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COMISION NACIONAL DE INUESTIG!ICION CIENTIFICM Y TECNOLOGICA (CONICYT) DIRECCION DE PLPNIFICACIDN (DIPLA) Canadรก 303, Casilla 297-J, santiago, Chile

EP) CONICYT/SRE/3

SEMINARIO SOBRE LOS RECURSOS ENERGETICOS DE CHILE Santiago de Chile, 16-19 Abril 1974

EL BOSQUE CHILENO COMO FUENTE DE COMBUSTIBLES

Rdiger Albin A., Roberto Juacida P., Herbert Rodmanis INSTITUTO DE TECNOLOGIA E INDUSTRIAS DE LA MADERA UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE

Valdivia, Marzo 1974


EL BOSQUE CHILENO COMO FUENTE DE COMBUSTIBLES

Rdiger Albin A. Roberto Juacida P. Herbert Radmanis

Instituto de Tecnología e Industrias de la Madera Universidad Austral de Chile

RESUMEN En Chile existen aproximadamente 300.000.000 m 3 de madera en el bos que nativo y 70.000.000 m3 en los bosques de plantaciones. Del volu men total del bosque nativo, un O% no sirve para los procesas in dustriales aplicados en el país y teoricarnente es leña. De la madera de las plantaciones se obtiene un aprovechamiento mayor y el material combustible se limita a residuos industriales, que se esti me en un 20-30% del volumen total de la materia prima. La madera sirve como combustible en forma de leña, carb6n vegetal y desechos industriales tales como: corteza, aserrín, tapas, cantoneras, desechos generales, chips de combusti6n y lignina en la lejía negra de la fabricación de celulosa. b 6lo el volumen de aserrín pro ducido anualmente en Chile y que no se aprovecha en ninguna forma, se estima en 300.000 - 500,000 m3 s6lidos da madera.

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El valor calorífico de madera en forma da leña o desperdicios industriales es considerablemente más bajo que el del carbón. En cambio, el valor calorífica del carbón vegetal producido de madera tiene valores comparables con el carbón de piedra (hulla). Normalmente el aserrín y el chipa de combustión se inyecta con presión de aire en cal doras con un considerable aumento de su poder calorífico. La falta de datas estadísticos sobre combustibles leñosos y su importancia socio-econ6mica para el país, merecen mayor atención y fomento en el futuro.

1. INTRODUCCION Los bosques de Chile han sido una fuente decornbustible desde la primera colonización hasta ].a fecha. La leña y el carbón vegetal siempre han jugado un papel importante para satisfacer la necesidad de combustible no sólo de los consumidores particulares, sino también de las empresas industriales ubicadas en las regiones boscosas del país. egÓn estimacjones hechas por el Instituto Farostal en el año 1965 (1) existirían en Chile, en forma aproximada 20.000.000 hs de bosques y matorrales con un volumen total de madera aproximado a unos 370.000.000 m 3 . Este volumen se ha visto disminuido por el consumo desde ese año a la fecha presente. Solamente 500.000 hós de estos bosques son relativamente vírgenes y maderables can una existencia en volumen de unos .o.000.000 m3 . Hay además unas 3.700.000 hs cubiertas con bosques parcialmente explotados con un volumen de madera de 74000•000 metros cúbicos. De esto se puede establecer que sólo un 20% de los - 2 -


bosques totales contienen madera aprovechable para usos industriales, en tanto que la mayoría de los bosques están constituidos por matorrales, especies no maderables o renovales nativos. Los bosques artificiales, en su mayoría da pino, alcanzan solamente a 350.000 hás con un volumen estimado de 70.000.000 m 3 de madera. (2) Las posibilidades de uso de los bosques como fuente de leña o combustible en general, estén limitadas por varios factores que deben ser considdrados, tales como: el equilibrio ecológico, la protección de la tierra, la regeneración natural de los bosques, las limitaciones dadas por la ubicación de los bosques en relación a los posibles consumidores de los combustibles, la accesibilidad de los bosques, los costos de la extracción de leña y del transporte en relación a otros combustibles más bara tos o de más fácil obtención. Otra fuente de combustible leñoso es la madera de desechos producidas en la transformación industrial de le madera como son: desechos de aserraderos, fábricas de tableros, barracas, producción de durmientes para ferrocarriles, maderas de minas fuera de uso y de otras fábricas que usan la madera como materia prima principal. Según el tipo de industria y su producto final, se puede decir que en la transformación mecánica industrial de la madera, el aprovechamiento de la madera desde el árbol volteado en el bosque hasta el producto final, es solamente un 20 0% en el pro-

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media. El resto es materia leñosa que puede servir como combustibles pero en muchos casos no es aprovechada apropiadamente.

2. LEÑA DE LOS 805L!UES No existen en Chile cifras concretas sobre la extracción de maderas para uso como leña. Una estimación muy esquemática de la FO (3), basada en valores del Instituto Forestal, indica pare los años 1968 y 1969 una producción de leña y carbón vegetal de 3.000.000 m3 anuales. En comparación a los 14.000.000 de m tras cúbicos da madera extraide para fines industriales parece baja la cifra para leña y probablemente es más alta sin posibilidad de control estadístico. Las especies arbóreas más importantes en la producción de leña y carbón vegetal son: (en orden decreciente) Ulmo (Eucryphia cordifolia), Tineo (Ueinmannil3 trichosperma), Olivillo (í-'extoxicon punctatum), Tepe (Laurelie philippiana) y Roble (Notho fagus oblique). Según el Censo de Vivienda 1960 (14 ) un 96% de las casas en la Provincia de Valdivia usaban leña o carbón vegetal como único a más importante combustible. Si so estima, que los 260.000 habitantes de la provincia (1960) o seo 145.175 casas (1960) consumieren en el promedio anualmente 2 metros ruma (Im x im x Im de madera armada) por persona o 10 - 15 m.r. por casa, se llega u


un consumo entre 400.000 y 600.000 m.r. solamente en la provincia de Valdivia (5). Se puede asumir que relaciones paracidas son válidas para las otras provincias del sur de Chile en la zona boscosa y con condiciones climáticas que hacen incluso necesario un consumo mayor de combustible qua en lo provincia de Valdivia.

3. Cf\RBON VEGETAL Por destilación en seco de la madera se obtiene carbón vegetal. Su empleo no se limite al uso domestico para la preparación de comidas, alimentos a las brasas y para calentar el hogar, sino tambin es empleado en altas hornos, en metalurgia y otros usos industriales. Sobre todo el uso industrial de carb6n vegetal fue causa de la destrucción de valiosos bosques en la cercanía de es tas industrias en tiempos pasados. Elempleo de carbón vegetal se debe al hecho de ser un combustible renovable, liviano, fácil de manipular y con valores caloríficas comparables con el carbón de hulla (ver TABLA 3). Lamentablemente no existen cifras en la estadística forestal de Chile sobre carbón vegetal producido anualmente en el país. Además, en las pocas cifras existentes sobre la materia, no se distingue entre laño y carbón vegetal, sino aparecen los valores como un solo conjunto.

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1

------.-

-,


Para la Provincia de Valdivia tenemos datos en el ya citado trabajo de VOLLMER (1972). i--g6n éste, se ha producido en el año 1969 en la citada provincia, aproximadamente 58.400 sacos de carbón vegetal (1 saco = ± 25 kg). En comparaci6n al volumen da carbón vegetal producido se menciona una producci6n de leña de 136.000 m.r. en el mismo año 1969. La encuesta se efectu6 en un total de 216 productores, con más de 50 hs de bosques. En el citado trabajo se estima la demanda anual

da carb6n vegetal en la pro

vincia en 7.500.000 kg (= 300.000 sacos), contra una "capacidad da producciEn" de 6.000.000 kg/año (= 240.000 sacas). A

base de estas cifras sería posible hacer algu-

nas estimaciones para Chile en total. La intensidad de trabajo por tonelada de carb6n vegetal se estimo en 6,9 días/hombre (en comparaci6n: 1 metro ruma leña

0,6 días/hombre). Un metro ruma de leña equivale a más o me-

nos 4 sacos (100 kg) de carb6n vegetal. (VOLLMER, 1972)

L • RESIDUOS INDUSTRIALES La industria forestal chilena consumió hasta el - 3 , 3 ano 1971 aproximadamente 4.000.000 m solido sin corteza (mssc) 1) - En el año 191+4 se estim6 la demanda par cpita anual en 20 kg para Chile en total. (Misi6n Forestal Norteamericana) - Lo "Mensura Forestal" (1952) ha estimado la demanda en 20 kg par cpita y año en el sector rural y 30 kg/cEpita en el sector urbano.

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de madera en rollizos por año. Con el inicio de la producción en las fábricas de celulosa ARAUCO (1972) y CELCO (Constitución, 1974) se aumentará este consumo por 1.400.000 m 3 ssc si las dos Fábricas trabajan con

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máximo da su capacidad.

El consumo de madera se divide aproximadamente en tre las siguientes rubros:

TABLA 1.

ESTIMÍ\CION DEL CONSUMO DE MADERA EN LA INDUSTRIA FORESTAL DE CHILE 1973 Materia Prima

Producto Pulpa y Papel

2.000.000 m3 ssc

Aserraderos

2.500.000 m3

"

Chapas y Terciados

45.000 m3

Tableros de Partículas

40.000 m3

"

Tableros de Fibras

60.000 m3

"

Postes de Transmisión

10.000 m3 200.000 m3

Durmientes

°

4.855.000 m3 ssc

T O T M L

De este volumen total de madera en rollizos se obtiene coma producto final solamente un porcentaje que varía considerablemente según sea el producto. Se calculan los siguientes factores de transformación (equivalentes de madera en rollizos):

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TABLA 2.

PRODUCTOS Y SUS EQUIVALENTES EN MATERIA PRIMA

Productos

Unidad

Equivalente en madera (estimación promedio)

Estimación del aprovochom.

Pulpa mecánica

t.m.

2, 5 m

Pulpa química

5,0 m3 sso = 2,3-2,5 t.m.

40 - 45%

2,0 m3

50%

Terciados

t.m. 3 m 3 m 3 m

Tabl. de patíc.

m

1,5m3

65%

Tobi. de fibras

t.m. m3

2,5 m = 1,1-1,2 t.m.

83 - 90%

118.- 2 m3

50 - 55%

Madera aserrada Chapas

Durmientes

eso = 1,2-1,3 t.m..

2,0-3,0 m 2,5-3,5 m

3 3

77 - 83% --

35 - 50% 30 - 40%

El producto con el mayor volumen de desperdicios es la madera aserrada. Los desechos son tapas y cantoneras (20 a 25%), aserrín (13-20%) y corteza (10%). Solamente el aserrín producido anualmente en Chile alcanza entre 300.000 y 500.000 m3 sólidos de madera. De este volumen sirve solamente una muy pequeña parte como combustible industrial en las calderas de la misma industria. La mayor parte se pierde sin uso alguno. En las otras industrias la relación de producto: desechos es más favorable o las posibilidades del aprovechamiento de las desechos son mejores. Por ejemplo: en la producción de pulpa química, se pierde más o menos un 50% de la materia prima en forma de lignina. Esto se puede quemar junto con otros combustibles en las cal deras de la misma industria, pero muchas veces se beta con las aguas residuales. - 8 -


En general se puede decir, que el aprovechamiento de los desperdicios combustibles de lo industria forestal de Chile todavía no se encuentra en su máximo, sobre todo en lo que a aserraderos se refiere.

5. TRINSFORAMCION DE MADERA EN EF'JERGIA MECINICA

La madera como tal posee un poder calórico bastante menor que el carbón de piedr8, existiendo una diferencia proporcional del orden de 4:1. Además el poder calorífico se ve influido por el contenido de humedad en el momento de la combustión. Tembión influye el contenido de resinas, lignina y celulosa en la madera. Maderas compuestas de alto grado da celuloso (p.ej. álamo y sauce) tienen un poder calorífico relativamente bi jo. La .transformaciófl de la madero en carbón vegetal produce un combustible da alto valor calorífico, comparable al carbón de piedra (hulla).

- 9-.


TABLA

3.

ALGUNOS VALORES

CALORIFICOS DE C0MBLJTIRLES jÇcil/kg

1TEM

7.500 - 8.500

Carbón de piedra (hulla) Lignito (carbón Lote)

i

7.000 - 8.000

Carbón vegetal (madera) vi

Lignina

6.400

6.100 4.100 - 4,350

Celulosa vi

Laño de coníferas

2.000 - 4.600 1.200 - 1.800

Leña de P. insigne Lañe da latifoliadas

l

1.900 - 4.300

Aserrín coníferas suelto

vi

1.700 - 3.000

Aserrín en forma de briqueta FUENTE:

de humedad

4.000 - 4.500

hOLLMRNN (6)

En el proceso de transformación de la madera en energía es preciso que se cumplen ciertas exigencias en relación a le amplitud de le cámara de combustión de las calderas. Estas deben tener un volumen 4 veces mayor, por lo menos que aquellas que empleen carbón, y al mismo tiempo contar con inyectores de aire auxiliares laterales, aparte del ventilado directo. Las calderas dotadas de los elementos necesarios, combustioflan de igual forma madera de "chips" y desperdicios de mayor tamaño, trayendo esto la ventaja que la decisión que se tome en funci& de las costos de transporte que significan llegar a ella. Ejemplo: En una caldera con un 84% de rendimiento, alimentada por desperdicios de madera se alcanza can 1,8 m 3 por hora a producir

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250 H.P. por hora. (Fuente: Industria Valdiviafla). Vale mencionar, que existen en el mercado chipeadores especialmente para producir chips do combuti6fl de desechos do madera que son más finos que aquellas usados para producir pulpa. Estos chips se prestan para ser inyectados en la caldare con aire.

BIBLI0GRIFIA: (1) Valenzuela R., Hernán:

Nociones de Silvicultura Instituto Forestal, Santiago, 1967

(2) García y ., Oscar:

Situación da oferta y demanda de madera para la industria do celulosa en el corto y mediano plazo. (mimeograf.) Reunián de consulta en el crea de celulosa y papel. Santiago, Diciembre de 1973

(3) FI0: () Direcciáfl de Estadística y Censos:

Anuario de Productos Forestales Roma 1969/70 II Censo de Vivienda, 29 de Noviem bre de 1960, Resumen del País. Santiago, 1960

(5) \Jollmer, Udo:

Bezichuflgefl zwischen dar Intensitat und dern PrbeitskrftBbedQrf dar Forstwirtschaft in einem EntwickluflgslaT]d, dargestellt am Beispisl dar Provinz Valdivia, Chile. Inaugural Dissertatiofl, Universitt Freiburg, 1972

(6) Kollmann, Franz:

Technologie des Holzes und dar Hoiz werkstoffe. Springer Verlag Berlin, Gttingen, Heidelberg. 1951

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EL BOSQUE CHILENO COMO FUENTE DE COMBUSTIBLES