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RECOPILACION DE AN1 ECEDENTES TECNICOS y ECONOMICOS: EN LA PRODUCCION DE ASTILLAS DE MADERA CONCEPCION - CHILE Febrero 1989 PROPIEDAD INTELECTUAL: REGISTRO N9 72180 "Se autoriza la reproducción de la Información contenida en este documento. sIempre y luenle a CORFO·INFOR" cuando se clle como INDICE: ". ag ' . lr~a 1. - :NTRODUCC ION . 2.- ASTILLAS . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.1 Consideraciones Generales . . . • . . . . • . . . . . . . . ... .... 2 :'.2 Definiciones . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . ¿ . . . . .. .. . . .. .. .. . . .. . . . .. . . . . . . . .. 4 2.4 Proceso de Astillado en la Industria ••........... 5 3.- ASTILLADORES ..•.•...........•.•.••••.•.•.........•... 8 3.1 Características Técnicas......................... 9 3.2 Tipos de Astilladores . • . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . • 10 3.3 Criterios para la Selección de un Astillador ..... 20 4.- CALIDAD GENERAL DE ASTILLAS . . . . . • . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 Caracterización General ·1.1 l1ej(11·.1" ,ell l., C.llid.HI (]r. 1...,,,, I\"till.l~ 4.2 Heterogeneidad de las Propiedades en relaciórl la Pureza de l~s 24 ~ Astillas 4.3 Calidad de las Astillas para uso 29 Industria~ 5.- ALMACENAMIENTO DE ASTILLAS ...................................................... 35 37 5.1 Análisis de Parámetros que afectan a las Astillas Apiladas 38 5.2 Deterioro de las Astillas almacenadas al F.xterior. !'6 6.- MEDICION DE ASTILLAS................................. 55 6.1 Medición en Volumen.............................. 56 6.2 Medición en P e s o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 7. - TRANSPORTF. . . • • • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Par; lna . 62 .. .. . . . .. .. . .. . 70 7.1 Transporte Externo . . .. . .. . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . 7.2 Transporte Interno . . . . . . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. 8.- ANTECEDENTES ECONOMICOS 8.1 Costos de Producción de Astillas . . í3 BIBLIOGRAF"IA . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 ANEXOS . . . . • . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . 109 1.- Modelos de 110 Astilladores ..••.....•..••.•.......... INDICE DE FIGURAS 1~ F~qura 1. Tl;cnicliS rll": I\:-.tillñrio Figura 2• Astillador de Tambor C'. . l::1Ura 3. Astillador de Platos Troncocónicos . fiyura 4. Astillador de Aleta . FL=1ur-a 5. Aserrador - Astillador . "'iqCJra 6. Canteadora - Astillador ..........•........ ~iqura 7. Clasificador de Astillas F; 8. Etaurls ", r~qllinos u ~'a ::' i .;11 .... 1 [).,r;:¡ ~l ql"'~ ...................... . i0r:vni 'nrr) Humedad de Astillas Apiladas "'i'.lura 11. pérdida de Madera durante el de ::- i ,jll r-.~ 1?. ~ucaliptus f'i",~ño '\ ;;. i 11:..,,-. . d .. A e .~ 23 29 Almac~namiento de Pila CirC'J1"lr' ("'~rr¡"I"; c; , 41 Globulus •................... ("lmr"ctación <i:, - 1 A._ p;,r" mejorar' calir\'ld rle asti.llas.. 10. ~i.;u:a '1, -1 o" I\~;r.ill;;:; cnmn ~5 , e O. ":f)n secuencia de la Distancia del Transoorte Co~pactaci6n Media después de 675 km 1e Transporte en Vagones de Ferrocarril Fi gu ra 15. figura 16. Métodos de Carga y Descarqa dA Astillas '" Unidades de Comercializaci6n Internaciona les de Astillas ...•...•................... 58 1. INTRODUCCION El crecimiento sostenido que ha el ~ostrado 3eC(2~ forestal de nuestro país ha llevado a preocuparse, entre otros ~~ chos aspectos, por el aprovechamiento de los subprocuctos ger.erados por él y de este modo, optimizar la utilización jei ~ec~rso boscoso y por ende su rentabilidad. Una buena forma de aprovechar los ~ejo fo~estal, ~esid~os ~a explotación y de la industria de aserrad: de la ma dera. ha resultado ser la producción de partículas de maño. de_ ~omúnmente peque~~ :2- denominadas astillas o chips. Tradicionalmente las astillas se han comercializado en el país como materia prima para las plantas oeJel, celuloss y industria de tableros aglomerados y como combustible ~a!deras. 00 de A ello se agrega últim~mente ~ar2 la exportación de este :i- de productos principalmente con destino a Euroaa. El presente documento "Recopilación de antecedentes técnicos y económicos en la producción de astillas de madera". pretende servir de apoyo al manejo, producción y de este producto. comercialización - 2 - 2. ASTILLAS 2.1 Consideraciones generales La organización de la producción de astillas como s~ industria aut6noma o como un complemento del aserradero, ~rolla por dos motivos: A) ~educidos una desa- la utilización de trozos con diámetros o con defectos que los desclasifican para el aserrío e para la elaboración de chapas; B) el aprovechamiento de ,esiduos del aserrío (lampazos, cantos, despuntes). Cuando se trata de un aserradero importante, con un ele vado consumo de trozos, el aprovechamiento adicional, resultante ~uma im- todos los de la oroducci6n de astillas, constituye un elemento de portancia desde el punto de vista económico. La principal aplícación de las astillas ;:'3 íses donde se produce es ~esde en la fabricación de pulpas celulósicas. 10 hasta 30 mm de largo y los porcentajes admitidos "?n di~erentes i..as dimensiones varía con la industria destinataria o consu midora. 2.2 Definicione~ Astillas (chips) definidas en la Normu AST~ c:>mo "pequeñas piezas de madera picadas a partir de herramientas cortantes com:> un astillador de la U:1 ~ ~sc4 lE-~lo. in~ust~~~ ra o producidas por trituradores mecánicos, molinos de etc. En general .las astillas se sacan de - 78 po:" ~apel~- ma,tillo, un trozo de maje ra y no de residuos". Para Tuset y Durán (1979), son fracciones de madera s~, ~edian preparan para tamaño uniforme producidas por cortes semejantes entre te máquinas diseñadas para este proceso. Se d~ - 3 - usos específicos tales como: pulpa, agl~mera tableros de fibra y dos. Las .1sri11.,,; pueden ser de diferentes tipos, citán- dese a continuación los más importantes para el tema en cuestión: al Astillas (silvers, splintersJ, Tuset y Durán las definen partículas qu~ presentan caras cuadradas o apróximadas :igura y un espesor que es aproximadamente 1/4 del como a esa largo. Se emplea un corte intermedio entre transversal y longitudinal a las fibras de la madera. La norma ASTM-D-1554-78 las definen como partículas de sección cuadrada o rectangular, con su longitud paralela al grano o fi bra de la madera, de un tamaño a lo menos cuatro veces su esp~ s~r. b) Hojuelas (flaker, parallel chips) según Tuset y Durán 1979) son partículas preparadas mediante cortes paralelos a la direc:::i~n de la fibra, que en el largo y en el ancho pueden ser milares a las astillas pero su espesor es menor que é~tas repequ~ lación de 1 a 30 con el largo ). Para ASTM D 1554-78, son ñas partículas de madera de dimensiones predeterminadas si- produ- cidas por equipos especializados de varios tipos como u~a ción primaria, con la acción dirección de las fibras (radial, de cortes la tangencial o en ángulo intermedio), pro- esencialme~te lisa duciendo una partícula de espesor uniforme, y con en :un- la dirección de las fibras en el mismo plano de la :1ojue- la, asemejándose a una pequeña pieza de chapa. c) Virutas (shavings), elementos de dimen5iones indefinidas producidas en forma accidental como resultado del trabajo de piezas de madera con máquinas rotativas, usualmente trabajando en sentido de la fibra, el las que producen una delgada partícula de espesor variable y generalmente rizadas. - 4 - d) Lana de madera (wood wool), pequeñas tiras de madera largas de aproximadamente 8 cm y curvas, usadas como componente princi- palo agregado a algún tablero de partículas; e) Fibras (fibers), elementos delgados entrelazados Q 3gru~ados de material celulósico que resulta de la desfibraci6n mecánica y/o química. 2.3 Caracterización general Según sea el uso al cual será destinada la astilla, caracterización dependerá de las dimensiones de las su partículas presencia de nudos, corteza y humedad. al Astillas para pulpa: Se obtienen a partir de trozos de diámetros 1~mpa30s, prcvi~mente descortezados, los cuales son menores y pasados por un astillador para producir partículas de dimensiones que oscilan preferentemente entre 10 y 30 mm de largo. Además, por exigencias de calidad deben estar liores de corteza, aren.) u otros mater L:llcs ,"onl.',minantr:s. Las astillas provenientes de los lampazos de un aseéradero, poseen las siguientes características: - Partículas finas 2% (aserrín, partículas de corteza y astillas menores de 6 mm). - Astillas con sobre medida 5-10% (largos mayores de 36 mm) . - 5 - L/ b) Astillas para tableros: El proceso de fabricación es similar la5 plantas de pastas celulósicas. Sin embargo, al utilizado en dependiendo del tipo de tablero (fibra o partículas) las características técnicas son diferentes. Para los tableros de fibra se j~ ~ino radiata con corteza, utilizan los cuales son procesados en dores de disco con sistema de alimentación mecánica, rollizos as:ill~ produciendo astillas de espesor 5 a 10 mm, ancho 19 mm y largo entre 20 y mm. Las astillas clasificadas por mallas 30 granulométricas, pasan luego por los desfibradores de discos que giran en forma automáti ::a. c) Astillas para combustible: Provienen generalmente de residuos de explotación y macua~ nejo (podas y raleas) del bosque o de la industria maderera, do no cumplen con las especificaciones de calidad por las plan- las de pulpa y papel. Generalmente, se emplean astilladores port~ tiles que se introducen al bosque para producir partículas que se aprovechan como materia prima en la generación de energía calórica, permitiendo con ello un uso más integral del recurso boscoso. 2.4 El proceso de astillado en la industria 2.4.1 La industria de pulpa y papel ",n el rroce~o d", obt.cnri0n '.J'" ,':~till.3s,t:énv) ,> rrediana como baja densidad, se utilizan trozos de pino radiata (Pinus radiata) y eucalipto (Eucaliptus globulus), de diámetros pequeños y lampazos previamente descortezados provenientes de aserraderos, los cuales se introducen en los astilladores, produciéndose astillas cuyo ancho fluctúa entre 6 y 19 mm y su largo entre 20 y mm. 32 - 6 - Es de vital importancia el control de en las astillas, debido a que partículas muy fibras de la madera, las dimensiones pequeñas dañan las provocando una degradación mecánica de la ce lulosa. 2.4.2 La industria de tableros Otra aplicación importante de las partículas de madera la constituyen la fabricación de tableros. a) Tableros de fibra En el proceso de fabricación, las partículas se preparan de tamaños similares a los que usan las fábricas de pastas ce lulósicas y posteriormente se pasan a los desfibradores. Para ello se utilizan rollizos de Pino radiata con corteza, los que son procesados directamente por astilladores de di~ co alimentados mediante cadenas transportadoras, produciéndo astl 113s de las siguientes dimensiones: espesor 5 a 10 mm, mm, largo entre 20 y 30 mm. Las astillas producidas ancho pasan por una malla granulométrica clasificadora volviendo al 19 luego astillador las partículas de mayor tamaño y las pequeñas pasan a los des fibradores de discos, que giran en forma automática, tre 3,0 y 3,2 mm de separación. Luego se forma la regulados en pasta bombeada a los refinadores para seguir posteriormente el que es proceso de fabricación de tablero. Investigaciones de laboratorio realizadas en ~inlandia, han demostrado que se pueden hacer tableros duros de fibra a base de materia prima procedente de ramas de coníferas. Los tableros de laboratorio hechos de ramas tenían aproximadamente la misma resistencia a la flexión pero una resistencia al agua en comparación con los tableros duros mayor hechos de astillas de tronco. En los ensayos d Dostró que los tableros duros hechos a partir de ~ropiedades ~echos ~e escala industrial ramas, ue- tenían de resistencia algo inferiores que los tableros duros a partir de materia prima normal, mientras que las propiedades de resistencia al agua eran análogas. Excepto algunos inco~ vQnientes de manipulación y transporte, las astillas de ramas no oCQsionaron dificultades en la producción industrial. En Norteamérica algunas industrias de tableros de fibra utilizan astillas de todo el árbol como parte de la materia prima. En general, parece que la industria de tableros de fibra Duede utilizar como materia prima astillas de todo el pero pueden necesitarse algunos equipos menores y ~el árbol, modificaciones proceso. La disponibilidad y costos de otras materias primas comparadas con la de astillas de todo el árbol, serán factores de ,;isivos en su utilización. En el proceso, las partículas se preparan de largos menores al utilizado por las plantas de pastas celulósicas y además, cobra importancia el espesor, utilizándose pref0rentement~ par[i- culas que respondan a la definición de hojuelas. En la fabricación de tableros de partículas es la utilización de todo el árbol de acuerdo en Finlandia. Sin embar~o, llna qran a c~ntidad posible ensayos realizados d,~ A~iculas parece reducir la aptitud de las partículas para encolarse y la resisten cia a la tracción normal a la superficie del tablero. En Noruega, con astillas de todo el árbol (sin hojas), se han producido tableros de partículas de una sola capa, con pr~ piedades similares a las de tableros de astillas de troncos sin - 8 - ~aí descortezar (Sellaeg y otros, 1972). Sin embargo, en muchos ses, por ejemplo, Alemania, NorueCJél y Suiza, las astillas de todo el árbol no son aún una materia prima competitiva. En la fabricación de tableros de partículas guen en nuestro país dos grandes empresas, MASrSA se distin- MAPAL. y Ambas utilizan la misma materia prima, pino radiata. Sin embargo, la pr~ paración de la madera en cada proceso es diferente. En MASrSA, luego de descortezar el rollizo, éste se inde traduce a una astilladora de 6 cuchillos que, con un ángulo ccrte de 20Q ! 2 Q , proporciona pequeñas partículas u hojuelas :as siguientes dimensiones: espesor 0.2 a 0.4 mm, ancho 8 ,O mm él Y largo 15 mm. En MAPAL, se utiliza como materia aserrí~, prima tillas y viruta, el que es clasificado como tal mediante el asuso de una criba o malla granulométrica. Luego se producen las partículas mediante un chipeador. Desde hace muchos años, los grandes ~serr6deros aprovechado sus desechos bajo la forma de astillas que comercializaban en las industrias de pulpa y papel. ción que privi legic1b<l sólo el aquell,'s plantCl~ 'lIJP gráficamente cerca a dichas industrias, ha variado luego Esta ,~P han se situa- ubi'":.lban eJe0 actcal~ente mo resultado de la apertura de mercados externos y a 12 co e~pansión de la demanda interna, con la consecuente mejora en los precios. 3. ASTILLADORES Básicamente, un astillador consiste en una carcaza metá lica que contiene un gran disco rotatorio de acer0. en e: cual v - 9 - van montados radialmente cuchillos ajustables. La alimentación se realiza a través de la boca, de modo que los trozos y recortes de madera choquen contra el disco en un ángulo entre 45 y 55 grados, reduciéndolos rápidamente en astillas de un largo variable, depen diendo del tipo de astillador, número y disposición de los cuchillos. Los primeros astilladores estaban equipados con cuchillos, pero se han reemplazado por los cuatro multicuchillos, cuales permiten reducir el fuerte retroceso de los trozos surtidor, permitiendo obtener una astilla más uniforme. los en La velocidad de alimentación es importante, ya que el aume~ tándola se evita el rechazo, el aumento en el consumo de potencia Dor llnidad de volumen y la reducción de la resistencia de la fibra. La alimentación del astillador puede v~rtical ser horizontal o por gravedad. 3.1 Características Técnicas Un .1,;t i llador debe ser d0 cJ iseño C"ohusLo r><JC"¿1 soroc"tar su duC"o trabajo. Su mantenimiento debe ser sencillo, debe produciC" astillas de buena calidad, debe tener una elevada caoacidad je producción en relación con su tamaño y una necesidad C"educida je energía por unidad producida. En la práctica un astillador un equilibrio entre los diferentes requisitos antes es mencionados. tratando de obtener la mejor economía total. La energía necesaria para el astillado depende de diver sos factores, tales como la densidad básica de la madeC"a, el contenido de humedad y el diseño del astillador y su mantenimiento. Normalmente el astillado necesita de 1,8 a 6,0 HP hora/m' de madera. sólido - 10 - La alimentación es de gran importancia para lograr buena calidad del producto. El trozo o recorte de madera una de~e entrar en el astillador con su eje en posición correcta y a una velocidad prácticamente igual a la de su absorción por la máqui~a. La succión por la máquina también es importante los astilladores deben proyectarse de tal forma que la succión sea efectiva y y constante, con la troza moviéndose a una velocidad sostenida tr~vés a del astillador, sin movimientos de sacudida o brincos. La disposición de la boca de entrada en relación con el disco y con los cuchillos situados en él, debe ser tal que, tanto el ángulo de cOrte como el ángulo del cuchillo sean lo más reducidos posibles. Un ángulo pequeño de corta significa que la supe~ ricie de corte será grande y esto limitará el tamaño de la mayor troza que pueda entrar en la máquina. Es difícil lograr un ángulo pequeño del cuchillo debido a que cuanto menor es el ángulo, expuesto está el b~rde ~ás al desgaste. Además del ángulo de corte y del ángulo del cuchillo,la importante~ velocidad de cOrte es uno de los factores más que determinan la calidad de las astillas. Debe equilibrarse la calidad y la producción; una velocidad elevada da una producción alta y una velocidad reducida da una calidad elevada. La figura NQ 1 muestra en forma esquemática la técnica del astillado. 3.2 Tipos de astilladores de disco 3.2.1 Astillador La parte básica es un disco donde están insertos dos más cuchillos. La madera llega por un o canal o boca de ali- mentación, de modo que su eje longitudinal forma un cierto ángulo - 11 fIGURA 1 TECNICAS DE ASTILLADO HELICES PROPULSORAS CUCHILLO CONTRACUCHILLO EJE ASTILLADOR DE DISCO _ _ CUCHILLO EJE ASTILLADOR DE TAMBOR HELICE PROPULSORA ...I--I-Ij_...., -- CUCHILLO HELICOIDAL CONICO EJE ASTILLADOR HELICOIDAL CaNICa - 12 - con los cuchillos. Este ángulo es modifica~ pa~a puede cambia~ va~iable con los modelos La • A su vez, estos equipos pueden ser de tipo mate~ia alimentag~avedad. ción de la madera puede ser horizontal y vertical por o portátiles. dependiendo de la se p~oduci la calidad de las astillas das, pe~o en gene~al se sitúa al~ededor de los 40 0 v estaciona~ios prima, volúmenes d producir y calidad del producto. La calidad de las astillas es mejor que con técnicas al ternativas, debido al corte inclinado, a la fácil la forma y tamaño de las astillas, y al daño graduación reducido a las de ~i b~as. Este astillador no necesita de aletas especiales expele~ las astillas, para puesto que al disco ya vienen adosadas aletas que expulsan las astillas. Debido a la ventajosa dirección de corte, el gasto energético es menor que en otros sistemas. Además, este sistema presenta una ventaja importante para la producción de tobleros de pa~tículas, cual es, el bajo porcentaje de astillas finas. 3.2.2 Astillador de tambor roto~ El elemento principal es un tambor, o cilindro, que posee 2 o más cuchillos en posición tangencial. La hace llega~ ción es al tambo~ pe~pendicula~ chillo ubicado ce~ca a t~avés de una boca de al eje longitudinal del del límite de giro del ert~3da roto~. tambo~ ~a NQ 2 se obse~va pa~tículas un esquema de un a produci~. astillado~ cuya se di~ec Un contracu- le da la posi- ción final a la madera y fija (junto con la luz y la del cuchillo) el tamaño de las made~a inclinación En la fiQu- de tambor. - ~sta Sin embargo, 13 - técnica es usada también en astilladores móviles. tiene aplicación más frecuente en máquinas estaciona rias, en especial, en la industria de la celulosa y de tableros, donde deben ser procesadas grandes cantidades de madera. Sotre el tambor se montan normalmente 4 cuchillos y el rendimiento es leve mente mayor que aquel lado, logrado con un astillador de disco. necesita de un sistema neumático para extraer las y la calidad de Por otro astillas las astillas es algo inferior que aquella lograda con astilladores de disco. Con la ayuda de un molino de martillo montado a continuación del astillador de tambor se pueden rEducir de tamaño las astillas mayores que resultan al astillarse los extremos. FIGURA 2 A5TILLADOR DE TAMBOR Cuchillo Rotor ~. , . ',. , '. " "'1' . - 14 - 3.2.3 Astillador de platos troncocónicos Se distinguen dos versiones a) El astillador CCL (Figura NQ 3 a.), lleva los cuchillos colocados sobre dos platos troncocónicos los cuales van unidos fó~ mando entre sí un ángulo de 800. Entre ellos pasan los de madera, de modo que los cuchillos accionan sobre un ángulo entre 120 y 200, con lo cual se obtienen trozos ésta con partículas intermedias entre el corte paralelo a las fibras (hojuelas) y el corte que se aproxima al transversal de los astilladores de disco y de tambor. b) El astillador de cuchillos en espiral (Figura NQ 3 b.), se di~ tingue del anterior, porque los cuchillos (cortes y en elevado número, entre 180 y 190) están colocados en líneas espirales sobre los platos troncocónicos, por entre los cuales se hacen pasar los trozos. Este astillador trabaja con un cuchillo astillador hell coidal O espiral, de aumento progresivo en altura, que intro- duce la madera al astillador, la astilla y transporta. La nece sidad de energía es relativamente pequeña y su sistema de con s trucción es simple. Las astillas obtenidas con este astillador sirven especialmente para fines energéticos. 3.2.4 Astillador de aleta Al igual que el astillador helicoidal cónico, el astillador de aletas es producto de un desarrollo tecnológico te, el cual sirve principalmente para la producción de recie~ astillas sin graduación específica, destinada principalmente a la producción de energía (Figura NQ 4). - 1') - FIGURA 3 ASTILLADOR DE PLATOS TRONCOCONICOS - TIPO CCL ------ -. I I : U - De cuchtllas en cS~lrñl FIGURA 4 ASTILLADOR DE ALETA - 15 - Es el desarrollo más moderno en equipos de incorporando dos procesos simultáneos: aserrado y aserradero, produccién partículas (astillas o chips). De esta manera, el equipo ce asegura un mejor aprovechamiento del rollizo, al transformar en astillas (utilizables en la fabricación de celulosa y tableros), las tapas y cantos redondeados. Además, su desarrollo ha respondido también a una de las tendencias de la industria moderna contemporánea, co mo es el aprovechamiento de rollizos de diámetro reducidos. El aserrado se realiza, según el modelo, mediante sierras sinfín dobles o cuádruples, o circulares múltiples. La pro- ducción de astillas se hace mediante cuchillos en ubicados discos giratorios y los rollizos deben entrar a la máquina los previ~ mente descortezados. Sus características principales son Ss la más compleja de estas máquinas. - Mejora el aprovechamiento del rollizo en una sola operación. - Elevada necesidad de potencia. - Buena precisión de corte. - Alto costo inicial. - Velocidad de avance similar a sinfín, además de varios cortes simultáneos. Peligros muy reducidos para operarios (mcdelos automatizados). - fácil adaptación a rollizos de diámetros variables y ~ l~ pro- ducción de diferentes piezas. En la actualidad se conocen dos versiones del equipo bá sico. Estos son: - 17 - al Aserradora-astillador, que transforma los rollizos esc~adradas y partículas piezas (Figura NO 5). El equipo se integra con un astillado ~ en formado por 2 discos cen cuchillos chipeadores que producen 2 o 4 o caras planas en el rollizo, de los cuales se obtienen astillas a partir de la madera eliminada y con sierras sinfín de diferentes modelos (reaserradora, doble o cuádruple) se obtienen las piezas escuadra das. LOS diferentes modelos trabajan a velocidades de avance trp 18 y 60 m/min y sus requerimientos de potencia oscilan enentre 300 y 1200 HP. En otros modelos, la unidad astilladora se complementa con una unidad aserradora, que se integra ccn dos ejes les o verticales) portadoras de hojas circulares, (horizont~ las cuales pueden tener diferentes posiciones, para conseguir diferentes medi- das de piezas aserradas. b) Canteadora-astillador, que transforma piezas aserradas que sen tan cantos redondeados, en piezas escuadradas y pr~ partículas (Figura NO 6). La parte básica del equipo son discos o rodillos oscilantes, con cuchillos chipeadores. Esa parte básica del equipo se complementa a veces con hojas circulares. La velocidad de avance en estos equipos oscila entre 25 y 130 m/min y las potencias re- queridas entre 100 y 300 HP. Las astillas procedentes de sierras canteadoras con Astilladores muestran gran diferencia con respecto a las otras quinas. En algunos casos se produce un elevado contenido de mentos finos, los que presentan la ventaja de que la cocción máelees más rápida que en el caso de las astillas tradicionales. Por otra parte tales astillas tienen una menor densidad de cempactado y - 18 - son más susceptibles a los daños de la manipulación, en astillas delgadas y elementos finos. fIGURA 5 ASERRADOR - ASTILLADOR ,, , entrada di rollo dlKort.ZQdo cabenl oslillodor inferior • cobezola astiUodorn lot.rol., aumentando - 1.0 - F'l GlJ Rti r; CANT~ADORA. ,.1. - A.5TILI.A.DOR CriJ.prin·-. I','lra 1", sf'lpcci0n rlp un ",sti 1 \"Irlnr En el mercado existe una gran variedad de equipos, C\J\11\~:.; :-iC' ,j'.'l.'-lll,-lf1 en !\flcxn:j. f\ ClllILirllJ'lci/nl gar una pauta para seleccionarlos rle acuerdo a ;:" l¡rlle,"I·, '1 f :05 rll.('-, los re'luc=rio,ienr.o.s rl,o calidad v :'r'n,iuc:ti.vi.rlarl. Los parámetros a considerar en la selecc~~rl 1e U~ astillador son 1,),' :;iquié'ntes: a) Tillo de pat,tí:::ulas a >->lorlucit·. - Porma. Dimensiorles con las variaciones aceptables en destina final. - 20 - b) Tipos de materia prima. - Especie. - Dimension(':~ rn larClo '! rli.lnl('\t".rí> p,lr";¡ m(")rlr:-r."1 r':r1'-Jr,nil '1 '/~ri'l bilidad de las mismas. - Dimensiones y forma en residuos de aserraderos. - Rectitud en madera redonda. c) Capacidad requerida, volumen o peso por unidad de tiem~o. d) Características de los equipos. - Tamaño v peso. - Portitil o estacionarios. - Simplicidad. - Precisión. - 'lobuste'?. - Vibración v ruido. - Problemas de mantenimiento. el ~actores energ~ticos. - Potencia requerida. - Fuentes posibles de energía. - Consumo por .unidad producida. f) Factores económicos. Un fabricante de equipos astilladores señala que ta la siguiente información básica para recomendar un i nece5~ ~5rillador: Diimetro de la sección media y mixima del material a 3er ore cesado. ii Longitudes extremas y rangos. i i i) Condicinn<:'s -if' la mi'lder rt a Sér pr OCp.sadii, "'e'rriA o "Aca. iv Volumen promedio y máximo a manejar. v Dimensiones de la astilla requerida. - ~n 21 - la selección y operación de astilladores es importan te considerar también que: - El equipo de astillado debe ser seleccionado para el trabajo es pecífico que se desea efectuar. - Donde exista peligro por metales lncrustados en la madera se de be usar un detector de metales. - No debe usarse el mismo equipo para diferentes tipos de 11ateria prima pues ello causa pérdidas en calidad y rendimientos otros. ~s entre común observar en los aserraderos el empleo de un as tillador parñ procesar desde pp.queños residuos hasta qranOp.5 trozos. Cuando sea económicamente conveniente, es deseable con t.ar con dos e'llJi.nos diferentes, calidad de astillas para evitar una inadecuada con alta proporción tanto de pedazos mayores como de finos. - No debe sobrealimentarse un astillador porque ello aumenta ex- cesivamente la demanrla de energía y produce pér1idas de calirlad en las astillas. Se debe tener presente que el principal obje- tivo es ubter.er astillas de tam~ñü uniforme. - 22 - 4. CALIDAD GENERAL DE ASTILLAS Aunque no se ha dado una definición de calidad de astillas, se entiende por tal, el conjunto de especificaciones que se le solicitan a dicho material, dependiendo del uso a que será des tinado. Dentro de este conjunto de especificaciones están las exi gencias en cuanto a tamaRo o dimensiones de las particulas uniformidad, porcentaje de corteza, elementos finos y t~año su j mate~i31 ex o abrasivo. En cuanto a investigación sobre calidad esta se li~ita generalmente al estudio de las propiedades de las astillas. El análisis de las dimensiones de las particulas se hace normalmente mediante tamizado, para el cual se utilizan pos de tamizado de distintas clases, siendo el más equi- corriente el tamizado mediante bandejas con orificios circulares (Figura NQ 7a). Sin embargo, el cribado mediante ranuras o método sueco, (Figura NQ 70), se considera más adecuado especialmente con astillas para el oroceso Kraft, porque las separa de tamaRo de acuerdo con su espe sor nominal. Si la proporción de astillas con tamaRo supe~ior o in:erior al rango especificado por la planta industrial o comprador, está por sobre o bajo lo seRalado, la calidad disminuye y por tanto el precio de las astillas se reduce. El contenido de corteza y de madera podrida se determina en la mayoria de los análisis mediante en tanto por ciento clasificación a mano, del peso seco o del peso verde. Si la proporción de corteza excede de ciertas especificaciones, por ejemplo un 1%, la proporción en peso del exceso se reduce del peso de las astillas cargadas. En otros casos se reduce el precio en función del contenido de corteza. La determinación de elementos finos se da normalmente mediante tamizado. Al aumentar el contenido de esta fracción, precio se reduce hasta llegar a pagar el valor el como combustible - 23 fIGURA 7 CLASIFICADOR DE ASTILLAS ELEMENTOS PARA TAMIZAR, Di~'".tro d. 101 ofificios mm 32 2S 19 13 6 al Clasificador de astillas de William con una ilustración de los elementos para tamizar. Se utilizan también elementos de tamizar normalizados con otros diámetros de orificios. Ver: T.A.PPI (1954). ELEMENTOS CLASIFICACIONES PARA TAUIZAR: OrifICios, diim. 7 mm ElementOl finos O,ificios, dI"'. J mm b) Clasificador sueco de astillas con tamizado de ranuras. Ilustrado con los elementos para tamizar y clases de astillas. - 24 - cuando la fracción de elementos finos constituye el 60% o mas. 4.~ ~ejoras en la calidad de las astillas 4.1.1 Eliminación de corteza En la actualidad casi todo el descortezado de la madera se ejecuta con métodos convencionales, antes del astillado. En las industrias de pulpa se utiliza el descortezado con tambor que se lleva a cabo de acuerdo con dos principios. - Descortezado paralelo para madera larga (3 a 8 m). - Descortezado mediante volteo para la madera corta (1 a 3 m). Se sostiene que el descortezado paralelo reduce la pérdida de madera porque se elimina o disminuye la quebradura r!e tro=os y también porque se produce una menor rotura de fibras. caS2 de trozos arqueados y especies difíciles de ¡'t' ..... 1 j. r"'_' ."1 \1."'"):":,·,..... '·1 ,... ~.1mi("nl·() descor~ezar, 3~3dir 3qU3 ~ s~ Oledianh7 vol tea. En algunos casos el descortezado de tambor, se sin En el fin de reducir l~ realiza contaminación del aqua y, obtener corteza con un bajo contenido de humedad, adecuada para su utilización como combustible. Otros sistemas bastantes conocidos para el descortezado de madera en rollizos, son aquellos en los cuales se emplean cuchillos que pelan eltrozo, conocidos como descortezadoras de ci- zalle Los recortes de madera que quedan del proce30 de dserra do son generalmente descortezados mediante el empleo de herramien tas manuales. Este sistema ha tomado hoy en día en nuestro país un gran auge a causa del aumento de demanda por astillas de pino - 25 - de mejo~ pa~a calidad expo~tación mento de los volúmenes de <astillas y ~ollizos de pulpa y papel y indust~ia la pa~a delgados La eliminación de la de este tipo po~ de el au- mate~ial uso pulpable). co~teza después del astillado es un método bastante más nuevo y con ello se log~a: ~ompe~ la unión ent~e made~a la co~teza tículas de co~téza y la conífe~as, desco~tezado cie~ta depende en árbol, debido a que du~ante el po~ completo del astillado tillas de made~a du~ante ~ollizos, de medida del pe~íodo teza está más firmemente adherida a la der pa~a de co~teza y la madera, la flotación, En el llas se pasan ent~e ~eposo sepa~a~ tales como: la p~oceso po~ pa~ especialmente co~ta de posible'd€pe~ co~teza de las as- de dos pa~a sepa~ación la comp~esión, el tamizado de o como en líquido. desco~tezado ~odillos por compresión, ace~o de p~oceso las astica~gados opuestos, hidráulicamente, que mantienen un espaciamiento de paso las astillas. En este co~ vegetativo la no es la del todo el año. ai~e tanto en pe~íodo made~a, Se han ensayado muchos sistemas la las de la masa de astillas. El éxito en el de elimina~ en las astillas; y meno~ una parte de la corteza se que adhiere a los rodillos de compresión, la cual se raspa reduciéndolo a pa~ tículas pequeñas que pueden ser tamizadas. Este sistema puede eli minar entre 40 y 70% de la corteza contenida en una masa de astillas. El tratamiento con vapor de la masa de astillas durante 5 minutos antes de la compresión ablanda la co~teza y la hace pegajosa, de modo que se de los cuales se se puede eliminar adhie~e mejo~ ~aspan ent~e a los ~odillos de compresión, mediante cepillado. Con este tratamiento 55 y 80% de la co~teza que ent~a. - 26 - Desde 1975, en Canadá, se tiene funcionando una planta piloto a escala industrial basada en el método de descortezado por compresión. Las astillas de todo el árbol se tamizan para eliminar los elementos finos mediante lo cual el contenido original de co~ teza (entre 11 y 15%) se reduce entre 20 y 30%. Las astillas reci ben un tratamiento previo con vapor de agua durante 3 a 7 minutos y a continuación se colocan en forma dosificada sobre un sistema transportador de tres pisos que alimenta a los rodillos de compre sión con una sola capa de astillas, distribuidas de uno al otro extremo de la anchura completa del transportador. En general, el contenido de corteza puede reducirse hasta cerca del 3%, cen una pérdida aceptable de madera, cuando el proceso de mejoramiento de las astillas incluye las etapas indicadas en la figura NQ 8. fIGURA 8 ETAPAS PARA EL MEJORAMIENTO DE ASTILLAS 4 ~-¡ T,.,,, ,--- L._j A.n:!la dr 100" 1I a/'t)()1 I J.tl>;.'" cr tT'''I''·.':U ~~=o,' ilr:lJI ¡ C':lnUI Fr;,::.?n~~ i 1",,, La capacidad de una unidad de descortezamiento por compresión es alrededor de 10 ton/hora de astillas secadas en estufa. El descortezamiento por compresión reduce la densidad del empacado de las astillas, pero también el tiempo de cocción, dando como resultado una probable ganancia neta en la capacidad del digestor. - 27 - En general, la extracción de corteza después del astillado no puede ser tan eficaz como los métodos normales de descortezamiento de la madera en rollizos, sin embargo, es un método que hay que tener en cuenta como una posible alternativa. _.1.2 Clasificación por tamaño Otros métodos y equipos para mejorar la calidad de las astillas, son aquellos que permiten su clasificación por tama ño. - ~entro Ta~ices de estos se pueden mencionar: vibratorios planos. Normalmente son inclinados, con una eficiencia r~lativamente escasa. - Tamices giratorios oscilantes. Tienen un movimiento circular o elíptico, con mejores resultados que los vibratorios. - Tamices de tambor perforado o de barra rotatoria. Son bastante sencillos mecánicamente y se limpian casi por sí mismos. La capacidad y eficacia del tamizado suele ser relaiivamente pequeña en relación con el tamaño del tamiz. - Tamices de disco rotatorio. Transportan las astillas sobre discos rotatorios y el material de escasa dimensión cae a través de los espacios que existan entre los discos que se sola~~n. ~cs discos pueden estar espaciados en forma diferente a 10 largo del tamiz y separar de esta manera la masa de astillas en fracciones diferentes. Son ventajas de este tipo de tamizado su elevada capacidad en relación con el tamaño del tamiz su autolimpieza y sus cortes reducidos. simplicid~d, su - - 28 - Sistema de elevación por Qire-vacío. En la fiqura N99a se muestran dos de los equipos nadas para mejorar la calidad de ~lano d~ a~tillas, un tamiz vibratn,iG siste~a (Piqura N99a) con sus elementos para tamizar y un ~irc-v~c¡o elevación po,- me~ciJ IFiqura NQgb). I No se puede esperar que una sola máquin~ pue1a r~alizar_ ~l ~eioramiento Sin_emba~ completo 1e la calirlad de las astillas. ,:0, combinando nlt-~todos conocidos de t~mizac1o ° c1e J.avAio, cnr; los ~~todos recientemente desarrollados de descortezamiento llas, ¡ná~ ~n puede hacerse una gra •• parte de la tarea. de ~sti Probablemente es económico invertir en mejorar la calidad de las astillas que ,educir los costos derivados de los problemas de producción justrial. F.l tamaño y costo de los equipos parece obliqar la maforía de las fases del meioramiento rle la .:-, los calirla~ a que se realice ter-rnin<'lles de astillas o en la industria. PlGURA '9 ~UIPOS PARA MEJORAR LA CALIDAD DE ASTILLAS FRACCIONES DE ASTILLAS ELEMENTOS PARA TAMIZAR Demo.iado larQa. Tamiz con orificio. rodandos de 45 mili Dema.iada Q"'''O' Ta"'iz con ranuro. de 10 mm Acepta.as Tamiz con orificios redondo. de 7mm A.tilla. delQOda. Tollliz CIllI orificios Bandeja de fondo ,..~. de 3 mm Elem.ntol fino, i~ - 29 - u) 1 FOII.j. SoplldOr d ••," 4.2 Hete~0geneidad de las p~opiedades en relación a la pureza de de las astillas. 4.2.1. Astillas obtenidas de los subproductos de la indust~ia del aserrado. Los principales subproductos son las· tapas, lampazos, recortes y despuntes. Estos son normalmente procesados en el ase~radero con astilladores de residuos. En Escandinavia las astillas obtenidas a partir de estos subproductos constituyen al 25% del volumen sólido de la troza y representan 10 y las ventas totales del aserradero. Estos ing~esos el 20 15% de equivalen f~e cuentemente al costo total de la mano de obra utilizada en un ase rradero del tipo mecanizado. Para aserraderos menores más económico vender los subproductos que compra~ puede se~ una máquina para descortezar y astillar. El precio de los residuos de aserradero sin descortezar es aproximadamente equivalente a las dos terce ~as partes de los residuos descortezados. Los ~esiduos sin desco~ tezar se utilizan principalmente en las industrias de tableros de - 30 - fibra y partículas y/o en la generación de energía para diferentes usos. Las astillas generadas por el próceso de aserrado provienen fundamentalmente de la parte exterior de las trozas, cuyas propiedades respecto a la madera son excelentes para la produc- ción de pulpa y papel, incluso superiores a la madera tradicional mente empleada por la industria para dichos fines. Sin embargo,el rendimiento de los subproductos en el proceso al sulfato es bajo, jebido al reducido contenido de duramen, como también a un mayor contenido de corteza y elementos finos. En Chile, a consecuencias de una elevada oferta de made ra rolliza delgada proveniente del manejo del bosque (raleas), con características o propiedades físico-mecánicas menos favorables, se ha producido una gran demanda interna de astillas provenientes del proceso de aserrado, como una forma de mejorar las c9racterí~ ticas del producto final en la industria de la pulpa y el papel. Otro subproducto de la industria del aserrado lo tuye el aserrín, aceptado como materia prima const~ principalmente la industria de tableros de partícula y de fibra. por A partir de la década del 50, la pasta de fibra corta al sulfato se ha producido con cierto porcentaje de aserrín. Para evitar problemas dE digestión y aumentar el rendimiento es preferible no mezclar el aserrín con astillas, sino preparar la producción en forma separada. La producción de pasta refinada termomecánica a del aserrín se ha desarrollado recientemente, obtenienuo partir ~ropied~ des de resistencia que resultan inferiores a las de la pasta mec~ nica, pero adecuadas para ciertas calidades de papel y cartón. - 31 - ~esiduos fo~estales 4.2.2. Astillas obtenidas de ~esiduos fo~estales Los de utiliza~ que los made~a cánica de la ~esiduos y suele son de la se~ no~malmente indust~ia t~ansfo~macién de mate~ia p~ima una menos económicos me más deficiente. Sin embargo, el aumento de la demanda po~ ~rollo y transformación llevan inde técnicas de ap~ovechamiento mate~ia p~ima fo~estal dudablemente a la utilización de una biomasa se conside~aba como no utilizable. recesión, con una residuos que ~educción fo~estales prime~o deja de al Residuos d¿ Po~ ot~a pa~te, son p~obablemente se~ at~ayente. made~a la mate~ia que antes pe~íodos en de la demanda y de los y el cesa precios, prima de de los made~a en rollizo. origina~ Esta se puede por concepto inte~venciones de silvícolas como un raleo de desecho o bien, como remanentes de una ~xolotación árboles, pel, t~ozos queb~ados pe~fectamente prlma no~malmente donde queda no~mal del utilizable por las t~onco en lo ~efe~ente ción de pastas, presenta sólo va~ía ent~e made~a no~mal b) Madera de pa- Ambos difieren de la a las. dimensiones de las compo~tamiento en la elabora~endimiento El 1 y 2% por debajo del correspondiente a la de tronco. ~amas. según la especie, sica algo materia de pulpa y lige~as dife~encias. Las ramas constituyen otro p~ima la punta de los delgados, indust~ias ene~géticos. fibras. La composición química y el en pastas ter~eno o bien rollizos muy tableros y también en usos madera en el g~an potencial como materia tamaño del árbol y de la copa. La madera de ramas tiene generalmente una densidad bá- supe~ior fibras son más que la co~tas. made~a de t~onco, mient~as que las La densidad básica y el contenido químico es - 32 - tán determinados principalmente por el elevado porcentaje madera de reacción. Las ramas de coníferas como el Pino que son ricas en madera de compresión, de la radiata, tienen un contenido relati vamente superior de lignina, galactano y extractos en relación a la madera del tronco. Las ramas de de la madera frondosas el Eucalipto, con alta formación de madera de tensión, como tienen un contenido más elevado de celulosa y menor de lignina que la madera de troncos. Estudios finlandeses, canadienses y que la madera de ramas de coníferas dan un suecos bajo pulpa y la mayoría de las propiedades de ésta demuestran rendimiento ,en son -,' inferiores' en' comparación con la pulpa producida a partir de madera de tronco. En la industria de tableros es posible su aprovechamie~ to en forma parcial, con un aumento pequeño en el contenido de re sina y en la densidad del tablero. Sin embargo, su uso como combustible siendo factible téc nicamente, económicamente esta limitado, por factores tales como disponibilidad en volumen para un abastecimiento contínuo, cias de flete, costos de producción de las par~ículas, de los antehogares de las calderas y precios de los dista~ adaptación ccmbustibles alternativos como de la materia prima para la industria de tableros y pulpa, entre otros. c) Madera de tocones y raíces Representan una de las reservas importantes de riarldo entre el madera,v~ 15 y 35% del peso del tronco del árbol. Sus propiedades madereras difieren relativamente poco de la madera del tronco, siendo notable el alto contenido de extractos en los tron cos de coníferas. - ~l 33 - principal impedimento para la utilización de los tocones y raíces ha sido el elevado costo de su explotación, transporte y conversión en astillas libres de contaminantes del suelo. Los rendimientos del proceso al sulfato con madera de tocones y raíces gruesas de coníferas son en la mayoría de los ca sos de 2 a 3% inferiores a los de madera de tronco. Sin embargo, debido a la densidad básica más elevada, el consumo de madera de tocón y raíces de estas especies es inferior al de mcdera convencional y la calidad puede variar desde ser comparable a la madera de tronco hasta un 10 a 15% menor en cuanto a propiedades de resistencia. ~n Polonia, ~stados Unidos y la URSS se utilizan anual- mente alrededor de un millón de m' sólidos de tocones de Pinos vie jos para la producción de derivados de la resina. La madera res- tante se emplea con frecuencia como combustible o en la industria ce tableros de fibra. ~l desarrollo de un prototipo de cosechadora forestal- apiladora que extrae por tracción los árboles del terreno, probablemente aumentará el uso de tocones y madera de raíces para uso industrial. d) Corteza y acículas Son los componentes del árbol menos deseables para la producción de tableros y especialmente de pulpas. ~n =~ la producción de pulpa, el contenido ~ccptad0es n~ximo d~ corte- al 4%, dependiendo del proceso de producción y de los productos, pero también de la especie forestal y costo de la .madera. Como norma, la corteza de árboles jóvenes es menos perju- dicial que la de árboles viejos. - 34 - V En condiciones normales para las pastas químicas, la ma - , yoría de las cortezas dan un rendimiento aproximado de 20 a 25% y el consumo de productos químicos es bastante mayor que con madera. Además, ocasionan problemas de color oscuro, manchas de suciedad, pedazos de certeza sin digerir y resina. Respecto a esto, vale la pena señalar que es posible utilizar para celulosa la madera de Eucalipto sin descortezar. En Portugal, para el proceso de celulo sa al sulfato se emplean árboles de Eucaliptus globulus sin descortezar, de 10 a 15 años de edad. La corteza de los árboles jóv~ nes de Eucalipto tiene una apariencia merfológica y una composi- ción química, bastante parecida a la de la madera. Estudios sobre elaboración de pasta Kraft con astillas de madera de coníferas sin descortezar, indican que puede se pastas aceptables, blanqueadas y sin blanquear. El to del digestor y la capacidad de producción es rendimien- menor, pero rendimiento total en pasta es mayor ya que la pérdida de normalmente debido a la operación de descortezado, obtene~ el madera, se evita y, además, hay algo de producción de pasta procedente de la corteza. Puede aceptarse hasta un 10% de corteza en las astillas aproximadamente sin cambios significativos en las propiedades de resisten cia de la pasta. Sin embargo, se consumen más productos químicos en la cocción y en el blanqueo, y se necesita, probablemente, un sistema más eficiente de limpieza mediante centrifugado. En las industrias de tableros de fibra de proceso húmedo, puede aceptarse desde 20 a 30% de contenido de corteza. Una de las principales desventajas de un alto contenido de certeza es la mayor cantidad de material disuelto que aumenta la contamina- ción del agua. La proporción de corteza que puede aceptarse en los tableros de proceso seco, depende del equipo de producción, del tipo de ta_blero produc ido, del cen ten ido de ag lomeran te y de 1 a calidad exigida para el tablero. - 35 - Tableros fabricados con un 100% de acículas de pino y desechos de poda, no tienen propiedades satisfactorias para usos normales. Las acículas dan aproximadamente el mismo rendimiento en pasta y tienen el mismo consumo elevado de productos químicos que la corteza. _,3 C3lidad de las astillas para uso industrial Las consecuencias de una calidad deficiente de las asti llas significa pérdidas en el rendimiento y calidad de la pasta y mayores costos de"producción. 4,3.1 Proceso Kraft En el proceso Kraft, la difusión es el sistema predomi- nante, en el cual los productos químicos para la cocción son llevados a las astillas. El índice de difusión es aproximud~mente el mismo en las tres direcciones principales de la madera, y por ello la dimensión crítica será la menor de ellas, es decir, el de la astilla. El aumento del grosor se heterogénea, traduc~"en grosor una cocción más lo que significa más desecho por tamizado de las astillas parcialmente delignificadas, de las cuales no pueden ex- traerse las fibras. El límite superior crítico en cuanto a grosor, depende de la especie de madera y de la forma de la astilla. Las astillas de laboratorio son sólidas, y sin grietas. tienen superficies paralelas, planas Las astillas industriales tienen ligeras acanaladu ras paralelas a la fibra en sus dos caras mayores, , el verdadero grosor de la astilla a un valor lo que reduce levemente inferior al nominal. El límite superior para el grosor de las de laboratorio - 36 - es de 4 mm, mientras que para las industrias es entre b y I mm. ~ El límite crítico inferior para el grosor de las astillas está determinado pcr el hecho de que las astillas demasiado finas tienen una estabilidad mecánica muy baja y también porque las astillas de tamaño pequeño son difíciles de tratar. En casos extremos son un inconveniente para la calidad del producto final. En la práctica existe una distribución de grosores, debiendo mandist~i tenerse bajo control el límite superior e inferior de esta bución. La longitud de la astilla no es tan crítica en el pro~ ceso Kraft y es por ello que no existen restricciones respecto de la longitud de éstas. Por otra parte, existe una relación lineal en los astilladores comerciales entre la longitud y el grosor,con un factor de S a 7, es decir, que el grosor. la longitud es S a 7 veces mayor La longitud de la astilla para el proceso Kraft es tá normalmente entre lS y 30 mm. Un contenido muy alto o una distribución desigual de as tillas delgadas y elementos finos ocasionará una cocción no uniforme y puede causar también el taponamiento de los tamices en la extracción de la lejía, especialmente en digestores continuos. 4.3.2 Proceso al sulfito Las astillas para la cocción al sulfito no tienen exigencias específicas respecto a grosor. En este caso es más crítica la longitud a lo largo de la fibra, puesto que fibras más largas contribuyen a hacer la pasta más fuerte, en la cual las propiedades de resistencia, son un factor más limitante que en el ca so de la pasta Kraft. Además, las astillas más un porcentaje superior de daños por compresión. cortas contienen - 37 - Con frecuencia la longitud de la astilla es del orden de 35 a 40 mm en industrias al sulfito. Este es probablemente un límite superior; astillas más largas ocasionarían dificultades p~ ra la penetración ya que los productos químicos en el proceso al sulfito se mueven principalmente a lo largo del eje de las :ibras. 5. ALMACENAMIENTO DE ASTILLAS Básicamente hay dos formas de almacenamiento bajo techo en silos y en pilas al aire libre. La velocidad de degradación es menor en el almacenamien to interno, respecto al externo, pero la diferencia de es ~equeña. velocidad Sin embargo, un almacenamiento interno tiene un costo de capital muy alto; sería imposible justificar un almacenamiento interior basado sólo en la degradación de astillas. Es función normal de un almacén interior, cumplir con el suministro de astillas para regular y medir la madera a digestores, es decir, silos de almacenamiento al pie de los transportadores que alimentan a digestores discontinuos y continuos. Un almacenamiento exterior puede servir para grandes vo lúmenes de astillas en una baja razón costo de capital/unidad de volumen. El problema de degradación de astillas puede ser reducido mediante una configuración adecuada de la pila (cónica, tope plano, en hilera J y un adecuado control de inventario. El almacenamiento de astillas al aire libre la costa occidental de los Estados Unidos en los años com~nzó en cincuenta. Desde entonces ha aumentado fuertemente debido, sobre todo, a las ventajas económicas en la manipulación (sistema de transporte neu máticoJ en comparación con la madera en rollizo y también al mayor uso de astillas procedentes de la industria mecánica de la ma dera (aserraderos e industrias de chapas pados). y tableros contracha- - 38 - Existen varios factores, sólos o combinados, que influyen en la necesidad de almacenamiento de astillas: - Necesidad de contar ccn reservas de materia prima oferta insuficiente por problemas climáticos, - en caso de laborales u otros. Razones de tipo financieras y económicas para proteger al pro- ductor contra los cambios en los precios de la madera, acumular capital, u obtener una estructura más favorable de ingreso dU k rante un cierto período, etc. - Mejorar la calidad en casos específicos como en la producción de pasta al sulfito. En general, se sabe poco respecto al almacenamiento de astillas y se producen grandes variaciones debido a distintos fac tores tales como: la especie de madera, el clima, el tamaño de la oila y el método de formación de ésta. 5.1 Análisis de parámetros que afectan a las astilla, almacenadas en oilas 5.1.1 Temperatura La temperatura de una pila de astillas depende en medida de la temperatura del aire y de la precipitación, gran tamaño y compactación de la pila, y el contenido y distribución de corteza y elementos finos. En las partes centrales de la pila la temperatura normalmente se eleva de 1 a 30C por día durante las primeras semanas de almacenamiento. Cuando el almacenamiento se prolonga, permanece constante durante algún tiempo y lueyo disminuye lentamente. En pilas de astillas estudiadas en Suecia y Norteamérica es normal una temperatura máxima entre 60 y 70°C para pilas levan tadas en verano. En las almacenadas durante el invierno, la tem- - 39 - peratura máxima que se ha medido ha sido alrededor de SOQC, va- riando la temperatura normalmente entre 20 y 450C. La temperatura de las partes externas de una pila de astillas es menor que la de la parte central pues depende de la temperatura del ambiente. Se han observado casos de carbonización o ignición es- Jontánea de pilas de astillas. Tal ignición tiene las mayores pro babi idades de producirse en las grandes pilas, y comenzando en las cavidades que contienen elementos finos y corteza. Sin embargo, se considera que es casi imposible quemar una pila desde el astillas de exterior, debido a la humedad de las capas externas. La reacción térmica madera ha sido atribuída a de las pilas de : - La acción de las células vivas del parénquima; - La actividad biológica de microorganismos ( bacterias y ~,Jngos ); - La oxidación química; y - La hidrólisis ácida de los componentes de la celulosa. Todos estos factores tienen cierta importancia, la lib~ ración inicial de calor está ocasionada principalmente por la re~ piración de las células vivas del parénquima y por el desarrollo de las bacterias. A temperaturas sobre 40 n C, las células vivas se mueren gradualmente. La evolución del calor, a largo ~lazo, está ocasionada principalmente por la respiración de los hongos, pero a temperaturas por sobre 45-50 o C, las reacciones químicas liberadoras de calor se hacen cada vez más importantes. En una pila de astillas existe un efecto de "chimenea". El aire del exterior entra hacia el interior desde los bordes ce - 40 - la base de la pila, enfría las astillas, y se calienta al llegar al centro. La corriente de aire ocasiona una evaporación adicional en las astillas de madera y el aire húmedo la pila. De este modo, caliente asciende en tanto el agua como el calor se mueven de abajo hacia arriba, dando una mayor temperatura y un mayor contenido de humedad a la parte más alta de la pila. Este flujo de aire contiene abundantes microorganismos aerotransportados que aceleran aún más la población microbiológica y su actividad dentro de la pila. 5.1.2 Contenido de Humedad Las astillas producidas con madera fresca tienen normal mente un contenido de humedad del 40 al 60% sobre el peso húmedo. (67 a 150% en base seca). En astillas almacenadas durante el vera no, la parte inferior central de la pila se seca más que el resto. La disminución de la humedad es generalmente alrededor después de tres meses de almacenamiento. En astillas del 10% almacenadas durante el invierno, las del centro de la pila son las más secas (Ver figura NQ 10). Una capa de astillas de 1 a 2 m de espesor, con un contenido de humedad de alrededor de 65%, cubre normalmente el extre mo superior de la pila. Gran parte del agua de esta capa de la condensación del vapor de agua de la parte inferior procede de la pila, pero la precipitación aumenta también el contenido de humedad. En las faldas de los montones el espesor es del orden de 0,5 a 1 m. ( f AO, 1973) - 41 - PIGURA 10 HUM~DAD D~ ASTILLAS APILADAS •• .' .' .'.' , - " ,, _,,' \ -l' -o Pill d. cull,O rnts.es pO'.CI(¡n ,n ConHol IJ pll. x 38.) .. maslts (+ ~ 60.7 22.~) 2.5.5 (- 12.1) 29.6 (- 8.7) 27.5 (- 10.9) 30.7 (- 7.7) lO.~ (- 7.9) 3~.6 (- l.7) 5 36.0 ( - 2.3) y Z 1 2 3 l., Cllr., en.,. POSICI~)n par. 61.~ (+ 23.1) 27.6 (32.0 (31.3 (30.6 (- 10.7) 6.3) 7.0) 7.7) PillrenteSIS son los c.vnb'QS en el conl~rlldo de hl,lmed,.,-j en c"(h det';~T'lIn.do d. almacenarn.,n10. un pe,iooo Fuente: FAO, 1973 (23) 5.1.3 Oxígeno, bióxido de carbono y pH Las reacciones biológicas y químicas en las pilas de as tillas necesitan oxígeno y producen bióxido de cQrbono. En pilas experimentales de astillas de coníferas,se han medido altos conte nidos de CO durante los primeros días de almacenamiento. Después 2 de algunos días, cuando se establece una circulación de aire más estable, el contenido de CO ha disminuído a un valor entre 2 6% Y el 02 se ha elevado correlativamente. ~l pH de las astillas suele disminuir algo almacenamiento. Un pH reducido es una indicación 1 durante y el cualitativa de la degradación de las astillas, pero no se sabe si existe una relación cuantitativa de importancia práctica entre el pH gradación de las astillas. y la de- - 42 - 5.1.4 Decoloéación de las astillas Las astillas se decoloéan dUéante el almacenamiento debido a la actividad micéobiológica y a las éeacciones químicas en la pila. Una decoloéación impoétante la ocasionan tanto los hongos del azulado, como los hongos de decoloéación paéda y también algunos ascomicetos teémofilicos. La decoloéación es, ccn féecuen cia, extensiva en las zonas más calientes de la pila, con bajo. Además, puede ocasionaé decoloéación la aiée, un contaminación pH del pOé ejemplo las cenizas. 5.1.5 Micéooéganismos Los tipos básicos de micéooéganismos aislados en pilas de astillas de madeéa son: - Bacteéias - feémentos - Hongos coloéantes y moho:; - Hongos de pudricicón Las bacteéias y feémentos se aislan en grandes cantidades. Como se consideéa que tienen una impoétancia secundaéia en la péédida de mateéia seca, no han sido estudiados en detalle. En los hongos coloéantes y mohos que se encuentéan en las pilas ·de astillas están incluidos un géan númeéo de diferente,s ascomicetos, hongos impeéfectos y ficomicetos. Vaéios pueden tanto, podéié o degéadaé la madeéa como ocasiorlar ración. Entée los aislados cOééientemente ~stán: gatus, Aureobasidium pullulons, Ceratocystis Penicillium spp y Phialophoéa spp. ~; de 3L éstos decolo Asoerqillus fumiChaetomiu~ spp; - 43 - Los hongos de pudrición se dividen frecuentemente en grupos de acuerdo con el deterioro de la madera; pudriciones bla~ cas y pudriciones pardas. Sin embargo, algunos hongos de pudrición son difíciles de situar dentro de estas categorías generales. Los hongos de pudrición parda, que pertenecen a los basidiomicetos, han sido aislados escasamente en las pilas de astillas, dentro de un período normal de almacenaje. Los hongos de pudrición blanca, también basidiomicetos, son mucho más importantes en la pudrición de las astillas de madera. El hongo de pudrición blanca más común en las pilas de astillas de Suecia es el ehrysos porium lignorum, que puede desarrollarse incluso a una temperatura de sooe. especie de madera, la historia de la madera antes del astillado, el tamaño de las astillas, el tamaño de la pila,la ~a temperatura, las concentraciones de e0 2 y 02' la interacción de los distintos microorganismos, son factores importantes que dete~ minan la microflora. La pila de astillas es un sistema complejo, en el cJal varios de estos factores están relacionados entre sí. 5.1.6 Pérdidas de madera y resina El metabolismo enzimático en la fase inicial d0 ulmacenaje, las reacciones microbiológicas y las reacciones químicas a temperaturas más elevadas son responsables de la mayor parte deterioro de las pilas de astillas. Las pérdidas de madera se determinan como pérdida del dire~ ta del peso seco o como pérdida de la densidad de la madera. En ensayos se aplican frecuentemente ambos métodos pues los dos están sujetos a cierto error. - 44 - Las astillas almacenadas dentro del margen de temperat~ ras de 20 a 500C, muestran frecuentemente mayores pérdidas de madera que las almacenadas entre 50 a 600C. En el almacenaje de verano en climas fríos y templados, las partes más extensamente de- terioradas se encuentran con frecuencia en los lados de la pila, mientras que en invierno las pérdidas más elevadas de madera tiene lugar en el centro de la pila. Si están implicados hongos termofílicos destructores de madera (y con frecuencia lo están) temperaturas de 500C son ideales, pudiendo encontrarse también fuertes pérdidas de madera en las partes más calientes Dentro de la pila se encuentran, por tanto, de grandes la pila. variaciones de pérdida de madera, dependiendo en gran medida de los hongos en acción causantes del deterioro. Cuando la temperatura se eleva hasta 6S o C, la actividad de los hongos es casi nula. Sin embargo, las temperaturas elevadas pueden ocasionar el deterioro químico de la madera. En general, ju~to la pérdida de madera para la pila en su con está, como promedio, entre 0,5 y 1% por mes en climas fríos y templados. Un almacenaje prolongado o en climas calientes y húmedos lleva con frecuencia a pérdidas de madera entre 0,75 y 3,0% por mes. Las latifoliadas (y particularmente las latifoliadas blandas ) se descomponen en general con más rapidez que las coníferas, aunque las distintas especies de madera presentan distintas resistencias al deterioro microbiológico. Se ha observado que la compactación de la pila de astillas reduce la pérdida de madera. En general no se encuentran cambios, o éstos son sólo relativamente pequeños, en el contenido de celulosa, hemicelulosa o lignina, ~urante un almacenaje normal de astillas. después de 24 meses de almacenamiento de astillas de ~in embargo, coníferas, los análisis demuestran que el arabinogalactano, el xylano y el - 45 - glucomanano se deterioran fuertemente. Muestras de astillas que dan un bajo rendimiento de pasta habían aumentado también conside rablemente la solubilidad en agua caliente y en soda caústica al 1 por ciento. El contenido de resina disminuye de modo importante durante el almacenaje al aire libre. Uno o dos meses de miento de las astillas suele de la producir un secado almacenaresina aproximadamente igual que el almacenamiento de la madera en rolli zo durante un año (Ver Figura NQ 11). La disminución de resina se explica en parte como resultado de la respiración de las células vivas. Los componentes restantes de la resina se hidrolizan y se oxidan aún más dando productos volátiles y calor. Las mayores pé~ didas de resina se experimentan normalmente en las partes más calientes del centro de las pilas. En gran proporción el secado rápid~ de la resina es una ccnsecuencia de las reacciones dependientes de la temperatura. ticlas, químicas Durante el almacenaje de las los hongos pueden estar fácilmente involucrados en el ceso de secado de la resina, pero no es conocida aspr~ su importancia en relación con otros procesos bioquímicos. FIGURA 11 PERDIDA DE MADERA DURANTE EL ALMAC~NAMIENTO DE EUCALYPTUS GLOBULUS :1 , I Promedlo.n 111 ~tlurl 3 de lu p,la, '"/ ' o y o _0- , , 2 ~ 2 I / Moorr. sIn (Jcw:onu~r 101 /' /' Fuente: Comisión o L 6 Nacional de Ener gía, 1582 (19). - 46 5.2 Deterioro de las astillas almacenadas al exterior En general las pilas de astillas están propensas a contaminación por arena, cenizas y otros materiales. Ello incide en que las plantas industriales experimenten pérdidas en rendimiento, blancura y resistencia, produciéndose alteraciones en la de reactivos, demanda tanto en cocción como en blanqueo. Además, el rendi miento de trementina y extraíbles saponificables (resinas y ácidos grasos), se ven drasticamente reducidos (Peralta, 1984). A medida que aumenta el volumen de almacenamiento de a~ tillas se agravan los problemas de degradación de la madera. Cuya cantidad y velocidad dependen de: - El tipo de madera almacenada - Ubicación del almacenamiento (interior o exterior) - forma exterior de la pila (cónica, en hilera, tope plano). 5.2.1 Componentes principales del proceso de degradación a) Pérdidas de trementina Estas pérdidas son mínimas durante las dos primeras semanas de almacenamiento, aumentando rápidamente durante la semana hasta la octava semana, disminuyendo su nivel pérdida de trementina, el período de almacenamiento para todo tipo de almacenamiento, sean troncos o con pos- minimiza~ terioridad a dicho período. Por tanto, si se desea no debe superar las dos semanas. Estas dos semanas terce~a de se ca asti:las mantienen astillas, bajo techo o no. Todas las maderas perderán el 90% de su trementir.a re cuperable si se les deja almacenadas por mucho tiempo. b) pérdidas de extraíbles Esta pérdida es extremadamente alta, comenzando inmediatamente después que el árbol es cortado y continuando durante 4 a 8 - 47 - semanas aproximadamente. Las curvas de pérdida, versus tiempo, tienen similituc formas dependiendo en del almacenamiento, en el siguiente orden cre ciente de pérdidas: i. Almacenamiento de rollizos ii. Almacenamiento bajo techo iii. Almacenamiento de astillas al exterior Debido a la rapidez de las pérdidas de extraíbles la madera debe ser usada inmediatamente, a objeto de minimizar las pérdidas de sus extraíbles. Por supuesto, esto no es siempre posible bajo condiciones normales. c) pérdida de fibras Esta pérdida es casi lineal con el tiempo, comenzando cua~ do el árbol es derribado y continuando hasta cuando la madera es- tá totalmente podrida. En estas condiciones la madera·va perdiendo alternativas de uso pudiendo finalmente sólo utilizarse como combustible. Dado que es necesario rotar completamente el inventario,en el caso de las astillas para pulpa esto debe hacerse en un periodo inferior a los seis meses. El tamaño real del almacenamiento para que sea expedito,de be basarse en los siguientes factores: - Area física disponible (terreno) - Capacidad de la planta - pérdidas por almacenamiento, permisibles en subproductos y bras. fi- - 48 - 5.2.2 Principales consecuencias del proceso de deterioro de la madera en la industria de pulpa y papel a) Disminución de la densidad Pérdida de peso sin disminución del volumen apilado, pudiendo detectarse esto último, sólo por un muestreo en la pila. b) Generación de finos Incremento de finos en la pila, lo que implica una pérdl da como desecho, siendo utilizable finalmente como De procesarse en digestores, produce una baja en combustible. el rendimiento de cocción y problemas de circulación en el digestor. c) Pérdida de capacidad y rendimiento de los digestores La madera atacada es más liviana debido a su pérdida de peso causada por el deterioro (menor densidad aparente), luego se está alimentando realmente con una menor cantidad de madera, lo que equivale a estar operando un digestor más pequeño. d) Aumento del consumo de reactivos Los cambios de color ocurridos durante las astillas, se derivan de la presencia de el depósito de filamentos fungosos coloreados en la madera y de los cambios químicos que en ésta ocu rren, tanto por la acción de los microorganismos como por la alta temperatura. La alta temperatura unida a la acidez, provocan una condensación de la lignina, haciéndose por ende, menos soluble du rante la cocción, contribuyendo a colorear la pulpa. Este fenómeno aumenta en forma notoria el consumo de licor blanco y/o los reactivos en blanqueo si es que la pulpa se destina a este proceso. - 49 - e) Caída de las pcopiedades físico-mecánicas de la pulpa Al igual que las pécdidas de cendimiento o madera, las de resistencia de la pulpa y papel constituye un fenómeno,el cual no parece estar relacionado de una forma simple con la especie, clima u otras condiciones de almacenamiento de astillas. La magpé~ nitud de las pérdidas de resistencia, varían desde cero hasta didas muy severas en explosión, rotura y rasgado. Pécdidas en cas gado y explosión van desde cero hasta 30%, pero en promedio, el rasgado es el más sevecamente afectado. Se ha infocmado que el tiempo cequerido para hasta un drenaje dado, disminuye en pulpas, producto de cefinar astillas viejas. Aunque la disminución en el tiempo de batido podría sidecacse un beneficio, este efecto es negativo por la con- pérdida de resistencia que va asociada. 5.2.3 Métodos v medios para reducir el deterioro de las astillas El deterioro de las astillas puede reducirse mediante el control intensivo de su almacenamiento y manipulación y mediante tratamientos químicos y otras de carácter preventivo . • a) Manipulación y almacenamiento - Control de elementos finos. Mediante un adecuado diseno e insta lación del sistema de transporte, la degradación mecánica de las astillas puede reducirse a un mínimo. Duración del tiempo de almacenamiento, debe ser lo más breve sible, para una industria al sulfito es suficiente 1 a 3 p~ meses de almacenamiento, para evitar molestias con la resina. La norma a seguir es que lo primero en entrar debe ser lo primero salir. en - 50 - b) Tratamiento químico y otros de caracter preventivo. - Almacenaje anaeróbico. Evitar el oxígeno debe ser un método lógico para reducir el calor y el deterioro de las pilas de astillas. El recubrimiento de la pila con una capa de plástico se ha comprobado que es una buena barrera para el 02. Rociado de las astillas con agua en períodos cortos puede reducir la pérdida de densidad de la madera y la pasta, sin embargo, no ofrece ventajas de resistencia de respecto al almacena miento de astillas secas, en cuanto a la preservación de la calidad de la madera y de la pasta en plazos mayores. Preservación química. La destrucción selectiva de los hongos más peligrosos, colorantes y de pudrición se ha logrado, con el tr~ tamiento de sulfato de Niquel. El tratamiento con N-metilditiocarbonato sódico ha sido eficaz para mantener la calidad de las astillas almacenadas durante seis meses en simuladores de pilas. Sin embargo, en una pila de astillas de Pino, el tratamiento dujo las pérdidas de madera después de dos meses r~ de almacena miento pero tuvo poco efecto después de seis meses (Springer y otros 1974). El bórax ha reducido en forma bastante en peso de las astillas pero en la práctica se eficaz la pérdida obtienen algunos resultados irregulares (Hulme y Shields 1973). El pH óptimo para los hongos destructores de la madera es tá entre 5 y 6 y es posible aumentar el pH con álcalis o disminuir el pH con ácidos. Se han aplicado productos químicos tales como la lejía verde Kraft (mezcla de sulfuro de sodio y carbonato de sodio), la lejía blanca y el hidróxido de sodio. Los ensayos de laboratorio y los resultados a partir de pilas simuladores de astillas, con la aplicación de lejía verde, son de relativamente prometedores (Springer y otros, 1969, 1971, f otros, 1974). Un experimento realizado por Springer Feist y y otros (1974) sobre el tratamiento previo de las astillas de pinus taeda con lejía verde dio un promedio de pérdida de madera del 2,7% debido al tratamiento, produciendose pérdidas inapreciables cu- rante los dos primeros meses de almacenaje (Springer 1974). Sin embargo, hubo pérdidas después de 6 namiento. El tratamiento no tuvo efectos y otros, meses de almace- beneficiosos sobre el rendimiento total o sobre la resistencia de las pastas Kraft, pe ro las astillas de control, sin tratar, se vieron también poco afectadas por el almacenaje. Los productos quimicos que contienen sulfuros es posible que den un olor indeseable debido al ácido sulfhídrico, pero el experimento descrito anteriormente no ocasionó dimiento de volúmenes que constituyan un peligro el despren- de contamina- ción. 5.2.4 Confiouración del almacenamiento de astillas Las estrategias en el manejo de grandes volúmenes de astillas intimamente relacionadas con la forma· de almacenamiento, básicamente son dos: 1. ~o primero que se almacena es lo primero que sale 2. Lo último que se almacena, es lo primero que sale Una pila con menos ce cuatro semanas de almacenamiento tendrá pérdidas de extraíbles saponificables y fibra significa:l vamente reducidos, si se usa un inventario como el descrito en el primer caso. Con una pila de un suministro mayor a cuatro semanas, las pérdidas de fibras aún se reducirán usando un método igual al descrito en el párrafo anterior pero las pérdidas de extraíbles se reducirán más al implementar un sistema según el punto 2. - 5? En todo sistema de almacenamiento de astillas, que a la vez está provisto de un sistema de retiro o extracción de las mismas, se entiende por: - Almacenamiento o volumen muerto a aquella fracción del almacenamiento que por la configuración adoptada queda fuera del sistema por las astillas, de extracción. - Almacenamiento o volumen vivo, a la fracción que es normalmente retirada por el sistema de extracción La razón almacén vivo/almacén muerto se puede variar mediante cambios en la altura de la pila, área activa del equipo recuoerador y forma de ésta. Una pila de sección transversal triangular tendrá más volumen para almacenar que una pila de tope plano con igual área activa. 5.2.5 Sistema de apilado y recogida de astillas En toda industria se almacena una cierta cantidad de astillas por períodos más o menos largos. El almacenamiento como tal y los métodos utilizados son quizás la fase más en la cadena de transformación y manipulación . . La importante circulación controlada en el almacén normalmente sobre la base de que lo prl mero que entra es lo primero que sale,es una condición básica p~ ra obtener resultados satisfactorios. al Sistema Mo-Do Un sistema eficaz para controlar la circulación ce las existencias, distribución de astillas, compactación, y separación de las partículas por tamaño, es el denominado sistema Mo-Do. Es te sistema está proyectado para erigir toda la pila sin utilizar bulldozer para la distribución. Como puede verse en la figura NQ 1 2 , la pila es circular. El equipo de descarga gira alrededor del centro y se mueve hacia atrás a medida que crece la pila. La tu- - 53 - bería de descarga oscila y de esta forma puede abarcar ancho de la pila. Esta disposición permite distribuir • solamente, llas con transportador neumático todo el las asti- lo que se traduce en una compactación fuerte y uniforme. La corta distancia de reco- rrido entre el extremo de la tubería de descarga y la pila reduce también al mínimo la separación de las astillas por tamaño.El depósito de recogida está situado en el centro alimentando un sistema de transporte neumático. Esta posición simplifica la labor del bulldozer cuando se recogen las astillas para la producción y da por resultado una mayor eficacia y una menor rotura de astillas. La pila en forma de anillo con un pequeño sector abie~ to entre la descarga y la recogida, hace posible o realmente necesario el girar el almacén y garantiza el método ideal de trol de circulación "lo primero que entra es lo primero 1e" . PIGURA 12 DISEÑO DE PILA CIRCULAR (Sistema Mo-Do) \ I PILA DE ASTILLAS - \ \ con- que sa- - La r~cogida ')4 - de astillas desde el almacenaje al aire libre se suele hacer con un tractor o bulldozer que empuia o transporta las astillas hasta el transportador de recogida normalmente de cadena o de cinta. 8n general estos transportadores 0e recogi da son muy estrechos, lo que significa que se puede producir fá - cilmente un "arqueado" si la carga de astillas es grande. b) Sistema Wennberg La flexibilidad ante variaciones en la demanda de astillas y seguridad en la entrega de materia prima al proceso, son factores importantes de cumplir por un sistema de almacenamiento y retiro de astillas. 8n el sistema de almacenamiento al aire libre de la Wennberg, la flexibilidad viene a través de sus tornillos sinfín, que viajan y suministran el material requerido y también en su ha bilidad para retirar ya sea continuamente por debajo de la pila a través de todo su largo, o bien, sólo de ciertas secciones ella. Asl, de los operadores pueden almacenar material exactamente donde ellos deseen y también retira el material que ellos ne- cesiten. La pila Wennberq, consiste en acumula material tribución de hilera. a lo largo Uf' carro móvil que de toda la pila en una dis- 8ste carro móvil consta de una tolva la cual, es alimentada con astillas mediante una correa transportado' ra. - 55 - Los operadores tienen control sobre la trayectoria del carro móvil y además sobre los hornillos, sinfín que retiran el material por debajo de la pila. Sobre el funcionamiento de la pila, industri~ la planta puede elegir altura y longitud de almacenamiento, según los requerimientos para asístir su capacídad de producción. La longitud virtualmente es ilimitada y la pila puede elevarse altura práctica. De haber expansi6n en el futuro, de alargar la pila, simplemente alargando el a cualquier la planta pue- túnel que retira las astillas y los rieles que van debaio del almacenamiento. Con el sistema Wennberg, el retiro de astillas se realiza sobre el área inferior o base de la hilera que se forma. tornillo sinfín, ~l retira continuamente de muchas diferentes capas, dando una efectiva acción de mezcla. El efecto de mezcla contribuye a una calidad de pulpa más uniforme puesto que se una humedad, densidad y distribución de tamaño en el obtiene retiro de material más regular. c) Otro sistema para la manipulación y almacenamiento lado contr~ de las astillas que se emplea en algunos· casos es aquel en el cual éstas se transportan sobre cintas y unos brazos m6viles las depositan con una pequeña distancia de caída libre. La recogida se hace también mediante recogedores mecánicos móviles. 6. M~DICION D~ ASTILLAS Cuando se miden astillas de madera, debe cuenta dos aspectos principales: al La exactitud de la determinación del valor v b) el costo de la determinación tenerse en - 56 - Los factores más importantes que determinan el para la industria de fibras son la cantidad de materia calidad general de las astillas. La cantidad puede valor seca y la determinarse en volumen o en peso. 6.1 Medición en volumen La determinación del volumen aparente suele ser relativamente sencilla. En transporte por camión o por ferrocarril, la superficie de la base del contenedor de transporte es normalmente conocida, y por tanto la medición se limita a estimar la altura media de la carga de astillas (o la distancia desde el borde rior del contenedor hasta el nivel de las astillas). El sup~ volumen de las pilas de astillas puede determinarse ya sea mediante medición directa de la pila o a partir de fotografías áereas. El volumen sólido relativo depende de varios factores, tales como las características de forma y tamaño de las y el método de astillado, método de carga, método de astillas transporte, distancia y condiciones climáticas. Aumentando el grueso y la longitud de las astillas, éen tro de ciertos límites, (5 - 25 mm de longitud), el volumer. sóli- do relativo aumenta algo. Las astillas tamizadas tienen un volumen sólido relativo inferior que las astillas sin tamizar, siendo la diferencia aproximadamente del dos por ciento. También tienen lugar variaciones en las astillas procedentes de los tos tipos de astilladoras. distin- - 57 - Las astillas procedentes de molinos de sierras y canteadoras con astilladoras martillos, de tienen normalmente el me nor volumen sólido relativo; las procedentes de astilladoras de disco tienen el mayor volumen sólido relativo, mientras que las procedentes de astilladores espirales están en una posición in- termedia. Las cuchillas gastadas para el astillado reducen tanto la calidad como el volumen sólido relativo de las astillas. El volumen sólido relativo es mayor cuando las astillas se cargan soplándolas que cuando se dejan caer desde un transpo~ tador mecánico o silo. En caída libre la compactación varía también con la altura de caída. La compactación durante el transporte se calcula nor malmente en tanto por ciento, basándose en los niveles de las as tillas antes y después del transporte. La figura NQ 13 ofrece un ejemplo de dicha compactación. En el transporte por camión la ma yor parte de la compactación tiene lugar durante los primeros 20 a 40 Km. En una distancia de 100 Km de transporte por la compactación es del orden del 4 al 10%. carretera Esta compactación es del 1 al 3% mayor en el remolque que en el camión y mayor en el transporte por carretera que por ferrocarril.' El clima influye también en la compactación, es normal mente mayor en verano que en invierno, ocasionada en parte que las astillas se nielan en bloque en el silo o por- durante el transporte. Incluso en el contenedor la compactación es desigual, siendo mayor en los lados que en el centro. (figura NQ 14) La compactación aumenta el volumen sólido relativo, el aumento medio parece ser aproximadamente de 1,5 al ra el transporte por carretera, es decir, de 0,37 a 0,39. 2,5% y p~ - 58 - E"IGURA 13 COMPACTACION DE CARGAS DE ASTILLAS COMO CONSECUENCIA DE LA DISTANCIA DE TRANSPORTE C) . e <> - - - C.n¡.,. --. ll') ..;-- . --------- .,;",.,,;'" /' J 50 IDO F'IGURA 14 COMPACTACION MEDIA DESPUES DE 675 Km DE TRANSPORTE EN VAGONES DE F'ERROCARRIL mm E E ....... .... .... Comp¡)Clación ul('die mm ~ >150 - 59 - Debido al hecho de que muchos de los factores antes me~ cionados son especificos para cada suministrador, el volllmen sól1 do relativo no es constante, pudiendo llegar a ser muy considerables entre distintos suministradores. En una pila de astillas, el_.velullien stn-i:do relativo astillas tamizadas es ;;-. normalmente~e 0,47 a 0,48 cu~do porta neumáticamente. Habrá partes con la carga de de se trans- astillas más suelta, especialmente en los bordes, donde se han movido mecánica mente. La densidad básica de las astillas varía tanto con la especie y con las mezclas de especies, con la edad del árbol, con el ritmo de crecimiento, etc., que no es posible dar unas cifras generales de confianza. ó.2 Medición de Peso Con este método la unidad de transporte se pesa antes y después de descargar y la diferencia constituye el peso de la car ga de astillas. En el transporte por barco se mide éste antes y después de colocar la carga a fin de determinar el peso total de las asti llas en verde. Se hacen ciertas deducciones de este peso en verde, por la lluvia que entra en la bodega durante la carga, el agua in corporada en el sistema de transporte neumático y el exceso de polvo, corteza y madera podrida (Warren 1972). El contenido de humedad de una carga de astillas deper.de de la especie de madera, de la estación en que se hace la explot~ ción maderera y del tiempo de almacenaje y sus condiciones. - 50 - Las variacion~s pueden ser, por ello, muy grandes, mismo suministrador como entre distintos tanto en un productores. Como es imposible determinar el porcentaje de materia seca o el contenido de humedad de las cargas completas, se utili zan técnicas de muestreo. Para astillas de aserradero, si se desea un valor medio de la humedad de la carga de un camión con un margen de un 2 po~ ciento, debe tomarse de 5 a 15 muestras de dos litros de dis tintas partes de la carga, bien mezcladas y el contenido de humedad se determina sobre la base de esta muestra general. En el caso de grandes entregas que proceden de un sólo suministrador, debe ser suficiente un cierto número de muestras al azar'de diversas partidas. las (Nylinder 1972). En embarques de astillas de madera procedentes de Nueva Zelandia (principalmente coníferas exóticas y hayas nativas), se hacen mediciones en el momento de cargar el barco. Cada 15 mi nutos, durante el período de carga de 50 a 60 horas, se muestras de 5 kg de astillas, utilizando para tal fin un toman dispo- sitivo de muestreo que puede empujarse, bajo la corriente de astillas que cae hacia el interior del alimentador que suministra el sistema de transporte de aire. Las muestras se colocan en unos sacos de plástico numerados y se cierra con elástico de go~a has ta que se realicen las pruebas. Posteriormente, se obtienen submuestras de 500 g y de 1.250 g, desechándose el resto. Las muestras de 500 g se utilizan para la determinación del contenido de madera seca mientras que las muestras de 1.250 g se utilizan para determinar la calidad de las astillas. Hay normalmente más de 200 muestras de astillas que se secan en estufa durante 15 horas a 105Q en contenedores de alumi - 61 - nio ajustados para el mismo peso a fin de facilitar el procedimiento de pesado y cálculo. La determinación de la humedad mediante secado en tufa y pesado es un método sencillo y seguro con que está normalmente entre + 1,5 y -0,7 por una ciento. es- exactitud Una razón principal de la estimación por exceso del contenido de humedad en astillas muy ricas en extractos, se debe a la evaporación de los componentes más volátiles. Entre otros muchos principios y métodos de ción de la humedad adecuados para el comercio de determina- astillas, los métodos que parecen ser m~y prometedores son el de la conductividad eléctrica y el nuclear (neutrones y rayos gama). En algunas industrias de pasto se instalan medidores continuos de astillas y de humedad para una mejor contabilidad de costos y control del di gestor. Un sistema discontinuo, pero automático, para medir la hu medad de las astillas que se aproxima a la exactitud 20n estufa, del secado lo describen Preikachat y otros (1974) y Wilhelmsen y otros (1976). 7. TRANSPORTE La demanda de un cierto producto depende no sólo de su precio y calidad sino también de su disponibilidad en el momento (fecha), en la cantidad y en el lugar preciso. Ello obliga a con tar con un sistema moderno de distribución y eficiente en cada una de sus etapas. Si los residuos forestales se astillan en el área de corte a tala rasa o sobre los caminos de extracción o pistas de arrastre se utilizan por lo general tres tipos de transporte de as ti 11 as : - 62 - - Acoplado para tractores con barandas altas y con sistema de descarga hidraúlica tipo tolva o un piso tipo cinta de transporte. - Sistemas hidraúlicos más sofisticados consistentes en contenedores que pueden ser levantados y vaciados en otros mayores a orilla del camino forestal principal. - Sistema de sacos: las astillas son acumuladas en sacos plásticos con una capacidad de 1 a 3 toneladas, los cuales son vados hasta orilla del camino principal donde son lle- almacenados o vaciados inmediatamente en un contenedor. El sistema más común hoy en día es el del acoplado. Los sistemas de contenedores o de saco se encuentran aún en etapa experimental. En los casos en que el astillado se realiza sobre el camino forestal principal, los árboles enteros y/o las copas son arrastradas en toda su longitud hasta los caminos forestales con la ayuda de tractores de arrastre, huinches o cable-grúas. El a~ tillado se efectúa sobre el camino forestal. Las astillas se car gan (embarcan) de diferentes formas: - Sistema de contenedores: los contenedores gigantes son depositados a orilla de camino donde son llenados y luego transport~ dos en forma itinerante hasta el consumidor. Carguío directo en camiones con barandas altas. Esta alternati va presenta el problema que el astillador presenta períodos de detención relativamente frecuentes dependiendo estos básicame~ te de las distancias de transporte, la densidad del transporte y el volumen a ser dstillado. En términos generales el transporte de astillas subdividirse en dos fases, transporte externo e interno. puede - 63 - 7.1 Transporte externo Es aquella fase que tiene lugar fuera de la industria, planta o aserradero y puede realizarse por camión, tu~ería o cargueros marítimos, especialmente ferrocarril, construídos para transportar astillas de madera. 7.1.1 Transporte en camión El transporte de astillas de madera desde aserraderos, índustrias de tableros a operaciones de astillado en el bosque, hasta el terminal receptor o industria se hace frecuentemente me diante camiones, siempre que la distancia de transporte sea nable, equipados especialmente para esta tarea. El equipo raz~ ideal de transporte por camión depende del volumen a transportar,de la distancia de transporte, del tiempo y equipo de cargas, de las instalaciones de descarga y no en menor proporción de las normas específicas de cada país sobre camiones y carreteras. El transporte de astillas con camiones no presenta por lo general problemas al transitar por carreteras públicas, puesto que la capacidad de carga de estos vehículos se aprovecha en forma integral. Estos camiones generalmente tienen una capacidad de carga de 20 a 22,S toneladas y un peso total bruto de 38 tone ladas. Además, presentan una superficie de carga de aproximadamente 2,4 m de ancho, una longitud de 10 a 12 m y una altura útil de 2,6 a 3 m. Con ello se logra un volumen de carga de 60 a 90 m3 estéreo. Con un factor de 2,5 a 3,0 metros estéreos por 3 m sólido se sobrepasa normalmente la capacidcld de car}~ de los camiones. Actualmente se usan 3 medios de transporte rodoviario: - Camión semi-trailer - Camión con acoplado - 64 - - Camión semi-trailer con acoplado acondicionado al sistema de contenedores. Combinando una estructura de acero y un recubrimiento de aluminio se puede reducir el peso de un remolque para astillas y ganar una parte adicional de carga útil. Sin embargo, algunas operaciones de astillado en el campo, se ha en demostrado que los recubrimiento finos de aluminio son inadecuados. El carguío a estos medios de transporte se efectúa de diferentes formas: directo con el sistema neumático del astillador; carguío mediante contenedOres menores provistos de sistemas hidraúlicos que permiten la elevación y giro de éstos por sobre de los contenedores mayores; por vaciado de los sacos en el sistema de sacos o con la ayuda de aparatos elevadores por utilizados para el carguío de astillas apiladas en succión bruto junto al camino. La utilización de grandes tractores cargadores o la ga por gravedad desde los silos, son los métodos más ca~ eficaces. Con los silos existe el problema de que en un clima frío las astillas se hielan en bloque, pero esto puede evitarse a los silos con cables de calefacción y aislamiento. dotando La carga puede hacerse también mediante transportadores mecánicos y neumá ticos. En el caso del campo, las astillas se suelen soplar direc tamente desde la astilladora al vagón o contenedor. La descarga puede efectuarse volcando los contenedores con dispositivos hidraúlicos montados sobre el camión. ~sto menta la versatilidad del equipo de transporte pero da como sultado la disminución de la carga. Los contenedores de con laterales abatibles pueden descargarse mediante aure- astilla una hoja, montada sobre tractor, que empuja las astillas hacia afuera. Con grandes volúmenes de transporte, el mejor sistema de descarga es probablemente el tener puentes fijos en la estación de descarga - 65 - de modo que se pueda volcar la carga completa del camión tal caso el tiempo total de descarga es y, en aproximadamente de 10 mino Otro método incluye la utilización del vacío para succio- nar las astillas del contenedor. En algunos terminales se utilizan palas mecánicas cargadoras de astillas, combinadas normalmente con transportadores, ya sea mecánicos o neumáticos, que dan un tiempo de descarga de unos 15 minutos por vagón. En la Figura NQ 15 se muestran diferentes métodos de carga y descarga de astillas. Las velocidades de transporte de estos camiones son si milares a los camiones que transportan madera rolliza. Durante ensayos de transporte en carreteras públicas en buen estado conservación se determinaron velocidades promedio de 55 de km/hr. durante el retorno y 50 km/hr en promedio para viajes con carga. En viajes sobre caminos forestales en regiones montañosas con pendientes de hasta 12% estos camiones alcanzaron velocidades de 8 a 10 km/hr cuesta abajo con carga y 15 a 18 km/hr en viajes sin carga cerro arriba. 7.1.2 Transporte por ferrocarril Es muy adecuado para transportar a largas distancias grandes cantidades de material homogéneo. Ofrece algunas ventajas importantes tales como la regularidad, y si el la elevada capacidad ese~ transporte está bien planeado sus bajos costos. Es cial una estrecha cooperación entre el suministrador, el receptor y la compañía de ferrocarril. Los vagones para astillas pu~ den tener la parte superior abierta o cerrada. Los tipos con la parte superior abierta facilitan el procedimiento de carga, pudiéndose además añadir un bombeo de astillas en la parte supe- 66 fIGURA 15 METODOS DE CARGA Y DESCARGA DE ASTILLAS Diferentes métodos para cargar de astillas. cami~nc~ , ¡ ,,:·':'~/. p., ;' JI'I"" r.I'\ I ¡Ii" .' ", ,r'('t ","\I"l.'~ .~ i "',,,11...... '\ ",\ 1'. <,.. . ~ ,t(1 .', \ti " l· I I' " ' • '" ,'1.1' I 1 • I .• /: I ..... \ .... '. ;. , 1( '- l. \' I A', • ,',\.1"w. ,,' , \ •.. ,~ h, J 'A" '''10'\''-\ /.,"),1' " ."1,' ", '" . ·.I'~'.'ll,\·.··':'.'i;"'·. 'Ir' ,. ." , 1 1 , . \. " . , .' .' 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