Tema Secado

Situacin Forestal Luis Acua Rello [email protected]

CURSO DE TECNOLOGA DE LA MADERA Y

PRODUCTOS FORESTALES

ESTADO DEL ARTE DEL SECADO DE LA MADERA

EN EUROPA

ESTADO DEL ARTE DEL SECADO DE LA

MADERA EN EUROPA

Marta Conde Garca

Juan I. Fernndez-Golfn Seco

MANUAL TECNICO DE SECADO DE MADERAS

EVOLUCIN DE LA TECNOLOGA

Secado al aire, mayoritario en el Sur

Creciente inters por el secado artificial

Desde verde (control prdidas)

Con regulacin sofisticada (minimizar prdidas)

Multiplicidad de mtodos

La operacin de secado configura la

organizacin de la empresa


CLASIFICACIN DE LAS TECNOLOGAS

Secado a presin atmosfrica

Por conveccin

A temperatura media (100C)

Con vapor sobrecalentado

Por conduccin: prensas

Por radiacin: UV, solar

Por agitacin molecular (RF, Induccin, Microondas)

Secado al vaco


SECADO A PRESIN ATMOSFRICA


SECADO EN CMARA POR CONVECCIN

Tradicionales a temperatura media (

Secaderos tradicionales con caldera


Secaderos tradicionales con caldera

Potencia calorfica instalada necesaria en el secadero (en Kcal/h m3)

Humedad inicial

>30%

Secaderos tradicionales por conveccin


Secaderos por conveccin


Turbinas axiales de 800-900 mm Caudal normal de 30.000 m3/h

Reversibles

Aluminio

Motores IP 55H, normalmente de

3 kW

Cuerpo aluminio y eje acero

inoxidable

Variadores de frecuencia


Valores normales para la ventilacin:

Potencia unitaria: 0,24-0,30 kW/m3

Caudal unitario: 2400-3000 m3/h/m3

Nmero de ventiladores: 6-8 (100 m3)

Dimetro de turbinas: 800-900mm

Velocidad del aire:

Frondosas: 1,5-3,0 m/s

Conferas: 3,0-6,0 m/s


Secaderos por conveccinControl humedad relativa

Sondas de humedad de equilibrio

Psicrmetros electrnicosMto

do

s


Termmetros analgicos

Pirmetros digitales

Termorresistencias Pt100

Mto

do

s

Termopares

Secaderos por conveccinControl de la temperatura


Secaderos por conveccinEquipos de regulacin y control


Secaderos de conveccin con quemadores

Fuego directo=> Gases de combustin en contacto directo con madera

Fuego indirecto=>Combustin producida en hogar independiente

Combustibles:

Gas (natural, propano)

Gas-oil o fuel

..


Secaderos de conveccin con quemadores Fuego indirecto


Secaderos de conveccin con bomba de calor

(HPD)

Se trata de un circuito clsico de aire acondicionado

diseado especficamente para este uso, teniendo

en cuenta:

Riesgos de corrosiones

Energa demandada

Salto trmico dentro/fuera


Aire hmedo y fro

Madera

Aire caliente y seco

Humedad

Aire seco y fro

Aire caliente y

seco

-Circuito cerrado

-Alta eficiencia trmica

-Elevada duracin

EVAPORADOR

O B. FRA

C

CONDENSADOR

O B. CALIENTE

Condensados

20

EQUIPOS HPD TRADICIONALES


Habitualmente la BC

se usa para:

Control de humedad

Recuperar el calor


Madera

Aire seco y caliente

Humedad

EVAPORADOR

O B. FRA

C

CONDENSADOR

O B. CALIENTE

Aire hmedo y fro

Batera caliente

Aire/agua

QUEMADOR

B

Batera fra

aire/agua

P Agua

condensada

Contador

agua

Aire seco y fro

Aire seco y fro

Aire seco y

caliente

Q8

Q4

Q1

Q9

Q6

Q3Q2

W

Q11

Q5Q7

Q10

Q8

Q4

Q1

Q9

Q6

Q3Q2

W

Q11

Q5Q7

Q10

Circuito

refrigerante

CIRCUITO

C/REFRIGERANTE

CIRCUITO DE

AGUA

22NUEVA TECNOLOGA HPD

Q4+Q1+W=Q2

Q2-Q3=Q4

Q11+Q3+Q5=Q6

Q6=Q7+Q8

Q8=Q1+Q9

Q9+Q10=Q11

Q1+W=Q3

Q3+Q5+Q10=Q1+Q7

Circuito de agua

Secaderos de conveccin

con bomba de calor

Elevada eficiencia energtica

Conferas: 0,64-0,73 kWh/l (1,1-1,2)

Frondosas: 1-1,3 kWh/l (1,4-1,5)

Elevada calidad de secado

Madera de color claro

Duracin similar (maderas moderadamente permeables)

DESVENTAJAS

Duracin ms larga en maderas altamente permeables

VENTAJAS respecto secado tradicional con calderas

Dependencia de la energa elctrica, mantenimiento


Secaderos de conveccin ACT 90/60

Modificacin del sistema AT

Fases del proceso

Fase inicial de vaporizado a baja presin (2 h)

Secado a Ts=85-90C y Th=60C

Vaporizado final (4 h)

Exige 20.000 kcal/h.m3

Velocidad de aire de 4-5 m/s

Adecuado slo para madera muy permeables

Duracin de 5 das para 50 mm desde verde


Secaderos de conveccin a Alta Temperatura

Temperatura de secado: 105-130C

Slo aplicables a determinadas maderas

Dos mtodos:

Secado a alta temperatura (Th

Secaderos de conveccin a Alta Temperatura

Condicionantes de calidad:

Bajo contenido en resina

Nudos muertos

Humedad inicial (verde)

Espesor (

MTODO 120/70 SOBRE P. RADIATA

(Chile)

Ventiladores a 7-8 m/s cambiando c/2 horas

Calentamiento en 4-6 h

Pesos de 900 kg/m2

Duracin 17-18 horas+5-6 acondicionado

Produccin (100 m3): 4.000 m3/mes


COMPARACIN DE MTODOS CON

P.RADIATA de 40 mm (Chile)

Secado tradicional

Temperatura seca de 90C

4-5 das (segn poca)

Secado 90/60

Temperatura seca de 90C y hmeda de 60C

27 horas+5 horas de acondicionado

Secado 120/70 (AT)

Temperatura seca de 120C y hmeda de 70C

17-18 horas+5-6 h de acondicionado

4-5 das

32 horas

24 horas


Pressure

Pressure

Heating plate

Tray

TimberFeeding

Esquema de una planta de secado con una prensa

multiplatos provista de sistema de alimentacin

Secado en prensa Aplicable a maderas homogneas (conferas) o frondosas de

porosidad difusa (p.e. Haya)

Recomendable hacer uso de

piezas de limitada longitud ya que

el flujo de vapor predominante es

el axial

El uso de platos de prensa

ligeramente rayados permite un

escape continuo del vapor de agua

(flujo transversal)

Es conveniente establecer cortos

periodos de descompresin para

permitir la relajacin de tensiones

y la contraccin de las piezas de

madera

La presin ms recomendable

vara entre 0,3 y 0,8 MPa (evitando

compresin superficial). Hitwood

hace uso de 0,2 a 0,5 Mpa.

SECADEROS EN CMARA

POR CONDUCCIN


El calentamiento se consigue por el impacto de ondas

electromagnticas de caractersticas diversas generadas en

fuentes apropiadas

Radiacin trmica

Secado Solar

Secado mediante Lmparas UV (Slo chapas)

Radiacin solar

SECADEROS EN CMARA

POR RADIACIN


Por Induccin electrosttica (Radio Frecuencia)

Por Induccin magntica

Por accin de las microondas

SECADO POR AGITACIN

MOLECULAR


La Induccin electrosttica, la Induccin magntica y las Microondas se

generan de forma distinta pero los efectos sobre la materia son similares.

Molculas de agua (DIPOLOS)

dispuestas al azar

Las molculas de agua se

ordenan siguiendo la

direccin de las lineas de

fuerza o microondas que

atraviesan el cuerpo.

Las molculas de agua giran a

gran velocidad (hasta 2 millones

por segundo) siguiendo las

vibraciones de la onda (o el

campo elctrico o magntico),

producindose calor en el cuerpo

(agitacin molecular).

Efecto de la agitacin molecular:


Cold electrode

Cold electrode

Hot electrode

La madera hmeda es colocada como dielctrico en un condensador

plano acoplado a un circuito elctrico de CA de alta frecuencia.

El calor se genera por agitacin molecular (orientacin dipolar) que se

produce al orientarse los dipolos en la direccin de las lneas de fuerza

un campo elctrico de sentido variable a muy alta frecuencia

Se suele usar en combinacin con el secado al vaco

Secado por Induccin

electrosttica (Radio Frecuencia)


La madera hmeda es colocada en el interior de un solenoide por el que

circula una CA de muy alta frecuencia.

El calor se genera por la agitacin molecular (orientacin dipolar) que

se produce al orientarse los dipolos en la direccin de las lneas de

fuerza de un campo magntico de sentido variable a muy alta frecuencia

Mtodo en desuso por sus altos consumos elctricos

Secado por Induccin

Magntica


La madera hmeda es atravesada por ondas electromagnticas

generadas por un magnetrn en el campo de las microondas

El calor se genera por la agitacin molecular (orientacin dipolar)

que se produce al orientarse los dipolos en la direccin de las

ondas electromagnticas

Menor uniformidad en el calentamiento que con los mtodos de

Induccin por distribucin menos homognea de las ondas

Magnetrn

Paredes impermeables

a las ondas

Ventilador

Plato giratorio para

homogenizar

distribucin ondas

Puerta estanca a las

ondas

Secado por Microondas


SECADO AL VACO


2. Transmisin contnua del calor en condiciones de vaco

(= Secado al vaco con vapor sobrecalentado; pAbs = 100...250

mbar). Debe existir suficiente vapor de agua para asegurar la

transmisin de calor por conveccin al alta velocidad (vsteam

20-30 m/s) = Secado al vaco continuo

Microondas El generador de microondas (Magnetrn) debe estar integrado dentro de la vasija. La transmisin de calor es continua y la

presin debe ser tan baja como sea posible. = Secado al vaco

continuo

Convectivo 1.Perodos intermitentes de calentamiento bajo presin normal y de secado secado bajo vaco. = Secado al vaco

discontinuo

Conductivo Por contacto directo de la madera con los platos calefactores

(en vez de rastreles). La presin se mantiene constante y tan

baja como sea posible. = Secado al vaco continuo (platos)

Induccin Los electrodos caliente/fro deben estar integrados en la vasija.

electrosttica La transmisin de calor es continua y la presin debe ser tan

baja como sea posible. = Secado al vaco continuo

Secado al vaco: tecnologas

disponibles

Tecnologa ms

comn hoy en da

Secado al vaco con vapor sobrecalentado

Tecnologa

emergente

Secado al vaco continuo por RF


Secado al vaco: tecnologas disponibles

1,5-2,2 kWh/kgCapacidad < 30 m3

Cuidadoso manejo de

los platos

calefactores

Vaco contnuo con platos y presin


Cooling water

Vapour exhaust

to vacuum pump

Condensate pipe

Insulated pres-sure vessel

Heating medium

Insulated front door

Fan

Vacuum pump

Coolingwater

Condensate bin( volume mea-surement)

internal conden-sation device

Circulationpump

Motor valve

ControllingComputer

Sen-sors

VAK-09 e/ JBR

Circu-lationpump

Control panel(connected tomeasuring sen-sors, regulationunits, pumpsand controllingcomputer)

Coolingdevice

Vasija de presin, puerta

de acceso y vagonetas)

Sistema de calentamiento

(radiadores y caldera)

Sistema de circulacin del

vapor (ventiladores): 20-40

m/s

Condensador, bomba(s)

de vaco

Elementos auxiliares

(deflectores, tanque de

condensados, ..)

Sensores, reguladores y

sistema de control (PC)

Secado al vaco con vapor sobrecalentado. Equipos

similares

caractersticas en

todos los fabricantes

(IWT, Hildebrand,..)


Vasijas prismticas o cilndricas dimetro de

tambor de 4-6 m y longitud de hasta 30 m.

Volmenes tiles de hasta 230 m3

Secado al vaco con vapor sobrecalentado. Detalles de plantas


Steam-conden-ser

Vacuum-pump

Radiofre-quency-generator

Hot electrode

Cold electrodeGround

Calentamiento de la madera hmeda por

agitacin molecular (campo elctrico)

La madera hmeda acta como un

material dielctrico

Poder de absorcin del material

Esquema de un secadero RF/V

Cold electrode

Cold electrode

Hot electrode

P [W/cm] Potencia por unidad volumen

f [Hz] Frecuencia

E [V/cm] Campo elctrico

[-] Factor disipacin madera

Secado al vaco continuo con Radio frecuencia (RF/V)

312''2 W/cm10Ef0,556 P


Secado al vaco continuo con Radio frecuencia (RF/V):detalle de planta

HeatWave 5.20

Capacidad de 5 m3 netos

Potencia RF de 20 kW

Ventajas

Duracin muy reducida

Permite secado de madera muy gruesa

Calidad de secado muy buena

Apilado sin rastreles

Desventajas

Limitado a maderas altamente permeables

Inversin elevada

Altos costes energticos (electricidad)

Baja eficiencia del generador-RF ( = 0,55..0,65)

Vida limitada del tubo RF (aprox.4000 - 8000 h)Situacin Forestal Luis Acua Rello [email protected]

SECADO AL VACO

Resumen

INDICACIN GENERAL:

Frondosas duras o dfciles y de alto valor

Conferas desde 60 mm de espesor (viguera)

CALIDAD DE SECADO ELEVADA PERO SECADEROS

MUY COMPLEJOS Y COSTOSOS. TECNOLOGA

EMERGENTE


RESUMEN FINAL

LA TECNOLOGA MS USADA EN EUROPA ES EL SECADO TRADICIONAL CONVECTIVO EN CMARA A TEMPERATURA MEDIA (

LNEAS DE INVESTIGACIN

DISEO DE TCNICAS DE EVALUACIN Y

MEJORA DE LA CALIDAD DEL SECADO

MODELIZACION DEL PROCESO

DISEO DE NUEVOS MTODOS DE

MEDICIN DE LA HUMEDAD DE LA MADERA


Muchas gracias


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