Libro 1, Hacer pellets · Parte VIII, capítulo 42. Índice del libro. Antes: quemadores a pellet en la fundición.
Al terminar este capítulo vas a poder:
- Calcular cuántos litros de agua hay que sacarle a una carga de madera.
- Pasar de esa agua a la energía, a la potencia de la caldera y a los kilos de combustible.
- Elegir entre agua caliente, vapor o aceite térmico según el programa de secado.
- Decidir cuándo conviene pellet y cuándo conviene el chip o el residuo propio.
El caso: Secadero Alto Paraná
Javier tiene el Secadero Alto Paraná, cerca de Eldorado, en Misiones. No tiene aserradero: seca a fasón tablas de pino de los aserraderos de la zona, en dos cámaras de 60 m³. Una caldera de agua caliente quema chip comprado.
En verano anda todo bien. En invierno el chip llega empapado, la caldera no da la potencia, la cámara se atrasa y el programa de secado se desarma. El año pasado tres cargas salieron con fisuras, y a Javier le tocó pagar la diferencia. Un vecino le ofreció pellet: "siempre seco, siempre igual, y te olvidás del problema".
Sofía, su socia, hizo la pregunta incómoda: "¿Cuánto pellet es, en un mes? ¿Y a cuánto se nos va el costo por metro cúbico?" Con eso arrancamos.
Cuánta agua hay que sacar
La madera de un secadero se mide de una forma distinta a la del chip, y conviene no confundirse. La humedad de la madera aserrada se da sobre peso seco: 100 % significa tanta agua como madera seca, y por eso puede pasar de 100.
La cuenta es directa:
kilos de agua por m³ = densidad seca × (humedad inicial − humedad final) ÷ 100
La densidad seca es la de la madera sin agua, en kg/m³. Un pino de nuestras forestaciones anda cerca de 450 kg/m³, y un eucalipto, cerca de 500. Son valores de referencia: tu especie y tu rodal tienen los suyos, y se miden con probetas pesadas antes y después de secar en estufa.
| Madera (supuestos) | Densidad seca | De humedad | A humedad | Agua por m³ |
|---|---|---|---|---|
| Pino verde a muebles | 450 kg/m³ | 100 % | 12 % | 396 kg |
| Pino oreado a muebles | 450 kg/m³ | 40 % | 12 % | 126 kg |
| Pino verde a construcción | 450 kg/m³ | 100 % | 18 % | 369 kg |
| Eucalipto verde a muebles | 500 kg/m³ | 100 % | 12 % | 440 kg |
Tabla 1. Agua a evaporar por metro cúbico de madera.
La segunda fila enseña algo importante: el oreado es el combustible más barato que existe. Una tabla que pasa unas semanas bajo techo y bien estibada llega a la cámara con la tercera parte del agua. Bajar la humedad inicial ahorra más que cualquier cambio de caldera, aunque ocupa playa y demora el capital.
Cuánta energía cuesta
Evaporar un kilo de agua consume, por la física, cerca de 0,7 kWh. Una cámara convencional gasta bastante más, porque además calienta la madera, pierde calor por las paredes y lo pierde cada vez que abre las ventilas para sacar aire húmedo.
Un trabajo del instituto canadiense FPInnovations da una referencia práctica: 1,6 kWh de energía por kilo de agua en una cámara convencional de calentar y ventilar, contando el rendimiento del sistema y las pérdidas de la cámara. El mismo trabajo dice que entre 60 y 70 % de la energía se usa en evaporar. Lo demás son pérdidas, y por ahí pasan las mejoras.
Con ese número, el pino verde de la tabla 1 pide 396 × 1,6 = 634 kWh por metro cúbico. Canadá informa un promedio de 1.000 MJ/m³ para maderas blandas, unos 278 kWh/m³. Es menos de la mitad porque allá la madera entra con mucha menos agua. Por eso no sirve copiar un número por metro cúbico de otro país: se calcula con tu humedad.
Una secadora de aserrín, como la del capítulo 2, gasta cerca de 1,0 kWh por kilo de agua. Una cámara de tablas gasta más porque seca despacio, de días a semanas, y con mucho aire que se ventila.
Por ahí pasan las mejoras más baratas, antes de tocar la caldera. Burletes y puertas que cierren, paredes aisladas y ventilas que abran solo lo necesario. Un intercambiador que precalienta el aire de entrada con el aire que se va puede acercarlo a pocos grados de la temperatura de la cámara. Las cámaras de deshumidificación llegan a usar hasta la mitad de energía, pero casi toda eléctrica, así que conviene hacer la cuenta con el precio de tu luz.
De la carga a la caldera
La potencia sale de repartir esa energía en el tiempo del ciclo:
potencia media (kW) = energía de la carga (kWh) ÷ horas de secado
Con eso solo, la caldera queda chica. La demanda no es pareja: al principio hay que calentar toda la madera y sale mucha agua libre, y al final sale muy poca. Por eso se aplica un factor para el pico. En una sola cámara, puede llegar al doble de la media. Con varias cámaras escalonadas, el pico de una cae cuando otra ya aflojó, y el factor baja a 1,3 o menos.
Dos cosas ayudan a no sobredimensionar:
- Escalonar las cargas. Nunca arrancar dos cámaras el mismo día.
- Un tanque de acumulación. Guarda calor en las horas tranquilas y lo devuelve en el pico. Un tanque de 10.000 litros con 20 °C de diferencia guarda 10.000 × 20 ÷ 860 = 233 kWh. Además evita que la caldera prenda y apague, que es cuando peor quema.
Agua caliente, vapor o aceite térmico
La temperatura del programa de secado decide el fluido.
| Sistema | Temperatura de la cámara | A favor | En contra |
|---|---|---|---|
| Agua caliente | Hasta cerca de 80 a 90 °C | Simple, barata, poca exigencia de operación | No sirve para programas de alta temperatura |
| Vapor | También por encima de 100 °C | Calienta rápido y humedece la cámara con el mismo vapor | Agua tratada, purgas, operador habilitado según la jurisdicción |
| Aceite térmico | Alta temperatura sin alta presión | Sirve para varias temperaturas | Fluido caro, instalación más delicada |
| Fuego directo | Variable | Menos pérdidas: no hay caldera ni cañerías | Los gases entran a la cámara, y con biomasa hace falta mucho cuidado |
Tabla 2. Criterio orientativo. El programa de secado de tu especie y tu espesor manda.
Para pino a programas convencionales, el agua caliente suele alcanzar. Si necesitás acondicionar al final del ciclo, para aliviar tensiones en la madera, hace falta humedad: la da el vapor, o un sistema de rociado con agua en una cámara de agua caliente.
Pellet o chip no cambian esta decisión. Cualquiera de los dos puede alimentar cualquiera de estas calderas, siempre que el equipo esté pensado para ese combustible.
Pellet, chip o lo que ya tenés
Con la energía de la carga, la comparación por metro cúbico de madera es simple. Tomamos el pino verde de 634 kWh/m³ y los poderes caloríficos del capítulo 39.
| Combustible | Precio (supuesto) | Por m³ de madera | Costo por m³ |
|---|---|---|---|
| GLP | USD 0,90/kg | 48 kg | USD 43,6 |
| Pellet | USD 150/t | 132 kg | USD 19,8 |
| Gas natural | USD 0,30/m³ | 65 m³ | USD 19,6 |
| Chip comprado al 40 % | USD 30/t | 246 kg | USD 7,4 |
| Residuo propio al 40 % | USD 10/t | 246 kg | USD 2,5 |
Tabla 3. Combustible por metro cúbico. Con chip húmedo usamos 1,8 kWh por kilo de agua, porque la caldera rinde menos.
Hay que decirlo sin vueltas: si tenés chip o residuos propios cerca, el pellet es entre dos y ocho veces más caro por metro cúbico secado. Un aserradero grande casi nunca debería quemar pellet en su secadero.
El pellet tiene su lugar en otros casos:
- Secaderos sin residuo propio, chicos o medianos, donde un silo de chip y una caldera con piso móvil no se justifican.
- Carpinterías y fábricas de muebles con una cámara chica, poco lugar y nadie para atender la caldera.
- Zonas sin chip confiable, o donde el proveedor no sostiene la humedad.
- Como respaldo de invierno, si la caldera lo admite y el fabricante lo aprueba.
La combinación que suele ser la mejor
Para un aserradero con secadero, la pregunta correcta es otra: qué se quema y qué se peletiza.
La corteza, los costaneros y el chip húmedo son malos para peletizar y aceptables para una caldera de grilla. La viruta de la cepilladora sale de madera ya seca, con 10 a 15 % de humedad: es casi el mejor insumo para pellet, y no necesita secadora. Entonces quemá lo peor y vendé lo mejor: la caldera consume la corteza y el chip, y la peletizadora transforma la viruta y el aserrín seco en un producto para vender. Es el camino que el capítulo 7 desarrolla desde la materia prima.
Ejemplo resuelto: la cuenta del Secadero Alto Paraná
Datos. Dos cámaras de 60 m³, pino de 100 % a 12 %, 5 días de secado más medio día de carga. Son 5,5 ciclos por mes y por cámara, 11 cargas y 660 m³ por mes.
Paso 1. El agua. 60 m³ × 396 kg = 23.760 kg de agua por carga.
Paso 2. La energía. 23.760 × 1,6 = 38.016 kWh por carga.
Paso 3. La potencia. 38.016 ÷ 120 h = 317 kW de combustible por cámara. Con pellet al 88 % de rendimiento son 279 kW útiles, y con dos cámaras, 558 kW. Con factor 1,3 por estar escalonadas, 725 kW. Javier necesita una caldera de unos 750 kW.
Paso 4. El pellet. 38.016 ÷ 4,8 = 7.920 kg por carga. Por mes, 87 t. A plena potencia, la caldera quema 750 ÷ 0,88 ÷ 4,8 = 178 kg/h. Dos semanas de reserva son 44 t, unos 67 m³.
Paso 5. Los costos del mes.
| Combustible | Cuenta | Por mes | Costo por mes |
|---|---|---|---|
| Pellet | 11 × 7,92 t × USD 150 | 87 t | USD 13.068 |
| Chip al 40 % | 11 × 14,75 t × USD 30 | 162 t | USD 4.868 |
| Chip al 55 %, peor invierno | 11 × 23,76 t × USD 30 | 261 t | USD 7.841 |
El chip al 55 % rinde 2,0 kWh/kg, y con 2,0 kWh por kilo de agua pide 396 kg/m³. Por eso el mismo proveedor, al mismo precio, sale un 60 % más caro en invierno. Y encima la caldera pierde potencia, que es lo que le arruinó las cargas.
Paso 6. El costo del defecto. Supongamos una madera de USD 300/m³. Una carga que pierde 30 % de su valor son 60 × 300 × 0,30 = USD 5.400. Tres por año, USD 16.200.
Paso 7. La decisión. Pasar todo a pellet cuesta USD 8.200 más por mes, unos USD 98.000 por año, para evitar USD 16.200 de defectos. No conviene. Lo que sí conviene:
- Un tinglado para guardar 30 días de chip y dejar de recibirlo mojado.
- Pagar el chip por humedad medida, como en el ejercicio 2 del capítulo 39.
- Un tanque de acumulación para sostener el pico.
- Dejar el pellet como respaldo para los días peores, si el fabricante de la caldera lo admite.
Sofía queda conforme porque la respuesta tiene números. El vecino tenía razón en que el pellet es parejo, pero no a ese precio y en ese volumen.
Ejercicios
Ejercicio 1 (cálculo): una cámara de eucalipto
Una cámara de 40 m³ seca eucalipto de densidad 500 kg/m³, de 80 % a 14 %, en 8 días. Calculá agua por carga, energía, potencia media y kilos de pellet por metro cúbico.
Solución
Agua: 500 × (80 − 14) ÷ 100 = 330 kg/m³; 40 × 330 = 13.200 kg. Energía: 13.200 × 1,6 = 21.120 kWh. Potencia media: 21.120 ÷ 192 h = 110 kW de combustible. Pellet: 21.120 ÷ 4,8 = 4.400 kg por carga, 110 kg/m³. A USD 150/t, USD 16,5 por metro cúbico.
Ejercicio 2 (decisión): la carpintería
Una carpintería seca 3 cargas de 12 m³ por mes de ese mismo eucalipto. El chip al 40 % cuesta USD 30/t y pide 1,8 kWh por kilo de agua. ¿Cuánto ahorra con chip frente a pellet? ¿Le conviene?
Solución
Son 36 m³ por mes. Pellet: 36 × 110 = 3.960 kg, USD 594. Chip: 330 × 1,8 = 594 kWh/m³; 594 ÷ 2,9 = 205 kg/m³; 36 × 205 = 7.380 kg, USD 221. El ahorro es de USD 373 por mes. Con ese volumen, es difícil que pague una caldera con silo y alimentación de chip, más el lugar y el tiempo de atenderla. Acá el pellet es razonable.
Ejercicio 3: Para tu planta
Sacá tus números:
- Pesá probetas de tu madera, antes y después de secar en estufa, para tener densidad y humedad reales.
- Calculá el agua por carga con la tabla 1.
- Mirá las facturas o los camiones de combustible de un mes y calculá cuántos kWh por kilo de agua gastás de verdad.
- Si das bastante más de 1,6, buscá las pérdidas: burletes, puertas, ventilas abiertas de más.
- Compará el costo por metro cúbico con los combustibles que te coticen.
Errores comunes
- Calcular la caldera con la potencia media. En el pico la cámara se atrasa y el programa se desarma.
- Copiar un consumo por metro cúbico de otro lugar. Depende de cuánta agua trae tu madera.
- Confundir las dos humedades. La madera aserrada se da sobre peso seco, y el chip, sobre peso total.
- No orear cuando se puede. Cada punto de humedad que se saca al aire es combustible que no se compra.
- Dejar el chip a la intemperie. En un clima lluvioso, es comprar agua y perder potencia justo en el peor momento.
Qué máquina corresponde
Las calderas y las cámaras no forman parte hoy de nuestro catálogo. Lo que fabricamos sirve para la otra mitad de la cuenta: hacer pellet con lo que sobra, y guardar el calor.
- Peletizar la viruta seca: peletizadora MKFD260C, 150 a 300 kg/h con madera, 15 kW, 385 kg; o MKFD360C, 250 a 400 kg/h, 22 kW, 510 kg.
- Secar aserrín húmedo para pellet: secadora flash de 500 kg/h, 250 a 500 kg/h con material al 50 %, 7,5 kW.
- Acumular calor: tanque acumulador de 10.000 litros, Ø2.300 × 2.400 mm, 1.120 kg. Es un tanque atmosférico: para agua caliente hay que definir de entrada la temperatura, el revestimiento y la aislación, y lo adaptamos a pedido.
Resumen en cinco líneas
- El agua a sacar es la densidad seca por la diferencia de humedad: un pino verde a 12 % son 396 kg por metro cúbico.
- Una cámara convencional gasta cerca de 1,6 kWh por kilo de agua, y eso da 634 kWh por metro cúbico de pino verde.
- La caldera se calcula con la potencia media y un factor de pico, y mejora con cargas escalonadas y acumulación.
- Con residuo propio o chip cerca, el pellet sale varias veces más caro; se justifica en secaderos chicos sin residuo.
- En un aserradero conviene quemar lo peor y peletizar lo mejor: la corteza a la caldera, y la viruta seca a la peletizadora.
Preguntas de repaso
1. ¿Por qué la humedad de una tabla puede ser mayor que 100 %? Porque se mide sobre peso seco. Con 100 % hay tanta agua como madera seca, y una madera muy húmeda puede tener más.
2. ¿Por qué el consumo por metro cúbico varía tanto entre países? Porque depende de cuánta agua entra y de cuánta sale. Por eso se calcula con la humedad propia.
3. ¿Qué pasa con el chip mojado además de rendir menos? La caldera pierde potencia. En el pico la cámara se atrasa, el programa se desarma y aparecen defectos en la madera.
4. ¿Para qué sirve el tanque de acumulación? Guarda calor para el pico y evita que la caldera prenda y apague, lo que mejora la combustión.
5. ¿Qué se peletiza y qué se quema en un aserradero con secadero? Se peletizan la viruta y el aserrín seco. Se queman la corteza, los costaneros y el chip húmedo.
Conceptos clave
- Humedad sobre peso seco: agua dividida por el peso de la madera sin agua; es la que se usa en madera aserrada.
- Densidad seca: kilos de madera sin agua por metro cúbico.
- Cámara convencional: secadero que calienta el aire y ventila el aire húmedo.
- Programa de secado: temperaturas y humedades de cada etapa, según especie y espesor.
- Oreado: secado previo al aire, bajo techo y con buena estiba.
- Acondicionado: etapa final con humedad, para aliviar tensiones en la madera.
- Factor de pico: cuánto supera la mayor demanda a la potencia media.
- Secado a fasón: servicio de secado de madera de terceros.
Referencias
- Simpson, William T. (editor). Dry Kiln Operator's Manual. Agriculture Handbook 188, Forest Products Laboratory, USDA. 1991.
- Forest Products Laboratory. Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. General Technical Report FPL-GTR-282. 2021.
- Garrahan, Peter. How Energy Efficient is Your Drying Operation? Wood Business. 2011.
- ISO. ISO 17225-2: Solid biofuels. Part 2: Graded wood pellets. 2021.
Lo que sigue
En el capítulo 43 miramos la pregunta más amplia: qué se puede generar con pellet, y por qué rinde tan distinto el calor y la electricidad. Si tenés un aserradero y querés saber qué parte de tus residuos conviene peletizar, mandanos los volúmenes.
