Manual de Densificacion de La Biomasa

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE

DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA

CATEDRA: DENSIFICACIÓN DE LA BIOMASA CATEDRÁTICO: M. SC. RUDECINDO CERRON TAPIA

DENS DENSIF IFIC ICAC ACII N DE LA BIO BIOMA MASA SA

2014

INDICE Página Introducción

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Unidad 1: Importancia de la densificación de la Biomasa Clasificación de los materiales densificables Procedimientos para muestreos de Biomasa Forestal Preparación de la Materia prima para la densificación

3 6 11 17

Unidad 2: Principios y Técnicas de densificación Métodos y ensayos de densificación de biomasa Densidad a granel de especies forestales Densificación de carbón, materiales, clasificación y ensayo de compresión Propiedades de los productos densificados de biomasa Unidad 3: Potencialidad del uso de la densificación Opciones económicas de densificación de la biomasa forestal Opciones económicas de briquetas de carbón Panorama actual de la densificación de biomasa en el Valle del Mantaro y el País Valoración energética de la biomasa Determinación de la granulometría de la biomasa Evaluación y análisis de los materiales disponibles para la densificación Impacto Ambiental de la Extracción de Residuos Sólidos Forestales Bibliografía

M. Sc. RUDECINDO CERRON TAPIA

27 30 42 44 54 65 70 75 76 83 90 95 101 103

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INDICE Página Introducción

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Unidad 1: Importancia de la densificación de la Biomasa Clasificación de los materiales densificables Procedimientos para muestreos de Biomasa Forestal Preparación de la Materia prima para la densificación

3 6 11 17

Unidad 2: Principios y Técnicas de densificación Métodos y ensayos de densificación de biomasa Densidad a granel de especies forestales Densificación de carbón, materiales, clasificación y ensayo de compresión Propiedades de los productos densificados de biomasa Unidad 3: Potencialidad del uso de la densificación Opciones económicas de densificación de la biomasa forestal Opciones económicas de briquetas de carbón Panorama actual de la densificación de biomasa en el Valle del Mantaro y el País Valoración energética de la biomasa Determinación de la granulometría de la biomasa Evaluación y análisis de los materiales disponibles para la densificación Impacto Ambiental de la Extracción de Residuos Sólidos Forestales Bibliografía


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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 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, energéticos, a partir de los desechos y/o y/o excedentes excedentes de las actividades silvoagropecuarias

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Valorizar y conocer el tratamiento de los materiales lignocelulósicos para densificar.



Conocer los métodos de densificación densificación de de los excedentes y residuos de la Biomasa.



Planificar y aprovechar integralmente los excedentes y residuos silvoagropecuarios.


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DENSIFICACI N DE LA BIOMASA

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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 

Proporciona materiales endoenergéticos favorables a su estado natural.



Reducción del volumen a densificar



Reducción del volumen de almacenamiento



Manipulación fácil



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


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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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DENSIFICACI N DE LA BIOMASA 

Residuos forestales.

-

Cortas de madera.

-

Clareos y claras de coníferas.

-

Resalveos de quercineas.

-

Podas.

-

Desbroces selectivos de matorral.

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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 c recimiento. 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 c recimiento. 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 probl emas 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 de

campo, el porcentaje es más del 60%, y en

40%. Al igual que en la industria forestal, muchos el

desechos: se estima que, en cuanto a desechos de proceso, entre 20% y

residuos de la agroindustria son dejados en

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 p lantaciones.

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

O S E C O R P

A N Ó I D A C R A T M S I R G O E F R N I

A D A R T S I G E R N Ó I C A M R O F N I

•Nº conglomerado • Tipo de bosques • Tipo forestal • Subtipo forestal • Especie dominante 1 • Especie dominante 2

•Número de conglomerado . • Numero de parcela. • Exposición. • Pendiente. • Grado de intervención. • Cobertura . • Sotobosque.

E R O D E D A M L E O V I L G N N A O C

A L E C R A P E D L E V I N A

• UTM x • UTM y • Altitud • Posición topográfica • Carta IGM • Región

• Estructura • Hora de inicio • Hora de término • Observaciones

• 25-30 árboles en rodales con 1 especie. Selección de árboles muestra • 35-40 árboles en rodales con 2 especies. • 40-45 árboles en rodales con 3 o más especies.


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MEDICIÓN DE ÁRBOLES MUESTRA:

BIOMASA ÁREA 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.


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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.

BIOMASA SUBTERRANEA

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.


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Soltar y remover la ZRS comenzando a partir del hoyo cavado inicialmente en el borde, Exposición de las raíces gruesas

utilizando para este efecto barretillas y palas, extrayendo la tierra suelta y depositándola fuera de la zona demarcada. Para el armado del trípode se deben seleccionar de preferencia especies de madera

Armado de trípode

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. Una vez instalado el sistema de tracción (trípode y tecle), se amarra la raíz con cadenas

Extracción de la raíz

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. Se deben limpiar las raíces (sacar el suelo adherido), para su posterior pesado. Este

Limpieza de raíz

procedimiento se realiza en forma manual utilizando barretillas (eventualmente se puede utilizar una hidrolavadora). Para efectos de estudio radicular se deben

Medición y pesado de raíces

realizar una serie de mediciones de longitud de raíces hasta diámetros predeterminados de 10, 5, 2 y 0,5 cm de espesor Para determinar el peso seco de las raíces, se extraen muestras de cada tipo de raíz (delgada,

Extracción de Muestras

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 ca lor, 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 m aterial 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 l a 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 m ás


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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: Com parac ión energ é tic a com bu stib le fósil vs Bio mas a ρ

Combustible Gasolina

3

(Kg/m ) 680

PCI (MJ/Kg)

ρ*PCI

3

Fracción

48,00

(MJ/m ) 32,640

1,00

Madera sólida Aserrín

300

17,50

5,250

6,22

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 tip o: 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 cu ando 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 tam bién, 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 ab ono

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 A PISTON

CLASIFICACIÓN

SISTEMA CONTINUO

SISTEMA

Se trata de un pistón

Es una máquina de fluido que está

que presiona la

construida para aumentar la presión y

materia a densificar

desplazar cierto tipo de fluidos llamados

en un cilindro

compresibles, tal como lo son los gases y

provisto de una

los vapores. Esto se realiza a través de un

estrechez cónica

intercambio de energía entre la máquina y

que frena el avance

el fluido en el cual el trabajo ejercido por el

de la fricción de la

compresor es transferido a la sustancia que

materia

pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

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


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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 po r 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 p or 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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

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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 m ucho 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.

Combustible uniforme Quema uniforme Con la densificación se puede lograr Humedad uniforme

Mayor densidad

Poder calorífico elevado

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


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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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DENSIFICACI N DE LA BIOMASA -

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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.

Es un material renovable

Son obtenidos a partir de residuos

Mantiene intacta sus propiedades caloríficas

No contamina el aire

Desfavorece el riesgo de enfermedades

Reducción del costo del combustible

Una respuesta a la crisis energética

Baja producción en cenizas

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.


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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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DENSIFICACI N DE LA BIOMASA -

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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.


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PROPIEDADES DE BRIQUETAS Y PELLETS -

Contenido de humedad:

-

Densidad aparente:

-

Poder calorífico:

-

Porcentaje de ceniza:


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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:


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Peletización Briquetaje -

Extrusión

MADERA DENSIFICADA La madera densificada consiste genéricamente en partículas de madera (aserrín, astillas y virutas) comprimidas a presiones entre 600 y 1500 kg/cm 2 (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/m 3, 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


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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.


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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, agrícolas, de la silvicultura, y la basura 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 recursos forestales.

PRINCIPALES FUENTES DE POTENCIALIDAD DE LA BIOMASA 

Según el origen de la biomasa, biomasa, se pueden establecer las siguientes siguientes fuentes: 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 combustible densificado puede tornarse tornarse una fuente de rendimientos para 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 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 completo de peletizado/briquetado a partir partir de un material material tipo 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 combustible de la biomasa generada 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 d e la Industria de la Biomasa (AEBIOM).



Se estima que la biomasa constituye constituye una fuente de energía que, además de ser eficiente 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 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 bio masa, 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


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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 a lcanza 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 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.


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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 k J/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


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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 p or 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 DENDRO ENERG ÉTICA

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 AGRÍCOLA S, AGROINDUSTRIAL ES 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 

BA LA NCE DE NDROENERGÉTICO

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. 

BALA NCE 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


81


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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.


82


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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, sal vo 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


83


2014

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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2014

Figura 2. La valorización de residuos en los tribunales .

Figura 3. Ventajas de la valorización energética.


85


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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 dem ás 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


86


2014

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

•

Residuos industriales

•

TOTAL RESIDUOS (Provisional) 365 ktep

35 55

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.


87

DENSIFICACI N DE LA BIOMASA 

Plantas de generación de electricidad.



Plantas de cogeneración.



Otras.

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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.

•


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).

•


Plantas de bioalcoholes.



Plantas de bioaceites.



Otras.

CONSIDERACIONES FINALES 

Deben evaluarse todos los potenciales energéticos de los diferentes apartados


88


2014

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 solució n.



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 g estión.



La innovación es el futuro, y será “el toque de distinción”, lo que nos lleve a la excelencia.


89


2014

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)


90


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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

TIEMPO

(m)

(minutos)

LONGITUD DE LA

REVOLUCIONES

CIRCUNFERENCIA

POR MINUTO DE

DE LA VOLANTE

LA VOLANTE

(m) 1

3.08

2

3,05

3

3,04

Promedio:

3,06

0,20 0,20 0,18 0,19


3,83

525

3,83

525

3,83

525

3,83

525

91


2014

III. DATOS DE LA SIERRA CIRCULAR LONGITUD

TIEMPO

(m)

(minutos)

Nº OBS

1

3.04

2

3,08

3

3,08

Promedio:

3,06

LONGITUD DE LA

REVOLUCION

CIRCUNFERENCIA

ES POR

DE LA VOLANTE

MINUTO DE

(m)

LA VOLANTE

3,23

288

3,23

288

3,23

288

3,23

288

0,27 0,25 0,26 0,26

IV. VALORES PROMEDIO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN Y HERRAMIENTA DE LA SIERRA BANDA

Nº TROZA

1 2 3 Promedio:

VELOCIDAD DE

VELOCIDAD DE LA

ALIMENTACION

HERRAMIENTA

(m/minutos)

(m/minutos)

15,4

2010,75

15,3

2010,75

16,9

2010,75

15,8

2010,75


92


2014

V. VALORES PROMEDIO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIÓN Y HERRAMIENTA DE LA SIERRA CIRCULAR

Nº TROZA

1 2 3 Promedio:

VELOCIDAD DE

VELOCIDAD DE LA

ALIMENTACIÓN

HERRAMIENTA

(M/MINUTOS)

(M/MINUTOS)

11,3

930,24

12,3

930,24

11,8

930,24

11,8

930,24

VI. ESPESOR DE LA VIRUTA SEGUN EL TIPO DE SIERRA VELOCIDAD DE

VELOCIDAD DE

PASO DE LOS

ESPESOR

TIPO DE

ALIMENTACIÓN

LA HERRAMIENTA

DIENTES

DE LA

SIERRA

(m/minutos)

(m/minutos)

(mm)

VIRUTA (micras)

BANDA

15,8

2010,75

39,4

309,60

CIRCULAR

11,8

930,24

104,8

1329,38


93


2014

ANEXO P = Paso (mm)


94


2014

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 na tu rales 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 bosco sos (tierra con una cubierta de copas de entre el 5 y el 10 por ciento de


95


2014

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 pirólisi s, 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.


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2014

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 físicoquímicas 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


97


2014

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 reali zar 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.


98


2014

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 de l 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.


99


2014

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 Combustible

de

madera

Segundo nivel

Breve definición

Combustible de madera

Madera utilizada directa o indirectamente como

directos

combustible, producida con fines energéticos

Combustibles de madera

Principalmente,

indirectos

producidos a partir de las actividades de

biocombustibles

solidos

elaboración de la madera. Combustibles de madera

Madera utilizada directa o indirectamente como

recuperados

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

Plantas cultivadas para la producción de

utilizados

biocombustibles.

como

combustible Subproductos agrícolas

Principalmente, residuos

de la

recolección

agrícola y otros subproductos de las faenas agrícolas que queman en los campos. Sub productos de origen

Básicamente, excretas o de ganado vacuno,

animal

equino y porcino, así como aves de corral.

Subproductos

Varios

agroindustriales

principalmente en al industrias de elaboración de

tipos

de

materiales,

producidos

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


100


2014

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,


101


2014

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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Manual de Densificacion de La Biomasa

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