188.

2. NIMF 15. 2012. Directrices para reglamentar el embalaje de maderautilizado en el comercio internacional. Normas internacionales paramedidas fitosanitarias. FAO, Roma. 18 p.

3. SAG. 2006. “Reglamento específico para la acreditación deterceros en la ejecución de tratamientos y timbrado de maderas y deembalajes de madera de exportación”. Ministerio de Agricultura,Servicio Agrícola Ganadero, REA-AGR-01-v02: Pag 63-64.

4. Venegas, R. 2005. “Tiempo de esterilización con calor y evolucióntemporal de la temperatura durante el secado industrial del pinoradiata”. Seminario Titulación. Depto. Ingeniería en Maderas,Facultad de Ingeniería, Universidad del Bío-Bío, Concepción-CHILE.

Parte 2:Tratamientos térmicos de esterilización concalor: Tratamiento HT en madera verdeempaquetada

• Introducción• Objetivos• Metodología• Resultados• Conclusiones• Bibliografía

IntroducciónTiempo cumplido secado madera empalillada

IntroducciónCorrelación

Espesor

70 80 90 100 70 80 90 10075 68 68 56

16 77 65 60 64 82 74 66 5969 70 65 58

107 85 86 78

24 108 97 88 78 96 88 80 72110 88 82 80

107 115 110 90

37 107 117 90 94 118 110 102 94129 110 90 83

Experimental

T °C

Estimado

T °C

Objetivos

• Determinar el tiempo de esterilización con vapor enmadera verde apilada de pino radiata

• Correlacionar el tiempo de esterilización con vapor enbase a las variables del proceso

• Comparar el tiempo de esterilización con calor estimadoen base a correlaciones HT-KD y HT-vapor

Metodología

• Ensayos experimentales en combinación de variables• Correlaciones usando algoritmos de regresión• Validaciones industriales

33

Metodología: Diseño experimental

e = 16, 38 y 53 mm h= 150, 200, 400 mm T = 80,90,100 °C

Variable Factor Nivel Réplicas

TiempoCumplido

Espesor (e) 3

3Altura Pila (h) 3

Temperatura (T) 3

81 combinaciones 9 ciclos 9 combinaciones/ciclo

34

Metodología

Horno 35 m³ de capacidad 2 sensores de bulbo seco (Tbs) 1 sensor bulbo húmedo (Tbh) Tina vaporizado

Cámara

35

Metodología

Monitoreo de las temperaturas madera por Multiplexores

36

Metodología

Testeo Termocuplas: Equipo Fluke 9132

Termocuplas Tipo T (Cobre-Constatan) RevestimientoPVC/FEP Calibre 20.

37

MetodologíaDiagrama de carga: 4 paquetes

38

MetodologíaDetalle preparación de cada paquete

e 150 200 400

16 9x11 12x11 23x11

38 4x11 5x11 10x11

53 3x13 4x13 7x13

N° piezas p/paquete

39

MetodologíaDetalle instalación de termocuplas

Metodología

Carga completa en interior del horno

Metodología

Tratamiento estadístico de los datos:- Análisis de varianza- Análisis regresión y correlación

42

ResultadosEvolución temporal temperatura a 80 °C

ResultadosEvolución temporal temperatura a 90 °C

44

ResultadosEvolución temporal temperatura a 100 °C

ResultadosEvolución temporal de un ciclo a 80 °C

46

ResultadosEvolución temporal de un ciclo a 90 °C

ResultadosEvolución temporal de un ciclo a 100 °C

e/H 16 38 53

T (°C) 150 200 400 150 200 400 150 200 400

80 765 567 339 1443 695 644 3299 2260 1115

(309) (224) (90) (627) (292) (308) (1719) (512) (539)

90 314 382 372 716 498 584 1956 1766 809

(132) (144) (107) (260) (161) (197) (792) (937) (39)

100 203 106 137 418 157 263 679 579 263

(80) (31) (136) (204) (25) (87) (243) (459) (39)

Resultados

Tiempo cumplido de esterilización con vapor (min)

Resultados

Avances correlación

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tie

mpo

cum

plid

o (m

in)

Altura del subpaquete (mm)

80 (°C) 90 (°C) 100 (°C)

Resultados

Avances correlación

0

100

200

300

400

500

600

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Tie

mo

cum

plid

o ex

peri

men

tal (

min

)

Tíempo cumplido teórico (min)

ResultadosComparación tiempo con madera empalillada

0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800 1000 1200

Tiem

po cu

mpl

ido

(min

)

Tiempo cumplido madera empalillada (min)

ResultadosValidaciones industriales:Evolución temporal temperatura

0102030405060708090

100

2 142 282 422 562 702 842 982 11221262140215421682

Tem

pera

tura

(°C

)

Tiempo (min.)

MEDIA Tm Vs Tiempo (min)HT 90°C, 38 mm

MEDIA (h=400mm)MEDIA (h=200mm)MEDIA (h=150mm)TbsTbh

Resultados

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 51 101 151 201 251 301 351 401 451

Tem

pera

tura

(°C

)

Tiempo (min)

MEDIA Tm Vs Tiempo (min.)HT 70°C

TbsTbhMEDIA (h=400mm)MEDIA (h=200mm)MEDIA (h=150mm)

Validaciones industriales:Evolución temporal temperatura

Conclusiones

El tiempo de esterilización con vapor de pino radiataverde empaquetado, depende principalmente de laaltura del subpaquete, la temperatura, y en menormedida del espesor de la madera.

Conclusiones

Las correlaciones dependientes de la temperatura y laaltura de la pila, predicen satisfactoriamente el tiempo deesterilización con vapor, de la madera verde de pinoradiata empaquetada.

Conclusiones

El tiempo de esterilización con vapor de maderaempaquetada, cuando depende sólo de la altura delpaquete, es comparable al tiempo de esterilización convapor de madera empalillada.

En desarrolloDefinir correlacionesPublicación de los resultados

Parte-3:Tratamientos térmicos deesterilización con calordieléctrico: Avances proyectoesterilización por radio-frecuencia

PROCEDIMIENTO PARA ESTERILIZACIÓN CON CALORPOR RADIOFRECUENCIA DE MADERAS DE PINORADIATA PARA EMBALAJES DE EXPORTACIÓN

PROGRAMA IDeA

I CONCURSO IDeA EN DOS ETAPASFONDEF- CONICYT

Aplicación detécnicas alternativasde esterilización concalor que seanamigables con elmedio ambiente.

¿El problema que se estáinvestigando?

• Objetivo generalDesarrollar un procedimiento para esterilizar maderas de pino radiatapara embalajes de exportación con calor por radiofrecuencia.

- Proponer un tratamiento de esterilización de maderas para embalajesde exportación con calor por radiofrecuencia.- Desarrollar programas de esterilización con calor por radiofrecuencia.- Simular la variación temporal y espacial del calentamiento porradiofrecuencia.

Objetivos específicos

¿Cómo se ha enfrentado el problema en elresto del mundo hasta ahora?

• Tratamiento con vapor HT• Tratamiento HT-KD• Tratamiento con microondas HT-DH (2014)• En desarrollo estudios para introducir tratamiento DH con RF

La solución es un procedimientoamigable con el medioambiente, tal como laesterilización por calentamientocon radiofrecuencia.

Solución propuesta

En este proyecto seplantea la hipótesis que lamadera para embalajes deexportación de pinoradiata puede ser tratadatérmicamente mediante laaplicación de RF.

Hipótesis

Metodología

• Se determinará eltiempo que se demoraen calentar por RFtodo el perfil de lamadera a 60 °C paradiferentes niveles detemperatura y alturade la pila,manteniendo el mejorcompromiso con lacalidad de la madera.

Metodología

El diseño experimental considera un análisisestadístico en base a un modelo AxBxC factorial,las combinaciones de los tratamientos llevan a laejecución de 256 ensayos experimentales, talcomo se describe en la Tabla siguiente:

Variable Factor Nivel Réplica TotalEspesor madera 4

4 256Temperatura Altura pila 4

Densidadpotencia

4

Usuarios y beneficiarios

• Industria madereraexportadora de pinoradiata

• Pyme maderera

Entidades que participan en el proyecto

• CMPC Maderas S.A.• Pymemad Bío-Bío AG

Cordialmenteinvitamos a otrasempresas aparticipar de esterelevante proyectode Interés Público

Diagrama de Modelo de Negocio propuesto

EntidadCertificadora

SAGEmisión de Certificado

FitosanitarioCumplimiento Norma

Cliente FinalAserraderos y

empresas productoras demadera de pino radiata

para embalaje

BeneficiariasUBB

Procedimiento para esterilizarcon calor por RF madera de

pino radiatapara embalajes

Asistencia Técnica yCapacitación

Rubén A. ANANIAS: DirectorCarlos SALINAS-LIRA: Director-alternoLinette SALVO: Investigadora AsociadaLuis DURAN: Ingeniero GestiónVíctor SEPULVEDA: Investigador AdjuntoNatalia PEREZ: Investigadora AdjuntaFelipe ACUÑA: Tesista Magister en C&T de la Madera

Equipo del proyecto

MUCHAS GRACIAS

“The mind that opens to a new idea,never returns to its original size”A. Einstein