ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

UNIDAD DE NIVELACIÓN

CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2012 / FEBRERO 2013

MÓDULO

 

 

1.- DATOS INFORMATIVOS

- NOMBRES Y APELLIDOS: María José Arteaga Carrasco

- DIRECCIÓN DOMICILIARIA: Ciudadela los Olivos

- TELÉFONO: .................. CELULAR: 0939774876

- MAIL: majo-_123@hotmail.com

- FECHA: 27/mayo/2013

Aprovechamiento de residuos forestales para uso energético

1 Objetivo:

1.1 Objetivos generales:

Conocer que tipos de residuos forestales podemos aprovechar para un uso energético.

Conocer en que nos afectaría este proceso

1.2 Objetivos específicos:

Conocer cuáles son los potenciales de biomasa residual. Conocer que tipos de energéticos podemos obtener. Conocer si nos benefician en algo.(ambiental, económica)

2 Desarrollo de proyecto:

2.1 Introducción:

APROVECHAMIENTO ENERGÉTICOEl uso de la biomasa forestal con fines energéticos requiere una transformación previa para conseguir los productos más adecuados para su empleo como combustible.BIOMASA: (LA MATERIA ORGANICA NO FOSILIZADA ORIGINADA EN UN PROCESO BIOLOGICO.)TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLE OBTENEMOS La clasificación de los productos es la siguiente: leña, astillas, pellets de madera, carbón vegetal, briquetas de carbón vegetal, licor negro y otros combustibles de madera.- Leña:El término leña incluye a toda la madera obtenida de los bosques o de otro origen con su formato original, es la madera en bruto.La leña constituye el combustible más tradicional y se puede obtener a partir de cualquier especie leñosa, tanto forestal como agrícola. - Astillas:Las astillas son el resultado de la trituración de la madera, dando lugar a trozos pequeños de forma irregular que presentan un espesor de alrededor de 2cm y tamaños variables que no suelen superar los 10cm de longitud. La astilla procedente de los aprovechamientos forestales es totalmente natural y no contiene ningún tipo de aditivo, constituyendo un biocombustible limpio de cara a la emisión de gases contaminantes..- Pellets:Los pellet son cilindros de biomasa compactada procedente de residuos forestales y desechos de origen vegetal y fabricados a partir de astillas de madera y serrín.

Presentan un tamaño entre 5 y 6 mm de diámetro y 2-3 cm de longitud. Su constitución compacta y su reducido tamaño permiten la automatización de la alimentación de las calderas de biomasa mediante un sistema de tornillo sin fin, presentan una mejor combustión debido a su alta densidad, espacio reducido para su almacenamiento y facilidades para su transporte y comercialización. Estas características permiten utilizar el pellet como una buena alternativa al gasóleo de calefacción.

- Carbón vegetal:El carbón vegetal es un combustible sólido que presenta un contenido muy elevado de carbono por lo que su poder calorífico es muy superior al de la madera. Se produce por calentamiento en ausencia de aire (hasta temperaturas de 400 a 700 ºC) de madera y otros residuos vegetales y es difícilmente alterable, además de no verse afectado por hongos e insectos xilófagos.- Briquetas:Al igual que los pellets, las briquetas son cilindros de biomasa compactada, procedente de residuos de madera, aunque pueden estar formadas por otros productos como por ejemplo el carbón vegetal. La densidad de las briquetas y los pellets depende de la materia prima empleada y de la presión ejercida en el proceso de fabricación, siendo más densas que las astillas, leña y residuos forestales.- Licor negro y otros combustibles:Los licores negros son subproductos que se obtienen durante los procesos de descomposición química de la madera en las industrias en donde se produce pasta de papel.Este combustible, de color negro y aspecto viscoso, se utiliza en las propias industrias productoras en donde lo queman en grandes calderas para producir el vapor necesario para el proceso industrial y electricidad por cogeneración.

2.2 Justificación:

Lo que motivo a investigar sobre el aprovechamiento de residuos forestales para un uso energético es para poder saber cómo podemos utilizar estos residuos y

Tipos de biocombustibles obtenidos

Leña Briquetas

Astillas

Licor negro

Pallets Carbón vegetal

que beneficios nos proporciona a nosotros realizarlos, ya que estos tipos de energías podrían solucionar muchos de los problemas ambientales y económicos que supone al actual uso del resto de energía.

2.3 Desarrollo:

LEÑADORAS

ASTILLADORAS

EMPACADORAS

LEÑA

ASTILLA

APROVECHAMIENTO FORESTAL CONVENCIONAL

PLANTACIONES ENRGETICAS

LINPIEZA DE MONTE BAJO

INFRAESTRUCTURAS FORESTALES

RESUMEN GENERAL:

Para obtener energéticos que salen de los residuos forestales debemos saber que esto lo obtenemos de la biomasa esta fuente de sistema de producción

APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS FORESTALES PARA USO ENERGETICO

EQUIPOS PARA ADAPTACION

FUENTES GENERADORAS

QUE SE UTILIZA

agrícola, los sistemas forestales, en este sistema el hombre obtiene productos para su alimentación o materias primas para su transformación industrial (maderas papel tejidos sustancias químicas etc...)

La biomasa obtenida de este sistema puede ser utilizada de uso energético, pero debe realizar diversas transformaciones físicas o químicas obteniendo lo que se denomina biocombustibles. Las fuentes de biomasas con destino energético tenemos a: restos de cultivos agrícolas, restos de operaciones silvícolas, restos de industrias agroalimentarias, restos de industrias forestales, restos de explotaciones ganaderas, productos o restos marinos.

Los biocombustibles más comunes tenemos a leñas, astillas, carbón vegetal, pellets y briquetas, bioetanol, biometanol, metilester, dimetilester, aceites piroleñosos, biogás, gas obtenido por gasificación y biohidrogeno, licor negro. Todos estos usos de biomasa suponen una alternativa de los combustibles fósiles (derivados del petróleo, carbón, gas natural) no obstante su utilización no se ha generado por diversas razones:

Falta de voluntad política, a nivel internacional Inercia del sistema energético convencional Infraestructuras poco desarrolladas Se requiere fuertes inversiones en instalaciones Escasa inversión en investigación y desarrollo

La biomasa forestal es susceptible para ser aprovechada de forma industrial parte de ella se utiliza como materia prima para su transformación, (madera, corcho, pasta de celulosa, etc.).Otra como biocombustible .generalmente la extracción de esta biomasa de los montes se denomina aprovechamiento forestal. De la biomasa extraída en el aprovechamiento que llega a la industria una parte se utiliza para obtener bienes manufacturados y la sobrante son residuos forestales.

Biomasa forestal.

Aprovechamiento forestal

*biomasa maderable *industria de aserrado

*corcho *industria de tableros y pasta

*resina *residuos generados

*esparto

*otro

Existen dos clases de industrias forestales: industria de primera transformación e industria de segunda transformación. La primera obtenemos industrias de aserrado, tableros de la cual obtenemos pedazos pequeños de madera, virutas, serrín.

De la industria de segunda transformación obtenemos para muebles, construcción, papelera, de la cual salen pedazos pequeños de madera, virutas, serrín.

Gráfica:

Cadena de aprovechamiento de los productos forestales

Operaciones industria de industria de segunda

Aprovechamiento forestal primera transformación transformación

*claras y clareos *industria de aserrado *industria de mueble

*podas *industria de tableros *construcción

*selección de rebrotes *industria papelera

*aperturas de vías y cortafuego

Biomasa extraída Residuos forestales

Material heterogéneo pedazos pequeños de madera pedazos de madera

Virutas Virutas

Serrín Serrín

LA BIOMASA FORESTAL DESTINADA A LA OBTENCION DE ENERGIA SE UTILIZA DE DOS FORMAS DIFERENTE: LEÑAS Y ASTILLAS

Leñas Astillas

*acículas

*Son pedazos *corteza *Son trozos pequeños

*En grandes dimensiones *fabricación de subproductos *Dimensiones de pocos cen

*Forma cilíndrica o prisma- Madereros *Tiras delgadas

Tica original *hojas

En el caso de la extracción de la biomasa para uso energético debemos diferenciar distintas situaciones:

Aprovechamiento forestal convencional Plantaciones energéticas Infraestructuras forestales Recogido de restos de catastróficos

1 APROBECHAMIENTO FORESTAL CONBENCIONAL:

Denominamos aprovechamiento forestal al conjunto de operaciones destinadas a la extracción de la biomasa del monte. En los aprovechamientos convencionales el

objetivo principal es la extracción de madera para la industria .en este caso solo los residuos de tala, desrame y despunte son utilizadas como biomasa energética.

2 PLANTACIONES ENERGETICAS:

Son aprovechamientos de plantaciones específicamente destinadas para la obtención de energía .normalmente se emplean especies de crecimiento rápidos con turnos cortos en zonas marginales donde no es adecuado otro destino para la biomasa producida .las especies más utilizadas para este tipo de plantaciones en áreas mediterráneas son: chopos, sauces, eucalipto, rebinas, acacias y especies C4forestales.

3 LIMPIEZA DE MONTE BAJO

Son operaciones de eliminación de matorral bajo en zona donde la elevada densidad provoca un riesgo elevado de incendios en las épocas secas.

El desbroce puede realizarse de forma manual o con desbrozadoras acopladas a tractores agrícolas

4 INFRAESTRUCTURAS FORESTALES:

Son obras de accesibilidad, cortafuegos, pistas de aterrizajes para aviones de extinción etc. Estas infraestructuras requieren la eliminación de la cubierta vegetal

5 RECOGIDA DE RESTOS CATASTROFES

Los incendios forestales y las inundaciones suponen una destrucción del medio natural que deja biomasa residual que en la mayoría de las ocasiones debe ser retirada dado que supone un obstáculo a la regeneración natural o a las operaciones de repoblación posteriores.

La eliminación de estos residuos se realiza generalmente con bulldozar.Esta máquina consiste en un tractor con tren rodaje de cadenas que disponen en la parte delantera de una hoja embajadora que permite el amontonamiento de los materiales .estos serán astillados o empacados para el transporte.Situaciones de la

extracción de biomasa para uso energético

APROBECHAMIENTO FORESTAL

CONBENCIONAL

PLANTACIONES ENERGETICAS

Los equipos más adaptados para la realización de los residuos son las rastilladoras, leñadoras y empacadoras

Astilladoras: son máquinas que trituran la biomasa residual en fragmentos de pocos centímetros se clasifican en rastilladoras fijas, transportables y móviles.

Leñadoras: las compones listones de maderas con elevadas secciones las cuales debe ser reducida para almacenarse, facilitar su secado y posteriormente poder ser utilizada en calderas. Las leñadoras de clasifican en leñadoras de cuñas y leñadoras fijas.

Empacadoras: son máquinas que comprimen residuos formando pacas de alta densidad.

EQUIPOS PARA LA ADAPTACION DE LOS RESIDUOS

RECOGIDA DE RESTOS

CATASTROFES

INFRAESTRUCTURAS FORESTALES:

LIMPIEZA DE MONTE BAJO

En general una eficiente extracción de los residuos forestales ira ligada a una organización de la maquinaria que debe hacer el trabajo buscando las técnicas que resulten más económicas para obtener el máximo margen posible en el aprovechamiento forestal, en la operaciones de extracción de la biomasa forestal residual podemos diferenciar cuatro zonas de trabajo y cuatro tipos de operaciones principales: las zonas de trabajo son:

Parcela forestal Vía de saca Pista forestal Industria o planta energética

Las operaciones principales son:

Tala y procesado Extracción de residuos a la pista forestal Astillado o empacado Transporte

A continuación presentaremos posibles variables de organización de maquinaria:

ASTILLADORAS EMPACADORASLEÑADORAS

*ASTILLADORAS FIJAS

*ASTILLADORAS TRANSPORTABLES

*ASTILLADORAS MOVILES

*MAQUINAS COMPRIMIDA DE

RESIDUOS

*LEÑADORAS DE CUÑA FIJA

*LEÑADORAS DE CUÑA MOVIL

Variante A: organización de la maquinaria en cortas finales y claras en terrenos llanos y accesibles. Variante B: organización de la maquinaria en cortas finales y claras en terrenos llanos y accesibles (MEDIANTE ASTILLA) Variante c: organización de la maquinaria en clareos en terrenos llanos y accesibles. Variante d: organización de la maquinaria en clareos en terrenos de pendiente. Variante e: organización de la maquinaria en plantaciones energéticas. Variante f: organización de la maquinaria mediante empacadoras. (Primera opción) Variante g: organización de la maquinaria mediante empacadoras. (Segunda opción) Variante h: sistema de desbroce, limpieza de monte bajo.

Un reto técnico serán determinado cual a las variantes descritas anteriormente se adapta mejor a las condiciones del medio particulares en cada zona .los resultados de cada una de ellas dependerá del suelo ,orografía, tipo de vegetación ,especie, diámetro de árboles, altura de matorral ,estructuras viales forestales.

Hay que saber cómo extraer la biomasa del árbol, tenemos dos formas:

1 Dividida en tres partes: Primero 5 cm cuando el tronco tiene un diámetro mayor a 48 cm. Siguiente parte del tronco con longitud máxima de 19 m, si el diámetro

menor supera los 15 cm. El resto es destinado a uso energético

2 Dividida en 4 partes: Primero 5 m, cando el tronco tiene un diámetro de mayor a 48 cm, esta es

la parte de mayor calidad, sin presencia de ramas. Siguiente parte del tronco con una longitud de 19m si el diámetro menor

supera los 15 cm. Siguiente parte del tronco con una longitud máxima de 5 m si el diámetro

menor si supera 15 cm. Los despuntes y las ramas más gruesas supones la biomasa residual con

destino energético.

(fig. 1)

Fig. 1

Astillado para astillado para

Energía energía

19 m de biomasa 19m de biomas

Maderable maderable

(D min 15 cm)

5m de biomasa 5 de biomasa

(D 48 cm)Sistema A Sistema B

El mayor impacto que tienen los sistemas de extracción de biomasa forestal tanto la de aprovechamiento industrial como de

residuos

Es la erosión del suelo .el tráfico de la maquinaria sobre el terreno provoca compactación y esfuerzos de tracción que dificultan el arraigo posterior de las plantas y proporcionan la perdida de suelo , por otra parte la masa forestal que permanece aporta la materia orgánica necesaria para la sustentación de la fertilidad del suelo y el mantenimiento de su parte biótica, la masa que queda por otra parte la masa que queda favorecida al eliminar competencias, existe mayor luminosidad, creciendo con mayor vigor y calidad. También la limpieza de monte y la creación de infraestructuras, que son fuentes de residuos forestales son operaciones necesarias para un adecuado mantenimiento del monte: prevención y extinción de incendios, control de poblaciones y accesibilidad del mismo.

Los beneficios ambientales en el aprovechamiento de la biomasa como fuente de energía ofrecen un amplio rango de beneficios ambientales, como son:Efecto invernaderoLa producción de energía obtenida a partir de materiales de origen fósil en su mayor parte, está asociada a la liberación de una gran cantidad de emisiones cuya acción tiene múltiples he importantes efectos negativos sobre los ecosistemas y para los que, como ocurre con elCO2 y los residuos de las centrales nucleares, no existen soluciones para su tratamiento y eliminación. Es por esto, que una mayor implantación de las energías renovables se presente como un elemento imprescindible para mejorar la independencia de los combustibles tradicionales y evitar así los tan indeseables efectos insostenibles que producen sobre el medioambiente.

La biomasa como medio para la generación de energía juega aquí un papel muy importante ya que puede intervenir directamente no sólo en el control sino también en la disminución de la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera por el sector energético, siendo el sumidero sobre el que el hombre puede actuar con mayor facilidad..Cambio climáticoEl proceso fundamental que explica el calentamiento de la superficie terrestre es el llamado efecto invernadero. El cual consiste en la acumulación de calor en las capas bajas de la atmósfera por la intervención de los denominados “gases de efecto invernadero”Estos gases tienen la capacidad de ser casi transparentes para la radiación de onda corta que llega del sol, pero opacos para la radiación de onda larga emitida desde la Tierra.La lluvia ácidaLa biomasa tiene contenidos en azufre prácticamente nulos, generalmente inferiores al0,1%. Por este motivo, las emisiones de dióxido de azufre, que junto con las de óxidos de nitrógeno son las causantes de la lluvia ácida, son mínimas en los procesos de transformación de biomasa forestal en energía.Los incendios forestalesEn el sur de Europa, los incendios forestales amenazan gravemente su sostenibilidad.Durante el año 2005 sólo en Portugal ardieron cerca de 250.000 ha y en el conjunto de los países del sur de Europa 500.000 ha.El progresivo abandono de las actividades agresivo pastorales que se ha producido en la última mitad del siglo XX debido al éxodo rural ha provocado un incremento de la biomasa en los ecosistemas que los hace fácilmente combustibles. Parte de esta biomasa se puede utilizar para la generación de energía, reduciendo el riesgo de incendios forestales.Control de plagasEl abandono de residuos forestales en el monte puede favorecer la aparición de plagas que verían limitada su actividad con el aprovechamiento energético de los mismos.La erosión y la deforestaciónEl aprovechamiento de biomasa sin explotar y el establecimiento de plantaciones y cultivos energéticos pueden paliar el problema de la desertización que se está produciendo en el surde Europa. En particular, los cultivos perennes, pueden ayudar a prevenir problemas de erosión al reducir el impacto de la lluvia y el transporte de sedimentos.Por otro lado, las tierras deforestadas se pueden rehabilitar como plantaciones bioenergéticas.Hábitat silvestreLos cultivos energéticos pueden ser hábitat de todo tipo de vida silvestre, potenciando la capacidad de refugio para distintas especies y sirviendo de complemento como elemento diversificado del hábitat para otros tipos de ecosistemas.

2.5 Conclusión:

Me parece muy interesante el tema sobre cómo aprovechar residuos forestales para convertirlos en energéticos, ya que con estos residuos que obtenemos podemos hacer grandes cosas como convertirlos en biocombustibles para nuestro uso diario como: el gas natural, carbón, leñas, aserrín, papel, virutas, entre otros más, que son muy útiles y que utilizamos.

Pero a su vez hay que tener en cuenta que realizar esto afecta primordialmente al suelo, por esto deberían realizar más estudios de investigación para que esto sea mejorado y no destruirlo y también tomar en cuenta que este proceso no tiene mucha ayuda y no le toman mucha importancia ya sea en el ámbito, políticos a nivel internacional o por falta de economía.

Pero a su vez los beneficios económicos que nos proporcionan son buenos ya que el empleo de la biomasa como energía renovable se plantea como una alternativa a la utilización de los combustibles tradicionales, lo que se traduce en una reducción de la dependencia energética de otros países, incremento de la sostenibilidad y la estimulación del crecimiento y el empleo. Asimismo podría producirse una presión a la baja en el precio del petróleo como consecuencia de la menor demanda de crudo.

Beneficios ambientales

Efecto invernadero

Control de plagas

Cambio climático

La erosión y deforestación

Incendios forestales

Lluvia acida y habitad silvestre

También para nuestro medio ambiente como control de plagas, incendios forestales, deforestación, efecto invernadero, etc.

2.6 Glosario:

Coníferas: pl.BOT. Clase de plantas fanerógamas gimnospermas, árboles o arbustos resinosos, de hojas persistentes. Las flores femeninas están formadas por un estróbilo de carpelos escamosos imbricados; cuando los óvulos han madurado se hacen leñosas o carnosas, formando una fructificación cónica o redonda.

Arraigo:m. Fijación firme y duradera

Compactación: En geología, aglomeración y aplastamiento de las moléculas del suelo que disminuye los huecos ocupados por el aire.

Biomasa: es la materia orgánica no fosilizada originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado utilizable como fuente de energía y otros usos industriales.

Transformaciones: Cambio de forma que sufre una cosa.

Gasóleo: s. m. Producto líquido, mezcla de hidrocarburos que contienen de 13 a 25 átomos de carbono, que se saca del petróleo crudo por destilación fraccionada y que sirve como combustible de motores diesel.

Acículas: es el término empleado en Botánica para designar aguijones finos y delicados que no son hirientes. Por extensión, los órganos aciculares son aquellos con forma larga y fina, muy especialmente las hojas de los pinos, a las que se llama simplemente

Extracción: En química, la extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interface. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a una temperatura determinada, es constante

Dimensiones: la dimensión de un espacio u objeto se define informalmente como el número mínimo de coordenadas necesarias para especificar cualquier punto de ella.

Erosión: Alteración de la superficie de la Tierra por la acción de agentes externos, como las lluvias, el viento o las olas del mar: la erosión eólica consiste en el lento desgaste de las rocas debido a la acción continua del viento y los materiales que transporta; la erosión fluvial es mayor cuanto mayor sea la fuerza del curso de agua.

Clareos: Zona o espacio despejado de maleza

Orografías: puede referirse tanto a las elevaciones que puedan existir en una zona en particular (región, país, etc.)

Orografías: v. tr. Limpiar algo de hojas o ramas secas

2.7 Lista de sinónimos y antónimos:

ConíferasArraigoCompactaciónBiomasatransformacionesGasóleoAcículasExtracciónDimensionesErosiónClareosOrografías

2.8 Referencias bibliográficas:

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an energy recourse

LEÑAS

ASTILLAS RECOGIDAS

EMPACADORAS

MAQUINARIAS

EMPRESA DE RECOLECTOR DE RESIDUOS

PROCESO DE RECOLECCION