Tema Secado
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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
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ESTADO DEL ARTE DEL SECADO DE LA
MADERA EN EUROPA
Marta Conde Garca
Juan I. Fernndez-Golfn Seco
MANUAL TECNICO DE SECADO DE MADERAS
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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
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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
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SECADO A PRESIN ATMOSFRICA
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SECADO EN CMARA POR CONVECCIN
Tradicionales a temperatura media (
-
Secaderos tradicionales con caldera
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Secaderos tradicionales con caldera
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Secaderos tradicionales con caldera
Potencia calorfica instalada necesaria en el secadero (en Kcal/h m3)
Humedad inicial
>30%
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Secaderos tradicionales por conveccin
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Secaderos por conveccin
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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
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Secaderos por conveccin
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
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Secaderos por conveccin
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Secaderos por conveccinControl humedad relativa
Sondas de humedad de equilibrio
Psicrmetros electrnicosMto
do
s
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Termmetros analgicos
Pirmetros digitales
Termorresistencias Pt100
Mto
do
s
Termopares
Secaderos por conveccinControl de la temperatura
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Secaderos por conveccinEquipos de regulacin y control
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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
..
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Secaderos de conveccin con quemadores Fuego indirecto
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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
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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
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Secaderos de conveccin con bomba de calor
Habitualmente la BC
se usa para:
Control de humedad
Recuperar el calor
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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
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Secaderos de conveccin con bomba de calor
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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
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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
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Secaderos de conveccin a Alta Temperatura
Temperatura de secado: 105-130C
Slo aplicables a determinadas maderas
Dos mtodos:
Secado a alta temperatura (Th
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Secaderos de conveccin a Alta Temperatura
Condicionantes de calidad:
Bajo contenido en resina
Nudos muertos
Humedad inicial (verde)
Espesor (
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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
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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
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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
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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
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Por Induccin electrosttica (Radio Frecuencia)
Por Induccin magntica
Por accin de las microondas
SECADO POR AGITACIN
MOLECULAR
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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:
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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)
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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
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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
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SECADO AL VACO
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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
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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
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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,..)
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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
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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
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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]
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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
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RESUMEN FINAL
LA TECNOLOGA MS USADA EN EUROPA ES EL SECADO TRADICIONAL CONVECTIVO EN CMARA A TEMPERATURA MEDIA (
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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
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Muchas gracias
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