Aspectos de la generación de calor por combustión de desechos ...

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Aspectos de la generación de calor por combustión de desechos foresto-industriales densificados

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Indice

Antecedentes del Proyecto, Objetivos, Variables involucradas, Desarrollo, Energía y medio ambiente ……………………………………………………..……… 3Energías Alternativas, ventajas y desventajas ………………………………………………………………………………………………………………………………………..………….. 4Alcance del Proyecto, Dendroenergía, porque? ………………………………………………………………………………………………………………………………..………………. 5Mapa Energético y Area de aplicación del proyecto …………………………………………………………………………………………………………………………..……………… 6Densificados, La densificación, para que densificar?, Tecnologías de densificación más habituales en el mundo ………………………….………………….. 7Pellets Vs. Briquetas ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………… 8Sistemas auxiliares …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….. 9Tecnologías de Briquetizado, conformación por ruedas formadoras, extrusión a tornillo ………………………………………………………………..……………… 10Extrusión a pistón, compresión manual ……………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………. 11Tecnologías de Peletizado, sistemas de anillo plano, sistemas de anillo cilindrico …………………………………………………………………….…………………….. 12Características de los densificados obtenidos …………………………………………………………………………………………………………………………..……………………… 13Pellets de aserrín, austria ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………. 14Pellets de aserrín, Suecia, Italia ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………… 15Pellets de aserrín, Alemania, Estados Unidos, Argentina ……………………………………………………………………………………………………..………………………….. 16Propiedades de Pellets y Briquetas en Argentina ………………………………………………………………………………………………………………..…………………………… 17Tecnologías para combustión de densificados …………………………………………………………………………………………………………………..……………………………. 18Elementos en una combustión eficiente …………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………….. 19Tecnologías para combustión de pellets …………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………….. 20Elementos típicos de una estufa para pellets …………………………………………………………………………………………………………………..……………………………… 21Experiencias Internacionales …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……. 22Envirofit international, Selco, Oorja ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……. 23Philips Research, Aprovecho Research Center ………………………………………………………………………………………………………………………………………….……. 24Otros Sistemas de combustión de biomasa déndrica, Gasificadores T-Lud y Anila ………………………………………………………………………………...……... 25Cocinas tipo Rocket y Jiko-Mbono ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…. 26Consideraciones Generales ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…... 27Ejemplos comerciales y características, La Nordica, Harman, Bixby, Bosca y Enviro ………………………………………………………………………………….…… 28Ejemplos comerciales y características, Calimax, Rika, Ravelli, EcoTec y Cera …………………………………………………………………………………………..…… 29Mercado Potencial Regional ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...…. 30Determinación de directrices, artefactos para calefacción, cocción y generación de agua caliente ………………………………………………………………. 33Diagrama de lazos de conexión entre artefacto, función y portabilidad …………………………………………………………………………………………………...….. 34Oportunidades de diseño, segmentación de productos de acuerdo al nivel de recursos, otros productos …………………………………………………... 35Diagrama de direcciones posibles y sus referentes …………………………………………………………………………………………………………………………………….... 36Ejemplos de productos inexistentes factibles de desarrollo ……………………………………………………………………………………………………..………………..... 37Recomendaciones sobre directrices de implementación en primeras fases, Braseros, Zona de influencia ….………………………………………...…….. 38Recomendaciones sobre directrices de implementación en primeras fases, elementos de conversión, estufas mixtas ……………………………….. 39Diagrama de implementación cronológica por producto ………………………………………………………………………………………………………………………....…. 40Conclusiones finales ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………..…. 41Anexo A - Fabricantes de estufas a pellets y briquetas …….…………………………………………………………………………………………………………………….....…. 42Anexo B - Fabricantes de pellets y briquetas en Argentina …………………………………………………………………………………………………………………….....…. 43Referencias …………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………...…..…. 44

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Antecedentes del ProyectoDebido a un problema ambiental con los desechos de aserraderos producidos en la zona de Presidencia de la Plaza en la provincia del Chaco, surge una inquietud por parte de las autoridades locales que derivan en el proyecto del INTI para generar una planta productora de pellets en esa zona, para abastecer de ése combustible a las panaderías del Chaco. El mismo, cuya planta productora se estima entrará en funciones a fines de octubre 2010, hace suponer que experiencias similares podrían replicarse en otras zonas del país, dando lugar no solamente a mejores condiciones ambientales por el aprovechamiento de desechos, que de otra manera se disponen de una forma no controlada deteriorando la calidad de aire y suelo, generando un impacto ambiental relevante, sino que además se obtendría energía más limpia diversificando combustibles y a un costo inferior al de los combustibles fósiles habitualmente utilizados en determinadas zonas.

ObjetivosGenerar un informe que permita evaluar la posibilidad de utilización de tecnologías generadoras de calor en base a energía déndrica de residuos forestoindustriales para conformar una suerte de circuito cerrado regional de supresión de desechos, producción de dendrocombustible y utilización del mismo en condiciones controladas por parte del usuario final y convenientes para la región involucrada.Detectar oportunidades y establecer directrices para el diseño de equipamiento dirigido al consumidor final.

Variables involucradas - DesarrolloDebido a la amplitud conceptual del proyecto, se deberá tener en cuenta el escenario macroenergético y ambiental global, las experiencias regionales externas, los factores tecnológicos involucrados en la fabricación y consumo del combustible obtenido, además de relacionarlo con factores de infraestructura, geográficos y climáticos locales.Para definir el alcance de éste proyecto en particular se lo enmarcará en un contexto energético de biomasa relacionándolo con el esquema general y la situación actual, se focalizará en la dendroenergía, sus usos y formatos más habituales y las tecnologías vigentes para la generación y utilización de dendrocombustibles, específicamente pellets y briquetas con sus usos más frecuentes.Por otra parte, se relacionarán datos de regiones con poco acceso a fuentes energéticas para producir calor con datos climáticos térmicos para estimar focos de posible éxito en la utilización de éstas alternativas energéticas.

Energía y medio ambiente - Consideraciones generalesDesde 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.Esto preocupa a gobernantes, ecologistas y a toda persona informada y con sentido común, lo que lleva a la búsqueda de energías alternativas, pero en la mayoría de los casos las inversiones requeridas, la necesidad de mantenimiento y la dificultad en la operación hacen poco viable la implementación de tecnologías para aprovechar éstas energías en algunos sectores, que, aunque conscientes de la necesidad, no están dispuestos o no pueden absorber las diferencias de costo que éstas implican.Por otra parte, aunque mínimo todas éstas alternativas energéticas tienen algún impacto negativo, a continuación se exponen algunas de las ventajas y desventajas encontradas en las energías alternativas más conocidas.

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Como puede inferirse del cuadro anterior, las soluciones energéticas alternativas disponibles distan mucho de ser universales, se debe estudiar cuidadosamente todos los factores involucrados a nivel global, nacional, regional y local como para tomar decisiones más acertadas en la adopción de uno u otro tipo de energía, la cual debe integrarse al ambiente solucionando problemas existentes o previstos y produciendo el menor impacto ambiental en la región de emplazamiento.

Al respecto y como ejemplo puede citarse un interesante artículo del Ing. Hugo Brendstrup de abril 2009 sobre la situación de la energía eólica en nuestro país (que puede encontrarse en el website de INVAP http://www.invap.net/indus/eolica/situacion.html), en donde se aborda con una mirada amplia el tema, aportando soluciones que consideran ventajas y desventajas de cada tecnología tratada.

Alcance del proyectoDebido a la complejidad del entramado energético y a las particularidades de nuestra región el proyecto sólo abarcará la generación de calor producida por la combustión de dendrocombustibles de desechos forestoindustriales densificados, ésto es, la consideración de diversos factores para optimizar todo el ciclo de procesamiento, producción y consumo.

Dendroenergía, porqué?La dendroenergía o energía déndrica hace referencia a los combustibles obtenidos de la explotación forestal y sus derivados, diferenciándolos de otros tipos de biocombustibles o combustibles de biomasa como los agrícolas o los de residuos sólidos urbanos. Si bien en nuestro País es factible la utilización de otros biocombustibles, la energía proveniente de desechos de la forestoindustria permitiría aprovechar una muy importante cantidad de residuos que de otra manera contaminan suelos o el aire cuando son quemados indiscriminadamente, de acuerdo a un informe del INTI Maderas, en SC59 y 60 el volúmen de madera exportada igualaba a la cantidad de residuos producidos por la forestoindustria, lo cual nos dá una idea del potencial energético de éstos desechos. Sin embargo, para la aplicación exitosa inicial del proyecto, es necesario de alguna manera limitar el combustible a obtener a los desechos forestoindustriales sin contaminantes potencialmente nocivos en la combustión, o sea, extraerlos principalmente de aserraderos o transformadores de la madera que puedan garantizar de alguna forma la pureza de la materia prima.De ésta manera se garantizaría de alguna forma que las emisiones de la combustión no contengan productos tóxicos y permitirían la aplicación de métodos de producción más permisibles, adecuados en primera instancia a las diversas comunidades rurales sin necesidad de sofisticados sistemas de control.

<http://www.fao.org/docrep/009/j6439s/j6439s00.htm>

La dendroenergía (del Griego, dendros, árbol) que fue un término acuñado por Miguel A. Trossero, oficial del departamento Forestal de la FAO en Roma, es publicado y explicado en su informe TUB, (Terminología Unificada sobre Bioenergía), el mismo hace referencia a la energía obtenida de "dendrocombustibles", o sea, combustibles derivados directa o indirectamente de una biomasa leñosa .Si bien para algunos la madera no debiera ser considerada propiamente biomasa, ya que en su mayor parte está muerta, se decide incorporarla como tal debido en parte a su caracter renovable y en parte al consenso generalizado al respecto.Para una mayor comprensión del marco de aplicación del proyecto se ilustrará a continuación con un diagrama el entorno energético actual y sus diversas ramas, en el mismo se marca dentro de un sector punteado, el área de aplicación del proyecto, ésto permitirá a la vez elucubrar diferentes caminos de investigación sobre aplicación o transferencia tecnológica al respecto.

Es necesario recordar además que los combustibles derivados de biomasa son realmente renovables (no como la energía solar o geotérmica por ejemplo) y como tales, depende de una aplicación eficiente y responsable su renovabilidad. Por otra parte, la utilización de éstos residuos, evitaría de alguna forma la constitución de cultivos energéticos que tantos detractores tienen en el ámbito de las energías renovables.

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Mapa energético y Área de aplicación del Proyecto

Energía

Alternativas

Tanatomasa(Fósil)

Eólica

Solar

Biomasa

Geotérmica

Hidráulica

OtrasNuclear, Olas,Mareas, etc.

Otras(Hongos, etc.)

AnimalResidualMixta

Vegetal

Carbón

GasNatural

Petróleo

Natural

De CultivosEnergéticos

ResidualHúmeda

ResidualSeca

Acuático(Algas)

Agrícola

Forestal

ResiduosSólidos

MunicipalesDesechosAnimales

Agrícolas Forestales

Agrícolas

Forestales

Leña Chips

Polvos(Aserrín, etc.)

Densificados

Pellets

Briquetas

Energía Mecánica

Energía Calórica

Energía Eléctrica

Utilización en Transportes

Utilización Estacionaria FermentaciónAlcohólica

Diferentes Métodos Conocidos

Pirólisis Gasificación CombustiónDigestiónAnaerobia

Área abarcadapor el proyecto Comb. Líquidos

(Etanol, etc.)Carbón Vegetal,Comb. Líquidos

Gases (Gasógeno, Gas desíntesis, etc.), Comb. Líquidos

Gases (Metano, etc.)Calor (Vapor,

Electricidad, etc.)

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Densificados

La Densificación, para qué densificar?Como hemos dicho anteriormente, la energía déndrica es utilizada por el hombre desde que el fuego fue descubierto y la variabilidad de la fuente de éste combustible ha sido muy amplia desde entonces, el tamaño de las piezas, su densidad, la humedad contenida, el poder calorífico de las diferentes especies de madera y la composición del residuo (corteza, aserrín, ramas, hojas, etc.) muchas veces hacen difícil el almacenaje, transporte y combustión de los mismos.

La densificación, que consiste en compactar pequeños trozos de madera (aserrín, chips, etc.) 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.

-

Todas las piezas obtenidas tienen aproximadamente la misma densidad, independientemente de la especie de madera de la que provienen, por lo que el poder calorífico es bastante homogéneo en densificados similares de diferentes especies.

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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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La forma y tamaño a producir se puede diseñar, optimizando aún más su eficiencia de combustión de acuerdo a condicionantes de los diferentes generadores de calor.

-

Al estar de alguna manera normalizado su tamaño y forma, permiten la inclusión de automatizaciones en los equipos de generación de calor, lo cual es difícilmente aplicable con la madera o desechos que le dieron origen al densificado.

-

Tecnologías de densificación más habituales en el mundoLa gran división clasificatoria en la densificación del residuo forestoindustrial se orienta de acuerdo al volúmen de la unidad obtenida luego de la densificación:Por un lado tendremos a las briquetas (Briquettes) que pueden hacerse de manera industrial o artesanal cuya masa es importante y pueden ser desde discos similares a tejos hasta grandes barras extruidas de diversa forma.Y por otro tendremos a los pellets que son pequeños cilindritos del tamaño de cuentas de collar, siempre producidos por métodos industriales, los que actualmente se producen para abastecer de combustible a millones de artefactos productores de calor alrededor del mundo.

En el gráfico de la derecha se puede observar la conveniencia de la densificación con respecto al rendimiento energético de los chips y a la ventaja logística con respecto al aserrín, leña y madera, tanto pellets como briquetas otorgan una adecuada solución de compromiso entre rendimiento energético y conveniencia en el manipuleo, transporte y almacenado. También es notoria la diferencia en el contenido de humedad entre las mismas, lo que dará lugar a diferentes tecnologías y entornos de aplicación.

Focus Bioenergy Nº2 - 2004 www.svebio.se 118.pdf

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Pellets vs. BriquetasDe más está decir que tanto pellets como briquetas tienen sus propias conveniencias en la aplicación, como ya hemos dicho, las soluciones no son universales y se deberá elegir en base a los requerimientos y potencialidades locales que método de densificación resulte ser el más adecuado para una aplicación en particular.En rasgos generales, la utilización de briquetas está 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 volúmen obtenido, es más sencillo simplemente compactar elementos que hacerlos además pasar por orificios pequeños; el diámetro de los cilindros briquetadores tanto industriales como artesanales permiten la introducción de polvos, fibras y hasta partículas de mediano tamaño en los mismos para ser comprimidos, lo que permite utilizar una materia prima mucho más heterogénea que en el caso de los pellets, un grado de humedad mucho mayor y menos controlado y por consiguiente, adaptarse más a métodos de producción artesanales. Por otra parte, el costo de los equipos para briquetizar industriales es inferior a los de pelletizado a igual volumen de producción considerado.Éstas características del briquetizado hacen que el mismo se encuentre muy generalizado en la densificación de residuos, no solamente forestoindustriales sino tambien de papel, minería, carbón, plásticos y residuos de post consumo.

<http://news.bbc.co.uk/2/hi/africa/8580967.stm>

<http://www.briquette-machine.com/products.html>

<http://www.rictec.com.sg/briquetting/briquetting-machine.php>

<http://www.barncrest.co.uk/briquettes.php>

El pelletizado contrariamente, requiere un mayor control de las materias primas involucradas, su origen, pureza, tamaño de partícula y grado de humedad contenido son 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.Éste reducido tamaño y homogeneidad superior en el pellet, permite su uso como combustible casi fluído, 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.Asimismo, por lo antes mencionado, 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.

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Sistemas auxiliaresPara poder convertir la madera residual en briquetas y fundamentalmente en pellets, es necesario que de antemano posea determinadas características que permitan luego su densificación en un producto óptimo para su posterior combustión, esto lamentablemente no es común naturalmente, salvo en los casos de un postconsumo muy controlado como en el caso de las grandes empresas que trabajan la madera. Para la mayoría de los casos deben utilizarse trituradores o chippers para reducir su tamaño y secadores para llevar la humedad de la masa a un porcentaje adecuado para su confección, que dependerá del producto final a lograr (pellet o briqueta).En las siguientes imágenes pueden verse algunos de los sistemas utilizados a tal efecto; se debe considerar queambos pero sobre todo los secadores tienen un consumo energético que debe ser considerado a la hora de evaluar ecobalances en la aplicación de cualquier método de generación energética.

http://www.nest.unifei.edu.br/english/pags/downloads/downloads_en.html

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Tecnologías de BriquetizadoDejando de lado diferencias particulares referidas a distintos fabricantes de equipamiento, podemos encontrar sistemas de briquetizado que podemos resumir o clasificar en cuatro grupos:Conformación por ruedas formadoras-

Extrusión a tornillo-

Extrusión a pistón-

Compresión manual-

De todas maneras, en casi todos los casos la pre-compresión de la materia prima se produce mediante la alimentación de un tornillo (generalmente de paso variable) que fuerza al material a introducirse comprimido al formador en donde se produce la compresión definitiva. Es de destacar además que en la briquetización, al contrario del pelletizado y cuando la materia prima no es exclusivamente aserrín, se suelen agregar elementos aglutinantes externos que favorecen la compacidad del producto terminado, de todas formas se trata de agregar sustancias que no alteren la capacidad calorífica del producto, no agreguen cantidades sustanciales de ceniza y en general se utilizan aglutinantes naturales para ésta tarea, muchas veces también residuales, evitando la utilización de resinas sintéticas que aportarían efluentes gaseosos difíciles de controlar.

<http://www.briquettepress.com/Dry-powder-briquetting-press.html>

Conformación por ruedas formadorasLa conformación por ruedas formadoras se utiliza generalmente en polvos secos como el carbón pero puede utilizarse también en aserrín controlando el grado de humedad.Produce briquetas con una forma parecida a un almohadón, de diverso tamaño pero en general caben en la palma de una mano, debido a su propia forma son difíciles de acomodar para su combustión y queman un tanto lentamente de acuerdo a su tamaño.El sistema está compuesto por una tolva de alimentación en cuya base se encuentra un tornillo que pre-comprime el polvo enviándolo hacia dos ruedas conformadas con las hemiformas del producto final que comprimen finalmente el polvo logrando la cohesión de las partículas y conformando la característica briqueta o producto final.Este sistema requiere al igual que los de pelletizado una mayor homogeneidad y control de la materia prima y realizando las concavidades lo suficientemente pequeñas podrían obtenerse briquetas que se comporten en forma similar a los pellets.

Extrusión a tornilloLa extrusión a tornillo es la más utilizada en la industria de la madera con varios proveedores de maquinaria para éste fin, lo más interesante de éstos sistemas es la integración con sistemas de aspirado y filtrado del aserrín y polvo de madera producido por el parque de máquinas de carpintería que ofrecen una solución en línea para eliminación de partículas del aire y eliminación eficiente del residuo.En éste sistema por una tolva se alimenta con la materia prima un tornillo que comprime el aserrín contra una matriz o placa conformadora, que posee una abertura con el perfil que tendrá la sección final de la briqueta , es un proceso continuo que sigue con un canal enfriador que le da a la briqueta su compacidad final. Si bien estos sistemas pueden producir pellets, se han popularizado más para briquetas ya que la tecnología de pellets se orientó más hacia los sistemas que veremos más adelante.Muchas veces para ampliar el rango de partículas a emplear, se colocan trituradores en línea a la entrada del equipo.


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Extrusión a pistónEn ésta tecnología se utiliza un pistón dentro de un cilindro que comprime la materia prima contra una placa o matriz, que tiene un orificio con el perfil de la sección final de la briqueta que se desea obtener; es un método alternativo que puede ser alimentado por gravedad o por medio de un tornillo alimentador o un pistón de alimentación, como en el caso anterior, una sección de enfriamiento es necesaria para otorgarle al producto final s las propiedades requeridas.Debido a las características del mismo permite su utilización con tamaños de partículas más grandes y heterogéneas, imposibles de utilizar en otros métodos, haciéndolo muy popular y al igual que el sistema anterior permite la confección de briquetas huecas, las que poseen mayor facilidad para su combustión.

Compresión manualÉste método artesanal permite la utilización de material de biomasa no solo seca, sino también con alto contenido de humedad, de hecho muchas veces se moja la materia prima para conseguir una mayor compacidad y cohesión en el producto final; no es utilizado en forma industrial y solamente se utiliza localmente en regiones donde el costo de la mano de obra en relación al beneficio obtenido permite su aplicación.El sistema deriva del sistema anterior, se utiliza un cilindro, que en éste caso puntual es múltiplemente perforado en su cara curva para permitir la salida del exceso de humedad, al cual se le agregan una o dos tapas móviles que a forma de pistón comprimen con energía humana los desechos húmedos contenidos en el cilindro, esto permite obtener una pasta compacta húmeda que se extrae y se deja secar al sol. Cuando secan, aproximadamente en dos o tres días, estas briquetas pueden ser utilizadas como combustible, lo interesante de éste sistema es que se pueden utilizar todo tipo de desechos vegetales, no solo madera, de hecho es muy común la utilización de pastos, hojas secas y restos de cosechas mezclados con papeles en algunos casos.

<http://www.coedcae.co.uk/garden-waste-fuel.html>

<http://www.legacyfound.org/images/photoGallery/briquetteTech/pages/07.html>


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Tecnologías de PelletizadoLas tecnologías más frecuentes en lo que a pelletización comercial se refiere se pueden encontrar divididas en dos tipos derivados del mismo principio:Sistemas de anillo plano (Flat Type Die)-

Sistemas de anillo cilíndrico (Ring Type Die)-

Además de éstos se pueden encontrar sistemas de pelletizado por extrusión y otros que no tienen mayor éxito comercial debido a su rendimiento y complejidad que los pone en desventaja con respecto a los dos comentados anteriormente.Es de notar que los sistemas de pelletizado solamente sirven para granulometrías finas con bajo contenido de humedad, se adaptan muy bien al aserrín de desechos con granulometría controlada.Ambos sistemas se basan en el principio de compresión del aserrín por etapas (originalmente desarrollado para alimentos balanceados) en el cual la masa de polvo pre-comprimida por una rueda contra una superficie es obligada a introducirse en orificios en donde se atascan parcialmente siendo empujados por la siguiente carga de aserrín pre-comprimido el cual termina de comprimirse contra el material anterior conformando una unidad sólida. Como en el proceso el rozamiento y la compresión calientan el aserrín, el calor y la humedad contenida convierten a la lignina propia de la madera en un excelente aglutinante que favorece la cohesión de toda la masa. Si la consistencia del producto que emerge de los orificios es demasiado compacta y tenaz, una cuchilla va cortando esos cilindritos a la medida adecuada; en la mayoría de los casos el mismo cilindro se rompe a una determinada longitud evitando éste sitema auxiliar.Sistemas de anillo PlanoSon sistemas basados en un disco de metal perforado llamado matriz que está adosado al eje de un motorreductor que lo hace girar, fijado a la carcaza se encuentran dos ruedas de fricción que giran libres sobre su eje en contacto con el disco perforado, a su vez, éste eje puede desplazarse limitadamente para permitir cierto huelgo ente las ruedas y el disco y alojar el material pre-comprimido. Al hacer girar el disco e introducir el aserrín, el mismo se comprime contra el plato y comienza a introducirse en los orificios conformando los pellets, que son expulsados del otro lado del disco al alcanzar determinada longitud por medio de fuerza centrípeta; a continuación deben enfriarse para mantener su integridad.Estos sistemas son en general utilizados para equipos de poca producción y existen un gran número de proveedores en china y algunos en otras partes del mundo.Sistemas de anillo cilíndricoCon un sistema similar al anterior en funcionamiento, éstos sistemas poseen una matriz cilíndrica, o sea, un grueso cilindro de metal perforado en posición horizontal que gira haciendo que el aserrín introducido por un costado se pre-comprima contra unas ruedas de fricción que giran libres sobre sus ejes, los cuales se mantienen solidarios a la carcaza; esto hace que el material nuevo comprima al anterior obligándolo a introducirse en los orificios para conformar los pellets, los que nuevamente se desprenden al alcanzar cierto largo por fuerza centrípeta o contacto con la carcaza.Estos sistemas se utilizan para molinos de pellets de gran producción y son de una complejidad y costo superior a los anteriores, la gran mayoría de los productores se encuentran en Europa.



www.pelheat.com

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Características de los densificados obtenidosPara poder establecer un circuito cerrado de producción y consumo, en el cual los densificados jueguen un rol importante en el sector energético, hace falta de alguna forma, establecer pautas, clasificar y de alguna manera normalizar el combustible obtenido por densificación.Con respecto a los pellets podemos decir que si bien existen en el mercado mundial pellets producidos a partir de distintos desechos y materias primas cultivadas, nos referiremos fundamentalmente a las características de los pellets producidos a partir de aserrín que serán nuestro principal interés para el proyecto; de todas formas a continuación ilustraremos algunos de los tipos de pellets de mayor aplicación en el mercado comercial mundial e indicaremos valores de humedad, poder calorífico y contenido de cenizas de diferentes tipos de biomasa utilizada para pellets probados por el Agricultural Utilization Research Institute, de Waseca, Minnesota, USA.

Biomasa Humedad BTU/lb Cenizas Sulfuro

Alfalfa (Hoja y tallo) 12.25% 6934 - 7729 7.94% - 9.06% 0.195% - 0.22%

Maiz (Grano) 12.06% 7199 - 8097 3.78% - 4.30% 0.33% - 0.375%

Maiz (Chala) 13.43% 6924 - 8100 1.13% - 1.23% 0.11% - 0.13%

Maiz (Marlo) 7.12% 7369 - 7911 2.16% - 2.32% 0.04% - 0.04%

Maiz (Tallo) 9.14% 7057 - 7768 6.18% - 7.64% 0.035% - 0.04%

Pellets de maderas duras 7.08% 7955 - 8573 0.34% - 0.36% 0.01% - 0.01%

Avena 12.49% 7143 - 8242 3.17% - 3.58% 0.135% - 0.16%

Porotos de Soja 10.25% 8783 - 10230 5.19% - 6.22% 0.29% - 0.33%

Caña de azúcar 9.70% 6597 - 7345 3.80% - 4.31% 0.14% - 0.16%

Cascara de semilla de girasol 8.65% 8474 - 9654 2.86% - 3.13% 0.14% - 0.15%

Trigo 10.38% 7159 - 8063 2.08% - 2.28% 0.2% - 0.22%

Methods: 1. Moisture: ASTM D3173; 2. Ash: ASTM D3174; 3. Btu/lb: ASTM D1989; 4. Sulfur: ASTM D4293 <http://www.makeyourownpellets.com/pellet-info/biomass-energy-comparison>

Del gráfico anterior podemos inferir que la gran utilización del aserrín de desecho no sólo se debe a su condición, sino que también posee una excelente relación entre poder calorífico entregado, humedad contenida y desechos de cenizas y azufre, lo que lo hacen especialmente apto para el pelletizado.

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Pellets de aserrínLos pellets de aserrín, como ya hemos dicho, son densificados de residuos forestoindustriales a los que se les da una forma cilíndrica de entre unos 4 a unos 22mm de diámetro y entre unos 10 a unos 70mm de largo, siendo los tamaños comerciales normalizados más utilizados los de 6 y 8mm de diámetro con una longitud no superior a 38mm, de ésta manera el combustible se comporta como un fluído, optimizando el espacio de almacenamiento y evitando obstrucciones en los mecanismos de transporte y alimentación.

En el mundo, las características de los pellets están normalizados para, de alguna manera, contar con un suministro estable en propiedades y permitir el desarrollo de artefactos adecuados a diferentes usos con distintas prestaciones, además de esto, la normalización define los indicadores de calidad y sus valores límite, aporta seguridad legal a los agentes implicados y ofrece al consumidor información acerca de las diferentes calidades de los productos, los criterios utilizados generalmente están expresados en el cuadro de la derecha.Estas normas están agrupadas por países o regiones y las más utilizadas son las que se describen a continuación.

http://www.inti.gov.ar/ue/pdf/normativa_biocombustibles.pdf

AustriaSi bien en austria tienen tres normas de acuerdo a la calidad de producto, transporte y almacenamiento, para la calidad de pellets se utiliza la norma Ö-NORM M 7135 cuyas definiciones y límites se exponen en el cuadro de más abajo.

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SueciaSuecia fue uno de los primeros países productores de pellets de aserrín por los años '80 y actualmente cuenta con una industria muy fuerte en lo que hace a la fabricación de pellets y briquetas de aserrín y también de maquinaria para ésta industria, la norma SS 18 71 20 especifica tres clases de pellets en función de tamaño y de la cantidad de cenizas que generan, el cuadro de la derecha ilustra dichos valores.ItaliaEn Italia, la norma CTI R04/05 establece los parámetros de calidad de los pellets de biomasa con fines energéticos y establece categorías en función de su origen, las cuales se aprecian en el cuadro de abajo a la derecha.Es de notar que existen otros países como Francia, Reino Unido, España, Dinamarca y Finlandia que si bien no tienen normativas propias, colaboran para establecer una normativa Europea y generar en base a eso las suyas, mientras tanto sí aplican controles de calidad en base a otras normas y propenden a la aplicación de una etiqueta de declaración de calidad europea bajo norma CEN/TS como la indicada debajo.

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AlemaniaEn Alemania se utilizan las normas DIN 51731 para pellets y briquetas y la DIN Plus, que es específica para pellets de gran calidad para calderas que sólo trabajan con pellets. Los cuadros de la derecha indican los valores permitidos en dichas normas.Éstas normas DIN son utilizadas además por otros países sin normativas propias o como base para formular normativas acordes a otros países.

Estados UnidosEn Estados Unidos, la calidad de los pellets producidos para consumo residencial y comercial es normalizada y controlada por el Pellet Fuel Institute (PFI) que regula la calidad de los pellets comerciales dividiéndolos en tres clases de acuerdo al grado de pureza o contenido de cenizas de los mismos, en el cuadro de la derecha inferior se pueden apreciar los límites establecidos para cada tipo de calidad de combustible.

ArgentinaEn nuestro país debido fundamentalmente a que no existe el consumo interno de pellets combustibles, tampoco existen normativas al respecto, en general las empresas que realizan éste tipo de actividades de producción de pellets lo hacen fundamentalmente con miras a la exportación, con lo cual se basan en las normativas vigentes en los mercados meta.En la página subsiguiente se ilustrará con cuadros algunas características enunciadas por fabricantes locales de pellets y briquetas combustibles, los mismos se enuncian sólamente como información comparativa.

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PROPIEDADES DEL PELLET

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)

ANALISIS DE CENIZA:

Kalium: 104000 mg/kg (EN ISO 11885)

Silicium: 18900 mg/kg (EN ISO 11885)

Calcium: 318000 mg/kg (EN ISO 11885)

Magnesium: 72600 mg/kg (EN ISO 11885)

Natrium: 2954 mg/kg (EN ISO 11885)

Bor: 1043 mg/kg (EN ISO 11885)

Pasted from <http://www.lipsia.com.ar/BE_es-003_caracteristicas.html>

Pasted from <http://www.barroman.com/lenetas.htm>

Pasted from <http://www.gpenergy.com.ar/products.htm>

Pasted from <http://www.gpenergy.com.ar/quality.htm>

Los cuadros de esta página corresponden a las empresas Lipsia, Barroman y GP Energy respectivamente.

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Tecnologías para combustión de densificadosExisten numerosos sistemas que se han utilizado y aún se utilizan en la combustión de combustibles déndricos alrededor del mundo, algunos de éstos también se utilizan para combustibles densificados, en los gráficos siguientes se pueden observar algunos de ellos y el tipo de combustible que utilizan, carbón, leña o densificados, cabe recordar que no todos son sistemas de alta eficiencia y algunos deben ser utilizados exclusivamente en exteriores.En particular éstos sistemas son ampliamente estudiados para generar soluciones basadas en ellos que se adapten a situaciones de producción de energía calórica en entornos de bajos recursos, fundamentalmente para cocción de alimentos, ya que ése es el objetivo primordial de los mismos. Dentro de éstos, es de mencionar el sistema actualmente denominado "Rocket Stove" (h) que permite una combustión limpia de briquetas y es adaptable a propuestas de diseño innovativas para solucionar problemas puntuales.

Además de éstos sistemas clásicos, también haremos mención a los sistemas actuales, desarrollados exclusivamente para combustión de pellets y aplicados actualmente en equipamiento comercial tanto hogareño como industrial.Debido a las características particulares de los mismos, generalmente necesitan circulación forzada de aire y de combustible por ejemplo, deberemos realizar una clasificación orientada especialmente hacia los mismos.


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En la actualidad, en lo que se refiere a generación de calor mediante el uso de combustibles déndricos, existen comercialmente artefactos para uso hogareño que utilizan diversos tipos de éstos combustibles, por un lado tenemos a los que se orientan a utilizar los más tradicionales y heterogéneos como la leña, chips, virutas, marlos, carozos y otros desechos y por el otro a los que utilizan pellets o briquetas normalizados para su combustión. En ambos casos, las características necesarias para una combustión limpia varían de acuerdo al combustible y al artefacto utilizado.Elementos en una combustión eficienteSi analizamos la combustión de combustibles déndricos, podemos observar que la eficiencia en los métodos tradicionales como las fogatas para cocinar, los braseros típicos o los hogares o chimeneas tan usados durante mucho tiempo, es realmente baja, se desperdicia el calor generado y se pierde energía calórica en secar y calentar el aire y combustible. Ésto dió lugar a sucesivas modificaciones en los artefactos para subsanar algunos de éstos inconvenientes, cuyos orígenes se comentan a continuación.Como primera medida, en la combustión de la madera intervienen dos factores importantes, el combustible sólido y el oxígeno, de acuerdo a la relación existente entre ellos el resultado de ésa combustión dará diferentes subproductos, a grandes razgos, con poco oxígeno la combustión entregará poco calor pero generará muchos gases, material particulado y carbón residual; al contrario, con mucho oxígeno, entregará más calor pocos gases y poco material particulado generando además cenizas. Para lograr ésto último la solución habitual es forzar la entrada de aire para aportar más oxígeno a la combustión.Debido a ésto, los fabricantes de artefactos decidieron trabajar en la mejora de sistemas que favorezcan una combustión más eficiente por un lado y menos contaminante por otro. Estos sistemas pueden resumirse en los siguientes:

Sistemas de quema de leña o briquetas de alta temperatura-

Sistemas de quema de leña o briquetas de doble combustión-

Sistemas de quema de leña catalíticos-

Sistemas de quema de pellets-

En los sistemas de alta temperatura, se trata que el combustible se queme a temperaturas lo suficientemente elevadas como para además de quemar el combustible, queme también los gases generados en el proceso, dando como resultado una combustión más limpia. Para un funcionamiento eficiente de éstos sistemas se requiere que todo el combustible se queme a la misma elevada temperatura generando mucho calor y al no poder regular la temperatura del sistema y obtener además buenos rendimientos, éste sistema es utilizado en elementos que funcionan en cortos períodos de tiempo, cocinas económicas, estufas del tipo escandinavas o rusas, etc., un ejemplo clásico de éste tipo es el sistema de combustión tipo rocket utilizado para briquetas.Los sistemas de doble combustión utilizan un concepto similar pero aplicándolo de otra forma, se trata que los gases generados por la primera combustión que quema el combustible sólido sean quemados posteriormente gracias a la inyección de aire secundario a la salida de la primer combustión mezclándolos e incinerándolos en flujos turbulentos en una segunda cámara de combustión, los mismos son precalentados anteriormente para aumentar el rendimiento del sistema, éste tipo decombustión es actualmente de las más utilizadas en estufas a leña de alta eficiencia.En los sistemas catalíticos, se obliga a pasar al humo de la primer combustión, que contiene gases y particulados, por una especie de nido de abeja metálico recubierto en cerámica dentro del cual los gases y partículas consiguen quemarse a una menor temperatura que la requerida en los sistemas de alta temperatura, también utilizado en estufas hogareñas tiene la desventaja de una corta vida útil del catalizador y es actualmente menos utilizado que el sistema anterior.En los sistemas de quema de pellets se aplica el primer concepto pero a baja escala, ya que no podemos regular la cantidad de aire para disminuir el calor generado, reducimos la cantidad de combustible y lo hacemos quemarse siempre a la más alta temperatura para controlar de esta manera el calor generado sin disminuir el rendimiento ni aumentar la polución generada. El resultado de ésto es una combustión limpia que utiliza muy poco combustible y sólo consume mayores cantidades del mismo cuando se requiere obtener mayor cantidad de calor, el funcionamiento para el ususario de éste tipo de artefactos es muy similar al de los acostumbrados que son alimentados a gas natural.

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Tecnologías para combustión de PelletsComo dijimos anteriormente, existen varios sistemas que se utilizan en la combustión de combustibles densificados, aquí particularmente nos referiremos a los sistemas de combustión más habituales para pellets.A pesar de la existencia de distintos sistemas en el mundo, a los más habituales de aplicación comercial, los podemos clasificar de acuerdo al sistema de alimentación que utilizan.

Alimentación Superior

<http://www.afabusa.org/technology_and_function.asp>

Con respecto al sistema de alimentación que poseen podríamos dividirlos en:Sistemas de alimentador inferior-

Sistemas de alimentador horizontal-

Sistemas de alimentador superior-

Sistemas de alimentación por gravedad-

Salvo los sistemas de alimentación por gravedad, que se usan casi exclusivamente para calefactores o cocinas muy económicas y de tamaño muy reducido, el resto de los sistemas poseen un sistema de alimentación basado generalmente en un tornillo (auger) que dosifica la cantidad requerida de combustible al quemador.Tanto la alimentación del combustible mediante tornillo como el de inyección de aire en los sistemas que lo poseen se produce mediante motores generalmente eléctricos, lo que hace que se necesite suministro de energía eléctrica para su funcionamiento.Cada uno de éstos sistemas posee características que lo hacen adecuado para una u otra aplicación con determinados requerimientos y capacidades que serán comentados posteriormente.En el cuadro de la derecha se pueden observar las características de eficiencia y emisiones de varios de éstos sistemas comparados a sistemas más tradicionales de combustión de biomasa.

Alimentación Inferior

Alimentación Horizontal

Patente China de alimentación porGravedad <http://www.allchinas.com/>

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1. Selector de salida de flujo de aire2. Salida trasera de flujo de aire 3. Depósito de Pellets (Hopper)4. Tubo de salida de humos 5. Intercambiador de calor6. Extractor de humos 7. Panel de control8. Encimera de cerámica 9. Bandeja humidificadora 10. Salida delantera de flujo de aire 11. Tubo de aire limpiador del vidrio 12. Parallama de acero 13. Ventana vitrocerámica resistente a 750°C 14. Firex 600 (Propietario)15. Quemador de acero inoxidable resistente a altas temperaturas 16. Entrada de aire primario 17. Bandeja de cenizas 18. Laterales de cerámica

<http://www.pelletstoves.ie/page1.php?SessionID=72d2d9a84cd014b63f9d4>

Elementos típicos de una estufa para PelletsComo hemos dicho anteriormente, las estufas para pellets, si bien existen en una gran variedad de formatos con diversas aplicaciones específicas, comparten una serie de elementos que le son comunes a todas, debido fundamentalmente a las características de su combustión y a la alta eficiencia a la que aspiran éste tipo de artefactos. Los artefactos para pellets son productos de una gran tecnología comparados a las estufas convencionales, la mayoría de ellas necesitan de energía eléctrica para su funcionamiento y poseen los conductos de aire de combustión y aire para calefacción separados, ya que calefaccionan mediante un intercambiador de calor que se encarga de extraer el calor de combustión y entregarlo al ambiente.Por otra parte, más allá de que sistema alimentador posean, el mismo debe garantizar una alimentación precisa que permita obtener una combustión eficiente independientemente del calor generado y ser lo suficientemente seguro como para evitar el incendio del depósito.

Dentro de los elementos más comunes podemos encontrar el anteriormente citado depósito que almacena los pellets, el sistema de alimentación, que suele incluir un tornillo (auger) de alimentación y una salida que puede ser de caída superior como la indicada en la figura o inferior que obliga a los pellets ya quemados y cenizas a caer hacia la periferia reemplazándolos por nuevo combustible a quemar. Los ventiladores son también piezas características fundamentales, sobre todo el de combustión que insufla aire para producir un quemado total de combustible, gases y particulados; las boquillas por donde ése aire es inyectado y el ventilador que fuerza el aire de calefacción hacia la habitación que si bien es común en la mayoría, no todas lo poseen.Otro elemento específico de éste tipo de estufas es el cajón o bandeja de cenizas que almacena la poca ceniza que éstas estufas generan.El panel de control, generalmente digital completa el esquema de éste tipo de artefactos que pueden contar con accesorios como sensores de gases que optimizan la combustión y bandejas humidificadoras para reducir alergias y mejorar las condiciones del aire interior de las viviendas.

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Experiencias internacionalesExisten numerosas experiencias internacionales con respecto a la utilización de biomasa déndrica en la generación de calor, más allá de las experiencias basadas en generación de combustibles líquidos por gasificación, biodigestores o reutilización energética de desechos de cosechas agrícolas, el aprovechamiento de la energía calórica por combustión tiene varios antecedentes en el mundo abordados desde distintos aspectos a solucionar, por un lado, la aplicación comercial de calefactores a pellets tiene una amplia difusión en Europa y Norteamérica en donde por falta de redes de gas natural o por conciencia ecológica son ampliamente utilizados para calefacción y agua caliente y por otro, artefactos para cocinar estilo braseros o cocinas económicas están adquiriendo cada vez mayor auge de la mano de fundaciones y organizaciones no gubernamentales, en éstos casos se orientan hacia no sólo la conveniencia del combustible y sustentabilidad sino fundamentalmente hacia aumentar la seguridad de los potenciales usuarios. Según estimados de la OMS (Organización Mundial de la Salud), las emisiones de sistemas de combustión de baja eficiencia son responsables de la muerte prematura de 1.6 millones de personas al año, en donde la mitad corresponde a niños menores de 5 años. En China, 83 millones de personas morirán de cáncer de pulmón y enfermedades respiratorias en los próximos 25 años, de acuerdo a un reciente reporte de la Universidad de Harvard, por otro lado, una investigación de la Universidad de California, Berkeley, realizada en cocinas de baja eficiencia en India, Guatemala y Mexico, indican relaciones entre la polución del aire interno producido por éstas cocinas y el incremento en la incidencia de neumonía, cataratas y tuberculosis.A continuación relataremos brevemente algunos de ellos.

España - NavarraIntegración completa de planta productora de pellets para consumo comunitario, interesante historia de cómo el avance tecnológico hizo posible la distribución de GLP y facilitó el consumo doméstico e institucional, llevando confort al pueblo rodeado de bosques naturales, actualmente no sólo el costo del GLP resulta casi prohibitivo , sino que además el bosque aledaño creció tanto y se hizo tan tupido que dificulta el acceso y causa innumerables problemas a los pobladores que antes lo mantenían en condiciones ya que necesitaban la leña que sacaban de él. La instalación de una planta productora de pellets combustibles solucionas ambos problemas ofreciendo un combustible limpio y amigable con su medio ambiente.CongoVarias experiencias de Mercy Corps y otras ONGs con Briquetas hechas artesanalmente por los pobladores locales, solucionan problemas energéticos a la vez que aumentan la seguridad de las mujeres que viven en refugios, ya que el tráfico de carbón y la situación bélica local hace que la tarea de recolección de leña sea una tarea muchas veces mortal, se puede obtener más información en En general, lo que en un principio apuntaba a generar dispositivos de alta eficiencia para optimizar el consumo de combustible más tarde se orientó hacia una combustión más limpia y es la dirección imperante actualmente.ArgentinaMás allá de la planta piloto que el INTI desarrolló en Presidencia La Plaza, Chaco, existen algunos ejemplos desarrollados de estufas y cocinas de alta eficiencia, no desarrollados exclusivamente para pellets pero sí que queman múltiples combustibles déndricos.

IndiaEn India está, se podría decir el máximo desarrollo en lo que a cocinas orientadas a la base de la pirámide se refiere, existen y han existido numerosos proyectos auspiciados por empresas sociales y fundaciones de empresas petroleras, algunos de los mismos se comentan a continuación.

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Envirofit InternationalEs un proyecto internacional basado en India que apunta a producir cocinas para combustión de biomasa de alta eficiencia, las mismas según la organización, reducen hasta un 80% las emisiones, utilizan un 60% menos de combustible y reducen el tiempo de cocción en un 50%.El éxito del proyecto se pretende alcanzar utilizando metodologías empresarias comerciales ya establecidas en lo que hace al diseño, organización, producción, optimización de recursos y rentabilidad, aplicándolas a una organización sin fines de lucro.Los productos logrados conforman un sistema con accesorios, en donde se abordan los temas a solucionar desde diferentes puntos de vista.Es de notar que todos sus sistemas están orientados a la combustión fundamentalmente de leña y basados en la tecnología rocket stove.

<http://www.envirofit.org/?q=our-products/clean-cookstoves/technology/G-3300>

Selco (Solar Electric Light Company)Empesa social de la India que financia la construcción de cocinas de alta eficiencia diseñadas por el Prakti design lab, al igual que las anteriores están orientadas a la base de la pirámide y queman fundamentalmente leña, reduciendo en un 70-80% las emisiones y aumentando en un 40% la eficiencia del combustible.

<http://www.praktidesign.com/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=5&Itemid=14>

First Energy - OorjaProyecto muy difundido gracias al financiamiento de la British Petroleum en India que permitió producir una cocina para pellets (la única orientada exclusivamente a pellets de la vistas hasta ahora) que se comercializó a U$S 17, lo cual es un precio extremadamente bajo considerando que incluye ventilación forzada gracias a una batería incluída, ésto le valió la crítica de varios proyectos locales sugiriendo competencia desleal para con los mismos que pretendían autofinanciación.Es un tipo de cocina tipo Batch, o sea que el combustible (pellets) son cargados antes de encenderla y se utiliza toda la carga antes de volver a recargarla, existen otros tipos de equipos en los cuales la carga de combustible se puede realizar continuamente. La circulación forzada de aire permite obtener rendimientos caloríficos elevados y optimizar los efluentes. Como crítica técnica a ésta cocina se dice que no genera el suficiente calor para cocinar un tradicional pan de la India.

<http://www.smokeinthekitchen.com/p/first-energy-is-alternative-

energy.html>

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Philips Research Cooking StoveEl departamento de investigación de Philips desarrolló esta cocina de alta eficiencia que al igual que las vistas anteriormente está pensada para leña o astillas de madera yal igual que la gran mayoría de las actuales que siguen los preceptos de menor contaminación interior al cocinar funciona en dos etapas, la primera en la cual se produce la gasificación del carbon o madera y una segunda con aire precalentado que combustiona ésos gases. De ésta manera se obtiene una combustión limpia con menos efluentes tóxicos, además de mejorar la efeciencia calórica.Lo interesante de ésta cocina en particular es que además de seleccionar los materiales cuidadosamente para una baja inercia térmica y una muy buena aislación, posee un sistema de recuperación de energía para recargar la batería que hace funcionar el ventilador de la inyección de aire.Éste sistema termoeléctrico, basado en una especie de efecto Peltier inverso, produce mediante una placa de aleaciones de bismuto y telurio en un sandwich de cerámica, la energía suficiente para cuando está entrando en régimen alimentar el ventilador y cuando alcanza el máximo calor, alimentar la batería de arranque. El mismo ventilador es el que se encarga de enfriar un lado de la placa termoeléctrica para que el gradiente sea el máximo posible y con ello la capacidad de generación.En las figuras se pueden observar los detalles constructivos y de circulación de aire en su primera y segunda etapa de combustión.Si bien el proyecto se generó teniendo a los países de Africa en mente, la prueba piloto comercial se realizó en India para decidir estrategias de alianzas y busqueda de socios que financien la operación a gran escala.

http://www.research.philips.com/password/download/password_28.pdf

Aprovecho Research Center - StoveTec Rocket StoveStoveTec es una empresa comercial creada en 2008,no solamente como una empresa de alguna manera social, sino también para que sirva de transferencia tecnológica a las investigaciones del Aprovecho Research Center que se dedica a la investigación, desarrollo y capacitación acerca de tecnologías de cocinas de eficiencia mejorada. El desarrollo es del tipo rocket stove y al igual que las anteriores están pensadas para carbón vegetal y biomasa déndrica en forma de leña y chips, de todas maneras los principios son extrapolables a la combustión de densificados como se verá en ejemplos más adelante.

http://www.stovetec.net/us/index.phpStoveTec Rocket Stove

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Otros sistemas de combustión de biomasa déndrica

A contiuación se muestran algunos sistemas de combustión utilizados para cocinas orientadas a la base de la pirámide, éstos sistemas son modificaciones de antiguos sistemas existentes en algunos casos y fueron desarrollados teniendo en mente a las poblaciones rurales o de bajos recursos de los países en vías de desarrollo, están pensados fundamentalmente para la combustión de leña, chips de madera o residuos forestoindustriales en su gran mayoría y son adaptables con ventajas a la combustión de briquetas.El principio de funcionamiento es gasificar el combustible en una primera etapa y posteriormente quemar esos gases con el aporte de aire secundario, si bien algunos investigadores dicen que en realidad no son gasificadores, sino mas bien vaporizadores que queman particulados, vapores y gases, favorecendo una combustión total más limpia.

TLUD <http://www.biochar-international.org/technology/stoves>

Gasificador Top Lit UpDraft (T-LUD)En éste sistema que puede ser de circulación de aire natural o forzada se coloca el combustible de biomasa en forma de batch (por tandas) y se enciende haciendo pasar una corriente de aire através de él, esto produce cuatro estratos de combustión característico de éste sistema:Combustible-

Pirólisis-

Carbón-

Combustión de Gas-

Como puede verse en el diagrama, la combustión total se produce gracias al aire secundario que es insuflado en la parte superior de la cámara de combustión, éste sistema es uno de los más comunes encontrados en proyectos sociales alrededor del mundo.

<http://www.bioenergylists.org/en/node/2133>

Pasted from <http://www.bioenergylists.org/node/2203>

Gasificador tipo AnilaLas versiones modernas de éstos sistemas fueron desarrollados por U.N. Ravikumar, ambientalista e ingeniero, con el director del CART (Centro de tecnologías rurales apropiadas) de la India. El Sistema posee dos cilindros concéntricos de diferente diámetro que conforman un espacio entre ellos donde se coloca el combustible de biomasa para su gasificación. En el tubo central, el cual está perforado en su periferia inferior y tiene una grilla cónica en su parte inferior que cubre el gran orificio de la base por donde entra el aire, se enciende un fuego con combustible adicional, éste fuego piroliza el anillo interior de combustible de biomasa, el cual se gasifica escapando por los orificios inferiores entrando en la cámara de combustión y mezclándose con el aire fresco y el calor, que produce su combustión y cierra el ciclo permitiendo que el sistema entre en régimen y se pueda cocinar con la energía obtenida.

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Pasted from <http://www.bioenergylists.org/en/node/2157> Rocket Stove

Jiko Type <http://www.bioenergylists.org/node/2593> <http://www.bioenergylists.org/files/images/jiko-mbono.400px.jpg>

Rocket StoveEste sistema que es el de más sentido común, se basa en una tobera que es rodeada de alguna manera por el combustible por la que pasa el aire a una gran velocidad una vez que se entra en régimen, esto permite lograr altísimas temperaturas al final de la misma lo que produce la combustión total de combustible, gases y particulados, permitiendo una combustión más limpia. En el diagrama se puede ver una modificación de la variante Elbow para quemar briquetas de residuos agrícolas, en éste caso se puede agregar el combustible en forma contínua simplemente colocando una detrás de la otra, el aire ingresa por la parte central de la briqueta y produce su combustión total, hasta que la misma no se ha consumido, no comienza a quemarse la siguiente.

Cocina tipo Jiko Mbono Jiko Mbono es el swahili para cocina de semillas de jathropa, una planta local de algunas regiones de Tanzania, en Africa.Éste sistema fue desarrollado para quemar precisamente éstas semillas sin necesidad de extraer el aceite de jathropa que es caro.Una característica fundamental es la chimenea que permite extraer los gases de combustion lejos del área de cocina disminuyendo aún más la polución interna.Según PFD (Partners for Development) éste sistema permite una reducción de emisiones de CO2 en un 44% y de material particulado en un 28%.

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Consideraciones GeneralesSi tomamos las cocinas vistas anteriormente y las ubicamos en un marco un poco más general, muchas de ellas se parecen extremadamente, otras no parecen dar buenos resultados y otras se ven por demás prometedoras, pues bien, ¿que hace a cualquiera de éstas referentes de proyectos locales un producto exitoso?, ¿porqué las propuestas presentadas por los Berkeley Labs para los campos de refugiados de Darfur no podían cocinar la típica comida regional assida que es casi básica en la alimentación de ése lugar?, ¿que consideraciones se tomaron en cuenta para el diseño de cada una?.Como primer precepto debiéramos decir que no se puede diseñar algo exitoso para alguien sin conocerlo, sin saber sus costumbres, conocer el ecosistema al que pertenece, sus preferencias, estilos de vida, expectativas, cultura y todo lo que de alguna u otra forma nos convierte en lo que somos, nuestra vida.Por otra parte, aunque se conozca todo ésto, todo proceso de diseño se materializa en etapas las cuales deben de alguna manera ser verificadas, comprobadas empíricamente para continuar con las siguientes, en ésta verificación los modelos y prototipos son absolutamente necesarios para corroborar o refutar las hipótesis formuladas.

Pasted from <http://bioenergylists.org/en/node/955>

Pasted from <http://bioenergylists.org/en/node/956>

En los gráficos se exponen algunos resultados de exámenes llevados a cabo en el Aprovecho Research Center en el Ethos Stove Camp del 2006, en los mismos se pueden apreciar rendimientos de diferentes estufas (cocinas) de biomasa en base al tiempo que tardan en hacer hervir agua y el consumo de combustible que poseen por un lado y en base a los efluentes de Monóxido de Carbono y materiales particulados por otro.Observando los mismos podemos apreciar que la estufa de Philips en en su conjunto la que mejor relación tiene.

En otro orden, es necesario tener muy en cuenta los caminos por los cuales se puede llegar a la concreción de éstos proyectos, quién financiará el desarrollo, como se establecerá una producción adecuada, cómo será la distribución y/o comercialización, el servicio, la capacitación, bajo que dirección se encauzará la sostenibilidad del mismo, que apoyo gubernamental se puede obtener, etc.En fin, el aspecto técnico o funcional, que a prima facie parece ser el más importante tal y como está expresado anteriormente para el éxitoo fracaso de una u otra propuesta, pasa a ser solo una pequeña parte si se considera al proyecto como un todo integrado para lograr el objetivo deseado.

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Marca La Nordica-Extraflame (Italia) Harman Stoves (USA) Bixby MaxFire (USA) Bosca (Chile) Enviro (Canada)

Modelo

http://www.lanordica-extraflame.com/es/55/28/0/259/productos/productos-para-lea/cleo-combi-fly/cleo-combi-fly.html

http://www.harmanstoves.com/products/details.asp?cat=inserts&prd=pellet-inserts&f=ACCPINS&nav=overview

http://www.pelletstovefires.com/bixby-maxfire.html

http://www.bosca.cl/pellet/classic500.php

http://www.pelletstovefires.com/enviro-evolution.html

Tipo / alimentación

AutoportanteMixta Pellet de madera- LeñaAlimentación por Gravedad

Inserto para hogarPellet de maderaAlimentación Inferior (Auger)

AutoportanteMixta varios Pellets - MaízAlim. Inferior (Rueda)

AutoportantePellet Primera calidadAlim. Superior (Auger)

AutoportantePellet de maderaAlim. Inferior (Auger)

Combustión Triple Natural (no forzada) Simple Forzada Doble Forzada Doble Forzada Simple Forzada

dimensiones 602x1340x637 mm 1061x814x759 mm 711x838x762 mm 580x890x650 mm 565x815x540 mm

Potencia 5500Cal Leña/ 5150Cal Pellet 10580Cal 12600Cal 10000Cal 11340Cal

Consumo / Autonomía

1,8Kg/h Leña/ 1,5Kg/h Pellet 2,27kg/h 57h 2kg/h 64h

Rendimiento 79,2% Leña / 81% Pellet ND 78% 85% 83%

Consumo ≈ No consume electricidad 255w ND ND ND

Observaciones Al no tener ventiladores no depende de la energía electrica, las llamas son más parecidas a los hogares convencionales.

Inserto de reemplazo de hogar convencional, el sistema inferior permite usar pellets de distinto grado, necesita energía eléctrica.

Sistema de alimentación inferior basado en una rueda perforada, permite la utilización de cualquier grado de pellets y maiz.

Solo utiliza pellets de primera calidad, sistema clásico similar a diversos expeonentes a nivel mundial.

Silenciosa gracias a tener el auger montado sobre amortiguadores y la posibilidad de colocar el ventilador fuera de la casa.

Algunos ejemplos de estufas hogareñas a Pellets de diversos orígenes y sus características

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Marca Calimax Solida (Austria) Rika Integra II (Austria) Ravelli Ecotek Olivia (Italia) EcoTec Tyr (Suecia) Cera P1 (Alemania)

Modelo

<http://www.calimax.com/farbkonfigurator/?lang=en&action=detail&id=4>

http://www.rika.at/en/integra/ http://www.ecoteck.it/english/mostra_scheda.php?chiave=dr1yDQu7SG

<http://www.ecotec.net/engelsk/pages/villa.html>

<http://www.cera.de/en/kaminoefen/p1_detail.php>

Tipo / alimentación

AutoportantePellet de maderaAlimentación Superior (Auger)

Inserto para hogarPellet de maderaAlim. Superior (Auger)

AutoportantePellets de maderaAlim. Superior (Auger)

AutoportanteMixto Pellet/LeñaAlim. Inferior (Auger)

AutoportantePellet de maderaAlim.Inferior

Combustión Doble Forzada Simple Forzada Simple Forzada (MPControl) Doble Forzada Doble Forzada

dimensiones 580x1045x532 mm 950x724x652 mm 800x1130x250 mm 490x950x650 mm 660x1635x990 mm

Potencia 8592Cal 7733Cal 6873Cal 5155Cal 6873Cal

Consumo / Autonomía

30kg / 50h 62kg / 2,2kg/h / 92h 20kg / 1,8kg/h / 30h ND 1,5kg/h

Rendimiento 90% 90% 85% ND 90%

Consumo ≈ 80w ND 110w 60w ND

Otros Gran capacidad de almacenamiento, visor panoramico, pintura sin olor, muy silenciosa, control remoto.

RDS (sistema propietario) que controla la alimentacion de combustible y aire para obtener una combustión limpia. Forma plana similar a estufas a gas.

Acepta hasta 2kg de leña y pellets de 6 y 8mm de cualquier calidad, depósito independiente del lugar de emplazamiento.

Tubo con llama de 70cm de alto, alimentacion inferior patentada con doble combustión y controles programables por Tel.

Algunos ejemplos de estufas hogareñas a Pellets de diversos orígenes y sus características

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Mercado Potencial RegionalPara inicialmente poder inferir la potencialidad del mercado en lo que hace al consumo de pellets, es necesario tener en cuenta una gran cantidad de variables, por un lado, la población que haría uso de ésos pellets, la necesidad de utilización de algún tipo de combustible para generar calor, los artefactos de consumo de los mismos, la conveniencia de la utilización de los pellets respecto de otros combustibles disponibles y la oferta existente de ésos combustibles.Si por ejemplo miramos el mapa a la derecha que comprende la concentración de distribución de población nacional tanto urbana como rural (en bordeaux y cian respectivamente), podemos observar las grandes concentraciones poblacionales que existen en diferentes zonas del país, de más está decir que éstos núcleos poblacionales son los que cuentan con la mayoría de los servicios brindados por medio de redes tendidas a tales efectos y que las regiones más aisladas sin duda carecen de los mismos o al menos no tienen acceso a la mayoría de ellos.

Respecto a la necesidad de utilización de los mismos, podemos separarlas en calor para calefacción, calor para cocinar y calor para agua caliente. En el primer caso deberemos además considerar las temperaturas mínimas de invierno como para poder establecer un patrón de ubicación de ésos posibles usuarios, si bien es cierto que en las regiones más frías los pobladores se acostumbran y poseen umbrales de tolerancia al frío más altos que en las regiones más cálidas, es bueno considerar también que el confort y la seguridad son factores importantes a tener en cuenta a la hora de utilizarlos.

<http://www.smn.gov.ar/?mod=clima&id=65&clave=Mínima-Media>

Con sólo salir un poco de los grandes centros urbanos podemos apreciar lo duro que es vivir en los lugares más aislados debido a la falta de infraestructura de soporte.

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Si consideramos lo anterior y observamos el gráfico de temperaturas medias mínimas de invierno de la página precedente, nos llevaría a estimar que la mayoría de los usuarios de éste tipo de uso se encontrarían en las regiones más australes y cordilleranas, aunque si cotejamos ésto con experiencias pasadas, nos damos cuenta que en el resto del país, tal vez no con tanta frecuencia, el uso de calefacción de pico y hasta aveces de base en invierno es sumamente necesaria.Si lo estimamos con respecto al consumo de agua caliente, el espectro se amplía aún más, ya que aún en regiones templadas (y hasta calurosas a veces) los usuarios utilizan agua caliente aún en verano, ya para bañarse o para lavar.En donde sí es notoria la utilización de energía calórica independientemente del lugar de emplazamiento es en el caso de la necesaria para cocinar, en éste caso al ser una actividad diaria no estacional la elección del combustible está orientada casi exclusivamente a la disponibilidad y costo del mismo.

Para considerar los artefactos que consuman pellets podríamos decir que actualmente en el país, salvo casos excepcionales, casi piloto en algunos casos y importaciones casi elitistas en otros, no existen dispositivos al efecto, lo cual hace de ésta situación una brillante oportunidad de desarrollo y producción local, tal vez inicialmente como conversión de alguna línea de productos de actuales fabricantes o en algunos casos la generación de nuevas empresas que se orienten al efecto.

Respecto de la conveniencia de utilización de los pellets respecto de otros combustibles, podemos decir que en general los pellets de aserrín de desecho son más económicos que la mayoría de los combustibles utilizados actualmente excepto el gas natural que sigue siendo el más económico, si consideramos además que en el país el gas está subvencionado y no alcanza por bastante los precios internacionales, donde exista red de gas natural la elección será obvia.Referente a ésto, se puede observar en el mapa de la derecha el tendido actual de la red de gas natural en nuestro país, si bien dichos oficiales aseveran que para el 2013 el gasoducto del noreste estará en funcionamiento, estimaciones no oficiales aseguran que hasta dentro de 10 años no se verán aplicaciones reales de gas natural en los hogares de toda la zona noreste.En el mismo mapa precedente podemos ver que el tendido de la red de gas natural actual concentra el suministro en los grandes centros poblacionales de la región pampeana más algunos puntos aislados en diferentes lugares, dejando sin éste combustible a muchísimos usuarios los cuales deben optar por otros combustibles alternativos,la mayoría GLP que tiene un costo casi prohibitivo para la mayoría de las familias de bajos recursos.

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Según un estudio del 2004 de la consultora Equis, el 36,1% de la población Argentina no tenía acceso a la red de gas natural, de los cuales el 99.7% corresponde a la Región NEA (Corrientes, Chaco, Formosa y Misiones), es decir: 810.786 hogares, el 41.2% a la Región NOA (Catamarca, Jujuy, Salta, Santiago del Estero y Tucumán), es decir: 387.919 hogares, el 28.7% a la Región Pampeana (Buenos Aires, Córdoba, Entre Ríos, Santa Fe), es decir: 1.060.123 hogares, el 19.4% a la Región Cuyo (La Rioja, Mendoza, San Juan y San Luis), es decir: 128.200 hogares, el 16.4% a la Región Metropolitana (Capital Federal y primer Cordón del Conurbano Bonaerense), es decir: 559.062 hogares y el 2.2% a la Región Patagonia (Chubut, La Pampa, Neuquén, Río Negro, Santa Cruz y Tierra del Fuego), es decir: 10.539 hogares. <http://www.lafogata.org/04arg/arg12/ar_notas.htm>

Esto permite inferir un volúmen de mercado potencial de casi 3 millones de hogares sólamente respecto a éste ítem, el económico, si además le sumamos conveniencia ambiental, algún subsidio estatal y las ventajas de incorporación de tecnologías que no utilicen combustibles fósiles agregando gases de efecto invernadero, dicho volúmen podría aumentar considerablemente.

Para evaluar un panorama completo respecto a las potencialidades del mercado debemos además considerar los centros de producción maderera y forestales, que serán en definitiva los que de alguna u otra forma abastecerán las plantas generadoras de pellets. Recordemos que éste es un tipo de combustible fácil de almacenar pero caro de transportar por lo que habría que tener en cuenta que las plantas transformadoras se encuentren cerca de los polos productores de aserrín como desecho. En los siguientes mapas se encuentra la distribución de los centros más importantes de producción forestal y de transformación maderera respectivamente.De los mismos podemos inferir que grandes centros productores en las regiones del delta rioplatense, este de Entre Ríos y la provincia de Misiones, secundados por centros más pequeños en determinadas zonas de las provincias de Neuquén, Mendoza, Chaco, Formosa, Salta, Río Negro, Córdoba y Tucumán serían adecuados. Por otra parte, la realidad nos indica que microcentros locales en determinadas comunidades serían adecuados para pequeñas poblaciones en las cuales la conciencia ambiental o las dificultades de acceso sean aspectos importantes.

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Determinación de directrices para la generación de artefactos para combustión de pellets o briquetasDe lo expuesto anteriormente se puede inferir que la determinación de elementos que permitan la generación eficiente y segura de calor, mediante la utilización de energía déndrica densificada proveniente de desechos forestoindustriales, merece la consideración de distintas variables, geográficas, climáticas, socio-políticas y de entorno, más allá de las consideraciones técnicas en cuanto a los procesos, materiales, combustibles y arquitecturas (diseño) para un correcto funcionamiento del producto en determinado lugar de aplicación.Para comenzar a establecer algunas directrices, que permitan luego focalizarse en determinada tipología de producto según las necesidades puntuales del mercado meta, podemos dividir a las distintas funcionalidades principales buscadas de acuerdo al uso más común de artefactos similares ya sea que funcionen o no con éste tipo de combustibles. Los artefactos encontrados actualmente se utilizan :

Para calefacción por aire caliente-

Para cocción de alimentos-

Para generación de agua caliente (Baño y/o calefacción por radiadores)-

Artefactos para calefacción por aire calienteEntre éste tipo de artefactos encontramos a los estacionarios primarios como los tradicionales hogares o "chimeneas" y salamandras que funcionan a leña, estufas de funcionamiento a gas o kerosene y estufas eléctricas de alto consumo, también podemos considerar como estacionarios secundarios a las cocinas del tipo de campo o "económicas" que utilizan el calor generado para calefaccionar el ambiente en el que se encuentran.Dentro de éste tipo de funcionalidad pero en artefactos móviles (portátiles o que posean algún grado de movilidad) encontramos a los tradicionales braseros, utilizados también para cocinar o calentar agua para el mate, estufas eléctricas y a kerosene y fogones temporarios a cielo abierto.

Artefactos para cocción de alimentosAquí encontramos cocinas a gas, eléctricas y a leña, como ser las cocinas económicas, hornos de diverso tipo, braseros, parrillas y fogones a cielo abierto, algunos de los cuales también se usan en forma secundaria para calefaccionar el ambiente donde se encuentran, como una manera de aprovechar el calor no aprovechado por el artefacto debido fundamentalmente a su pobre rendimiento.

Artefactos para generación de agua calienteEstos artefactos se utilizan para generar agua caliente, en algunos casos agua sanitaria como para lavar o bañarse, en otros como medio para lograr calefacción domiciliaria por radiadores o losa radiante y en otros casos para ambos, con circuitos separados dedicados a cada uso en el mismo aparato.Aquí podemos nombrar calefones a gas, alcohol o kerosene, termotanques de funcionamiento mayormente a gas y calderas que funcionan con una diversa variedad de combustibles, gas natural, envasado, fuel-oil y leña o carbón en su mayor parte.

Cabe notar que la gran mayoría de éste tipo de artefactos utilizados en nuestro país, salvo los que funcionan a gas natural o envasado y/o cuentan con tecnologías actualizadas, producen emisiones nocivas ya que no están optimizados desde ésta perspectiva, lo que produce en su uso, sobre todo en la base de la pirámide, consecuencias nefastas que pueden llegar a la muerte por inhalación de monóxido de carbono u otras consecuencias, si bien no fatales, de una gravedad extrema.En el diagrama de la siguiente página se ilustran los lazos de conección entre los diversos artefactos, su función principal y su portabilidad, es de notar también que en algunos casos existe una plularidad de funciones adjudicadas al mismo artefacto, como dijimos antes en la mayoría de los casos la misma deficiencia en el rendimiento u optimización genera la aplicación secundaria pero el uso generalizado de los mismos hace que deba tenerse en cuenta la inclusión de una función secundaria o terciaria para la planificación en algunos casos.

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Estacionarios

Móviles

AireCaliente

AguaCaliente

Cocción

CalefónTermotanque

CalderaCocina

Brasero

CocinaEconómica

Hornos

Parrilla

Estufa

Hogar

Salamandra

Fogón

Diagrama de lazos de conexión entre artefacto, función y portabilidad

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Oportunidades de diseñoTomando en cuenta lo anteriormente expuesto, se pueden establecer algunos puntos de trabajo que permitan visualizar oportunidades para productos que se adecuen a la solución de problemas locales. Para ésto habrá que tomar en cuenta las tecnologías vistas anteriormente, la funcionalidad buscada, el mercado meta, las posibilidades locales y las experiencias a nivel mundial de cada producto en particular.Desde ya que las oportunidades de desarrollo se aprecian como casi infinitas y permiten elucubrar diversas utilizaciones inexistentes hasta el momento, si bien trataremos de nombrar la mayor parte de ellas, nos focalizaremos en analizar las, a prima facie, más prometedoras.Como primera medida podemosdividir al mercado meta de acuerdo al nivel de recursos que poseen en niveles altos, medios y bajos de una manera general, sin considerar directamente su nivel de ingresos ya que no modficaría en forma sustancial la determinación de la dirección a tomar.De esta primera división combinada con la tipología de productos del esquema anterior podemos determinar una distribución probable de productos según el nivel de recursos involucrados, ésto es, de acuerdo a cada nivel:Productos para niveles altos: Para éste nicho de mercado la conveniencia de la utilización de éstas tecnologías apunta a un reconocimiento social por la adopción de tecnologías de punta o convicciones medioambientales, además de la utilización de combustibles más económicos y fiables en emplazamientos no urbanos, deben ser productos que ofrezcan gran confort y un excelente servicio postventa, que se ofrezcan llave en mano y posean todos los adelantos tecnológicos necesarios, pueden ser, utilizando Pellets como combustible, estufas programables autoportantes de alta gama, sistemas completos de calefacción central y/o agua caliente, insertos de reemplazo para hogares tradicionales y en éste último caso elementos auxiliares para el uso de briquetas como reemplazo de la leña tradicional en hogares convencionales, únicamente como medio de transición hacia combustibles densificados o cuando la intervención en elementos preexistentes devenga en un deterioro de su calidad percibida.Productos para niveles medios: En éste caso, prima la conveniencia del artefacto y su relación precio/prestación, si bien es necesaria una imagen que identifique al usuario; deben ser productos que se ofrezcan en los canales habituales de electrodomésticos, deben poseer manuales de instalación bien documentados y contar con red de instaladores previamente capacitados, van orientados fundamentalmente a zonas que no tienen red de gas natural o para familias que quieren diversificar el combustible utilizado, pueden ser, estufas autoportantes como reemplazo en zonas rurales o sin gas natural, instalaciones centrales en construcciones nuevas y/o comunitarias, sistemas combinados de calefacción y agua caliente para instalaciones nuevas en zonas sin gas natural, cocinas económicas para zonas rurales o sin gas natural.Productos para niveles bajos: Aquí se presenta la oportunidad de desarrollo de productos de bajo costo, alta eficiencia y sobre todo de baja emisión de contaminantes como ser una versión local de alto rendimiento y baja contaminación de los tradicionales braseros que tantas vidas cobran en invierno debido a incendios involuntarios o a la tristemente conocida intoxicación por monóxido de carbono, o el desarrollo de cocinas/hornos de alto rendimiento y bajo costo. En éste caso específico se vislumbra la oportunidad de proyectos sociales gubernamentales o de ONGs que incluyan financiamiento para el diseño, producción y provisión de equipos de combustión para los usuarios, así como la implementación de microplantas locales de densificación en las empresas generadoras del residuo y el otorgamiento de créditos de carbono fiscales a su utilización.Otros Productos: Si por otra parte, tomamos en cuenta además de lo anterior las tecnologías de combustión y las combinamos con las dos clases de combustibles densificados que evaluamos, pellets y briquetas, surgen otros posibles productos factibles de aplicación, como ser cocinas para camping portables con sistema anila-stove y elementos de cocina y calefacción para emergencias y catástrofes con sistema rocket, ambos de bajo costo y reducido impacto ambiental en su utilización.Como vemos, la diversidad de productos posibles es muy amplia y perfectamente orientable a distintos mercados, algunos de inversión estrictamente privada y producción nacional, otros que requieren financiamiento estatal o de ONGs y algunos otros que abren el camino a la importación de tecnologías de alta gama.

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Algunas direcciones posibles y sus referentes

Recursos

Altos

Me

dio

s

Bajos

Cocinaspara

Camping

Cocinaspara

Emergencias

EstufasMixtas

EstufasAutomáticas

Kits deConversión

Equipos Centrales

Braseros

Philips

JikoMbono

Anila

La NordicaCleo

Combi

LanzaTermica

Rocket

InsertosUSA

VariosEuropa

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Ejemplos de algunosproductos inexistentes posibles de desarrollar

<http://bioenergylists.org/en/node/2202>

Sistema de cocina/Brasero de bajo costo.Sistema de funcionamiento a pellets de alta eficiencia y bajas emisiones tóxicas, materiales y tecnologías de escala industrial y bajo costo, seguro en su operación.

Sistema para Camping del tipo Anila, diseño que permite su portabilidad, funciona a pellets o residuos naturales encontrados in situ.

Sistema para emergencias y catástrofes del tipo rocket, contiene una o varias briquetas dentro de un envase estandar sellado listo para usar, con fósforos en su interior.En el estilo lanza térmica se agrupan varias briquetas delgadas con una lámina de metal que contiene las patas, hornalla y grilla de cenizas.

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Recomendaciones de directrices de implementación en primeras fasesSi tenemos en cuenta que éstos artefactos conforman un sistema con los combustibles densificados y cualquier inconveniente en cualesquiera de las variables involucradas puede desencadenar un fracaso en la implementación del proyecto, comprendemos que los primeros pasos en la inserción en el mercado de artefactos a combustibles densificados son decisivos para el éxito en la adopción de éstas tecnologías por parte del consumidor.De las tipologías vistas, se considera que tres de ellas poseen características interesantes para oficiar de embajadoras y abrir el camino a otros artefactos, en orden de preferencia serían, cocinas a pellets tipo braseros de alto rendimiento, bajas emisiones y bajo costo, elementos auxiliares de conversión a briquetas para hogares existentes y estufas autoportantes mixtas a pellets y leña.

Cocinas braseros de bajo costo:En éste caso, era conocido como brasero un recipiente metálico para albergar brasas y calefaccionar ambientes usado hace bastante tiempo en algunos lugares de Europa y nuestro país, que debía contener solamente brasas extraídas de un hogar o estufa y colocarse en ambientes ventilados; al correr los tiempos, ésta tipología mutó en artefactos similares utilizados en viviendas humildes para calefacción y cocina ocasional, ya con elementos ad hoc en hierro forjado o chapa esmaltada o en los peores casos improvisados artefactos realizados con latas de pintura o aceite que son llenadas con ramitas, leña y/o carbón que se encienden en los mejores casos afuera de la vivienda con los consiguientes riesgos de intoxicación por monóxido de carbono y otros elementos tóxicos.Ésta dirección debiera estar representada por un elemento de muy bajo costo y funcionamientoa pellets probablemente basado en cocinas como la Philips expuesta anteriormente o la jiko-mbono con tiraje natural, deberá estar basado en investigaciones de campo de acuerdo al lugar de emplazamiento considerando al usuario final y sus costumbres para destilar el diseño final, la tecnología preferentemente debiera considerar una combustión total sin necesidad de forzar el flujo de aire cuando esté en régimen de funcionamiento y abre el camino para investigaciones termodinámicas y de sistemas innovadores de combustión. Alguna variante podría incluir briquetas como combustibles, para éste caso se puede basar el diseño en alguna de las experiencias expuestas anteriormente.

Al ser una cocina estufa orientada a los sectores de menores recursos, el éxito puede estar encaminado al incluirse el mismo en algún proyecto de carácter social que involucre generación de plantas o microplantas densificadoras en los lugares de producción de residuos forestoindustriales, procesado y entrega de combustibles a los sectores de bajos recursos gestionado por los mismos beneficiarios, más el financiamiento del desarrollo producción y entrega del producto por parte gubernamental o de ONGs que trabajen en las zonas consideradas. La zona del Chaco cercana a Quitilipi y Presidencia de La Plaza cuenta con numerosos focos de producción de residuos forestoindustriales como también con una flamante planta piloto de producción de pellets del INTI en Presidencia de la Plaza así como numerosos sectores de bajos recursos en zonas aledañas que harían eficiente el uso de éste tipo de combustibles; debido a éstos factores se prevé como una zona propicia para la implementación en primera instancia de una prueba piloto con ésta dirección.

Zona recomendada para Pueba Piloto

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Elementos auxiliares de conversión para hogares tradicionales:Con éste tipo de elementos se pretende lograr presencia en el mercado a la vez que se concientiza y propende a generalizar el conocimiento sobre la importancia de una combustión eficiente tanto para el ahorro de combustible como para minimizar las emisiones en el uso de elementos tradicionales, estarían orientados a sectores de recursos medios a altos que ya cuenten con elementos de calefacción a leña tradicionales (hogares) y debieran estar orientados a mejorar la combustión con un grado mínimo de intervención perceptual y de instalación. Los mismos debieran considerar la alimentación forzada de aire para combustión, el reemplazo de leña por briquetas (con las ventajas de fácil adquisición, limpieza en el manejo y homogeneidad en forma y poder calorífico) y sistemas simples que permitan una extracción de gases eficiente y una redistribución del aire interior recalentado para aumentar la eficiencia, en una primera instancia se podría contar con fabricantes de briquetas ya existentes como la empresa Barroman que ya cuenta con distribuidores en Córdoba y Capital Federal, para el suministro y logística del combustible que debiera ofrecerse en el mismo canal que el artefacto de conversión, el cual nuevamente, debiera estar pensado en la comodidad del usuario ofreciéndole ventajas que hagan tentadora la decisión de implementación.

Estufas mixtas a pellets / leña:En éste caso se trata de una dirección más tecnológica que debiera ser manufacturada por empresas que ya posean alguna experiencia en sistemas de combustión y control de la misma, se considera que empresas metalmecánicas del rubro calefacción o al menos con una visión y un grado de compromiso adecuado a la rigurosidad del proyecto serían necesarias para la implementación.Para la inserción de la tecnología de combustión de pellets en el mercado masivo se recomienda en una primera instancia basarse en sistemas mixtos, que le den al usuario la seguridad de contar siempre con un combustible alternativo ante la posibilidad, siempre presente en nuestro medio, que la logística del suministro de pellets, no tan comunes aún, haga peligrar su necesidad de calefacción. Resulta interesante para la adopción de sistemas de éste tipo, el estudio de productos como la estufa Italiana La Nordica Extraflame Cleo Combi de triple combustión, que además de poder usar pellets o leña con una simple transformación, no necesita ventilación forzada para la combustión que deba ser operada eléctricamente, lo cual la hace apta para zonas donde el suministro eléctrico sea deficiente, inexistente o pueda tener fallos estacionales por nevadas o tormentas.

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Diagrama de Implementación cronológica por producto considerando su tecnología y la necesidad de elementos externos para su posibilidad de éxito.

Rec

urs

os

Cocinaspara

Camping

Cocinaspara

Emergencias

EstufasMixtas

EstufasAutomáticas

Kits deConversión

Equipos Centrales

Braseros

Altos

Bajos

Implementación (Tiempo)Temprana Tardía

CocinasEconómicas

ParrillasPortátiles

Calderas

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Conclusiones FinalesBasándonos en lo expuesto, podemos decir que la potencialidad de utilización de combustibles provenientes de residuos forestoindustriales en nuesto 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, como la de la Provincia de Misiones, referente al tratamiento de residuos de aserraderos y a la prohibición de la utilización de leña de monte como combustible en las industrias y aprobada algunos días atrás, abren el terreno a la aplicación efectiva de proyectos de ésta naturaleza y permiten vislumbrar a ésta provincia como una potencial proveedora de densificados combustibles para toda la region del litoral.Si consideramos al Gran Buenos Aires también vemos un enorme potencial en las zonas del delta y San Fernando con su gran concentración de industrias manufactureras, que sumadas al futuro polo maderero de Berazategui podrían abastecer de pellets a toda la región. En estos casos, el montaje de grandes plantas pelletizadoras con altas capacidades de producción serían las de más conveniente aplicación con logísticas adecuadas a una distribución a gran escala para el circuito comercial.Por otra parte, en polos más pequeños del interior, la aplicación de microplantas con sistemas comunitarios orientados a la recolección y distribución en baja escala tal vez administrado por los mismos beneficiarios se adecuaría más a los problemas y conveniencia regionales.Al igual que en la densificación, si pensamos en la industria generada por el consumo de estos combustibles, tendremos oportunidad para el crecimiento de la industria privada de manufactura de este tipo de artefactos, la generación de elementos producto de proyectos sociales o asociativos y hasta en algunos casos, pequeñas empresas dedicadas a la importación y mantenimiento de sistemas de alta gama.Será necesario además, si se pretende consolidar el éxito en el consumo de estos combustibles, la generación de normativas locales tanto para los densificados obtenidos como para los artefactos que los utilizarán para generar calor, como de todo elemento auxiliar que surja de la aplicación de ambos; la creación de organismos de control a tal efecto, que de alguna manera regulen la instalación y mantenimiento de los equipos como el cumplimiento de normas en lo que a la comercialización de equipos y combustible se refiere, será de suma ayuda al darle un marco institucional que profesionalice de alguna forma toda esta industria.Como hemos dicho anteriormente, la implementación de una prueba piloto como parte de algún programa social en la zona de Quitilipi-Presidencia de la Plaza, Chaco y con elementos que requieran una inversión inicial no demasiado elevada, comunicará eficiencia, seguridad y tentará a posibles inversores a considerar estas tecnologías como un posible camino a seguir para otras aplicaciones.Es necesario considerar para la aplicación de cualquiera de éstas directrices, un profundo estudio de la región de emplazamiento, con sus características, costumbres e implicancias de implementación. Es un excelente momento para aplicar creativamente nuestro conocimiento y tal vez, generar nuevas estrategias o sistemas inexistentes hasta el momento que permitan alcanzar el éxito en la implementación de este nuevo paradigma y puedan servir de ejemplo para otras regiones del mundo, como por ejemplo suministrar predensificadores a las industrias manufactureras para mejorar la calidad de la materia prima y optimizar el almacenamiento y transporte hacia la planta de densificados.Por último, debe tenerse en cuenta un adecuado cronograma estratégico de implementación en el cual, sobre todo en las primeras fases, se considere especialmente al usuario final y se le ofrezcan ventajas comparativas evidentes y tentadoras para la adopción de tecnologías que puede percibir como no probadas o susceptibles a un problema de continuidad o suministro y otorgándole al diseño valores comunicacionales familiares y a la comercialización, canales y servicios de postventa a los cuales se encuentre de alguna forma acostumbrado.

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American Energy Systems•

APR Industries, Ltd. •

Bixby Energy Systems •

Breckwell Hearth Products•

Dell Point Technologies •

Empire Products, Inc. •

England's Stove Works, Inc.•

Enviro Pellet Stoves •

Even Temp Inc. •

Harman Pellet Stoves•

Lennox Hearth Products•

Lexington Forge•

NU-TEC Incorporated•

Osburn Stoves•

Pelpro Stoves•

Quadra Fire •

Sherwood Industries•

American Hearth•

Appalachian Stoves•

Continental Fireplace•

Country Flame Stoves•

Earth Stoves•

ElectraFlame•

Empire Comfort Systems•

Firewerks Design•

FMI Fireplaces•

Heatilator•

Lennox - Superior•

Majestic - Vermont Castings•

Monessen•

Napoleon Fireplaces•

Peterson•

RealFlame•

Superior•

Temco•

Thermo-Rite•

Vanguard•

Whitfield Stove•

Norteamérica

EuropaAga: Pellet stove. United Kingdom www.aga-web.co.ukRIKA: See Austroflamm Austroflamm (Rika)Baxi: Pellet furnaces and boilers . Falkšping Swedenwww.baxigroup.comCalimax: Pellet stoves and water heaters. Ršthis, Austriawww.calimax.comEcoteck: Pellet stoves. Gruppo Ravelli. Milan ItalyEcoteck Pellet StovesEdilKamin : Pellet Stoves. Lainate, Italy www.edilkamin.comExtraflame: Pellet stoves, boiler pellet stoves, furnaces. Vicenza, Italy www.lanordica-extraflame.comGuntamatic: Wood pellet and corn boilers. Peuerbach Austriawww.guntamatic.comJanfire: Pellet furnaces and boilers. :mŒl, Sweden.www.janfire.com Scand-Pellet AB: See Janfire. Jolly Mec Caminetti S.P.A.: Combined wood/pellet stoves and water heaters. Telgate Italy www.jolly-mec.itMCZ: Pellet and water heating stoves. Vigonovo di Fontanafredda Italy www.mcz.itPalazzetti: Pellet stoves and boilers. Porcia, Italywww.palazzetti.itPiazzetta: Pellet stoves and boilers. Treviso, Italywww.piazzetta.itSahlins EcoTec AB: EcoTec pellet stoves and furnaces. Skene, Sweden www.ecotec.netTatano : Pellet and corn boilers. Cammarata, Sicily, Italywww.tatano.comPasted from <http://www.pelletstovefires.com/pellet-stove-manufacturers-europe.html> Hwam Intelligent Heat - Denmarkhttp://www.hwam.com/Morsø, Leña, Denmarkhttp://www.morsoe.com/Default.aspx?AreaID=1Scan - Krog Iversen, Leña, Denmarkhttp://www.scan.dk/en/Scan/wwwscancom/

Anexo A - Fabricantes de estufas a pellets, briquetas y/o leña

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Anexo B - Fabricantes y Distribuidores de pellets y briquetas en Argentina

http://archivo.elcomercial.com.ar/archivo-on-line/2009/FEBRERO/22-02-09/secciones/pagcentral/notas/n1.aspWUG desaparecio, palo santo, formosa, nota relativa al emprendimiento, Pellets.

http://www.forestalweb.com/Medio-ambiente-y-desarrollo-sostenible/pellets-y-briquetas-en-argentina-una-industria-en-desarrollo/Nota ForestalWeb sobre situacion actual de pellets y briquetas, nombra INTI y tiene grafico comparativo de costos de combustibles aqui.

http://villeplaque.blogspot.com/2009/06/deposito-vp-maderas.htmlVillePlaque, no informan nada en la pagina, VP Maderas, Arq. Hernán Oliva, Rafaela, Pellets.

http://www.zeni.com.ar/foresto_industrial.aspPellets, pero no informan nada en la pagina.

http://www.lipsia.com.ar/Lipsia, Buenos Aires, Misiones, Pellets con info en web

http://www.gpenergy.com.ar/aboutus.htmGP Energy, Rafaella, Misiones (Capioví, El Dorado), Pellets de desechos

http://www.barroman.com/empresa.htmBarroman, Cordoba, Fabrican y venden Briquetas y Chips de desechos

MENDIOLAZA, EL TALAR

Su Vivero El Labrador – VENTADir: Av. T. Tissera 684Cel: (0351) 15 301 1584Mail: [email protected]

CAPITAL FEDERAL Y GRAN BS AS

Depósito en Barracas –VENTA Y ENVIO A DOMICILIOHorario para Retiro: 9 a 17 hs.Dir: Av. Pinedo 50, Estación Sola, Barracas, Buenos AiresTel: (011) 4723-6394/0281Mail: [email protected]

Pasted from <http://www.barroman.com/lenetas-donde.htm>

Distribuidores de Barroman en ArgentinaPROVINCIA DE CÓRDOBA

CÓRDOBA Y GRAN CÓRDOBA

Depósito en Villa Corina – VENTA Y ENVIO A DOMICILIOHorario: 9 a 17 hs. Dir: Díaz Colodrero 3011, Villa Corina, Córdoba Tel: (011) 4723-6394/0281Mail: [email protected]

Fernando NavarroDir: Representaciones, Monseñor Pablo Cabrera 1890Tel: (0351)15-345-1120Mail: [email protected]

CAPILLA DEL MONTE, LA FALDA, LOS COCOS, V. GIARDINO

Di Dodo Juan Carlos – ENVIOSTel: (03548) 15-58-2086Tel: (011) 15-4949-7079VILLA GENERAL BELGRANO

Felipe Villabrille – ENVIOSDir: Loreley 529, VGB, CórdobaCel: (03546) 15-490908Tel: (03546) 464-254

Despensa Maylen – VENTA y ENVIOSDir: Selva Negra 252, VGB, CórdobaTel: (03546) 461556Cel: (03546) 15 488147

Restaurant “Los Ciruelos” – VENTASilvia MendezTel: (03546) 464694/98

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Referencias

NEST organización Brasileña - Publicación "Wood Energy - Principles and applications"http://www.nest.unifei.edu.br/english/pags/downloads/downloads_en.html

Prensas para Briquetizado - Dinamarcahttp://www.cfnielsen.com/briquetting.php

Charcoal Project - Concientización sobre combustión limpia y difusión de tecnología para ello.http://www.charcoalproject.org/what-we-do/

Tipos de estufas TLUD y Anilahttp://www.biochar-international.org/technology/stoves

Datos de varias cocinashttp://improvedstoves.blogspot.com/

Pellets de madera para usos energéticos por Carlos Maslatón, Alfredo Ladrón Gonzales y Angeles MiñoRevista Saber Como, INTI, Ns 59 y 60 (2007)

Aprovecho Research Centrehttp://www.aprovecho.net/

Forestal Webhttp://www.forestalweb.com/

Otras fuentes citadas oportunamente

Informe

Aspectos de la generación de calor por combustión de desechos ...

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