Ingeniería Civil Química

El presente trabajo se desarrolló en la empresa Masisa S.A., ubicada en Cabrero, la cual produce tableros a base de madera, y contempla dos líneas productivas, entre ellas: tableros de partículas y tableros de fibra de densidad media. Los productos que se obtienen de la línea de tableros de densidad media son: ultra liviano, liviano, y delgados, los cuales se diferencian por su espesor y densidad. Los tableros delgados, se caracterizan por que poseen menor espesor de 2,5 a 6 mm, y una mayor densidad en rangos de 700 a 850 kg/m3. Durante el invierno la producción de tableros delgados suele tener una mayor complejidad, esto se debe a las condiciones climáticas que predominan durante los meses más fríos, lo que se traduce en temperaturas ambientales entre 0,7 a 7 °C y humedades relativas altas entre 90 a 95%, estas condiciones influyen de manera directa en el proceso, debido a la utilización de transporte neumático para conducir la fibra, a través de los silos y ductos del proceso, favoreciendo así el fenómeno de condensación de vapor de agua. El objetivo de este estudio es analizar las variables involucradas en el fenómeno de condensación de vapor de agua en los silos y ductos del área manejo de fibra en la producción de tableros de mediana densidad, para esto se realizaron mediciones de temperatura interna, además se estimaron sus respectivas temperaturas superficiales y de punto de rocío. Mediante el análisis de estas variables, se determinó que las áreas del proceso en donde es más susceptible la condensación, son: el separador de grumos, la entrada del ciclón de formación, y el silo de fibra. Para prescindir de la condensación de vapor de agua en estos puntos, se analizaron dos soluciones: la primera considera recubrir el silo de fibra mediante un material aislante térmico, y la segunda contempla la utilización de un intercambiador de calor. Al evaluar los distintos tipos de recubrimientos: manta elastomérica, poliestireno y poliuretano expandido en diferentes espesores 40 y 80 mm, se encontró que independiente del tipo de material y de su espesor, la condensación seguirá prevaleciendo. El origen de la problemática planteada se encuentra en la condición de saturación al interior de los silos y ductos, influenciada por la utilización del aire como transporte neumático. Por esta razón, un incremento de la temperatura al interior, disminuirá la humedad relativa del entorno, y por consecuencia, este se alejará de la condición de saturación. Para lograr el incremento de temperatura requerido se propuso como solución habilitar un intercambiador de calor empleando aceite térmico a 260 °C considerando un flujo de 0,39 m3/h, la utilización de este intercambiador no tendría un costo de instalación asociado para la empresa.

En este trabajo se determinó experimentalmente la difusividad efectiva del silicato de sodio impregnado en madera de Pino radiata, para de esta manera comprender el movimiento de este dentro de la madera. Se impregnaron por medio de inmersión, probetas de tamaño 5 x 4 x 2 cm de pino, en una Solución de Silicato de Sodio al 2% de SiO2, a diferentes temperaturas (20 y 60°C), y considerando tiempos de impregnación de 3, 6, 16, 24, 48 h. Por medio del método de cenizas se determinó la concentración de silicato impregnado en la madera en diferentes condiciones estudiadas de temperatura y tiempo. Para estimar la difusividad efectiva se empleó una solución analítica de la Segunda Ley de Fick, considerando que: la madera es un objeto rectangular, la transferencia de materia es dominada por la difusión y no se forma película de líquido alrededor de la madera. El contenido resultante de la muestra a 60°C en 48 h de impregnación, es de 9% de cenizas, el cual representa el porcentaje de Silicato impregnado en el tramo 0,25 cm de la probeta. La tendencia de los perfiles de concentración derivados del contenido de cenizas se asemeja a vistos en estudios anteriores. Se presenta un aumento del 185% de concentración a 60°C entre 3 h y 48 h. De igual manera se observa en los valores obtenidos de difusividad, un incremento entre una temperatura de impregnación y otra, de 17% en 48 h de impregnado.

Empresas León es un conjunto de dos empresas, Energía León S.A. y Forestal León Ltda. ambas ubicadas en Coelemu, Región del Ñuble, Chile. Energía León S.A. es una empresa industrial de cogeneración de energía, es decir, genera energía eléctrica y, además, genera vapor para otro proceso industrial productivo. Por otra parte, Forestal León Ltda. es una empresa forestal y maderera, encargada de generar variados productos a partir de Pinus radiata. Dentro de esta, encontramos diversos sectores productivos, como aserradero, remanufactura, plywood, y bosques. En Forestal León Ltda., específicamente en el área de remanufactura, encontramos el área de secado en cámaras, operación unitaria encargada de eliminar el agua que contiene la madera mediante la evaporación, para obtener un producto con las características requeridas por el productor, el consumidor y/o por la normativa existente. Dentro de estas cámaras, encontramos un evaporador, el cual está conformado por una tina y tuberías. Es en la superficie de estas últimas donde se genera una gran cantidad de incrustaciones, siendo este el principal problema. Esto se debe a que el agua utilizada para alimentar las tinas, provienen de los RILes de la planta de energía, la cual contiene grandes cantidades de sales incrustantes. Actualmente, la empresa posee cinco cámaras, de las cuales solo tres serán objeto de estudio. Para lograr disminuir las incrustaciones, se estudió la composición de estas y la composición de las aguas residuales, con el objetivo de compararlas e identificar cuáles son los compuestos o elementos que están generando el problema. Además, se determinó la mejor alternativa de tratamientos que pueden ser aplicados en las aguas residuales, con el objetivo de entregar una propuesta de solución. Por otra parte, se determinaron las horas que las cámaras estuvieron detenidas por efecto de las limpiezas que se deben realizar para eliminar las incrustaciones. Dentro de los resultados obtenidos, tanto en los RILes de energía, como en los RILes de remanufactura, encontramos altas concentraciones de sílice y carbonato de calcio o también llamado dureza. En el caso de los resultados de las incrustaciones, se encontró principalmente oxígeno, silicio, calcio y magnesio, lo que se puede inferir como incrustaciones de sílice o silicato de estos. Además, se realizaron cálculos para obtener la cantidad de agua máxima necesaria para alimentar las tres cámaras de secado durante 24 horas, obteniendo un total aproximado de 300 m3 diarios. En cuanto a la pérdida de producción debido a las detenciones por limpieza de la superficie de las tinas, se obtuvo que, en los 12 meses de estudio, se perdieron 220 m3, es decir, aproximadamente dos cargas de madera seca, lo que conlleva a pérdidas de aproximadamente 3 millones anuales. Las incrustaciones adheridas en la superficie de las tuberías actúan como material aislante, impidiendo la correcta transferencia de calor, generando menor vapor y mayores tiempos dentro de la operación, por lo que realizar un tratamiento al agua de alimentación utilizada, permitiría optimizar el secado. Para el tratamiento de los RILes de energía, se considera un sistema de osmosis inversa capaz de generar aproximadamente entre 10 a 15 m3/h de agua permeada. Previo a esto, es necesario un sistema de ultrafiltración precedido de coagulación con la finalidad de obtener las condiciones óptimas para realizar el tratamiento. Considerando la localización del proyecto y el tamaño de las propuestas, sería factible la instalación de esto, pero se generaría una inversión mínima de aproximadamente de 210 millones de pesos, la cual no se recupera a corto plazo.