TRATAMIENTOS DE ESTERILIZACION CON CALOR DE PINO RADIATA PARA EMBALAJES DE EXPORTACION

Transcripción

1 20 Taller Aserraderos, Expocorma Concepción 19 de noviembre de 2015 TRATAMIENTOS DE ESTERILIZACION CON CALOR DE PINO RADIATA PARA EMBALAJES DE EXPORTACION Rubén A. ANANIAS Depto. Ingeniería en Maderas Grupo Investigación en TSTTM Equipo de trabajo: Grupo Investigación en TSTTM Linette SALVO: Investigadora Asociada Víctor SEPULVEDA: Investigador Adjunto

2 Plan de la presentación Tratamientos térmicos de esterilización con calor: Homologación del secado HT-KD (Parte-1) Tratamientos térmicos de esterilización con calor: Tratamiento HT en madera verde empaquetada (Parte-2) Tratamientos térmicos de esterilización con calor dieléctrico: Avances proyecto esterilización por radio-frecuencia(parte3)

3 Introducción general Comercio internacional maderas embalaje Riesgos fitosanitarios Introducción de plagas - Daño ecológico - Pérdidas financieras

4 Introducción general Introducción de plagas en radiata para embalaje Nematodo del pino: Bursaphelenchus xylophilus Vector nematodo del pino: Monochamus sp Escarabajo de la corteza: Hylurgus ligniperda

5 Introducción general Tratamientos fitosanitarios según normas internacionales NIMF15 - Tratamiento esterilización con vapor HT - Tratamiento con bromuro de metilo MB - Tratamiento de secado HT-KD - Tratamiento con microondas HT-MO

6 Introducción general Tratamientos térmicos más comunes Método Ventajas Desventajas Efectividad HT 56/30 ( C/min) Elimina los nematodos de las pinaceas y larvas de insectos -No elimina muchos hongos Moderada -Peligro de reinfección HT 67/60 ( C/min) HT elimina casi todos los hongos, insectos y nematodos -No elimina hongos termoresistentes -Peligro de reinfección. Alta HT-KD Elimina todos los hongos, insectos y nematodos - Tiempo prolongado - Peligro de grietas - Caro Muy alta

7 Parte 1: Tratamientos térmicos de esterilización con calor: Homologación del secado HT-KD Introducción Objetivos Metodología Resultados Conclusiones Bibliografía

8 Introducción Convencional (SC) TIPOS Acelerado (SCA) Alta Temperatura (SAT) 70/50 C_ 70/40 C 70/60 C_ 90/60 C _ 100/70 C 110/70 C_ 120/70 C

9 Objetivos Evaluar secado industrial KD como medio de HT Estimar el tiempo mínimo para obtener condición HT 56/30 (ºC/min) durante secado industrial

10 Metodología Ensayos experimentales a escala industrial Correlaciones usando algoritmos de regresión

11 Metodología: Diseño experimental Variable Tiempo Cumplido Factor Nivel Espesor (e) 3 Temperatura (T) 4 e = 16, 24 y 37 mm T = 70, 80, 90 y 100 C 11 Réplicas 3 36 combinaciones 36 ciclos de secado

12 Metodología Hornos industriales de 100 m3

13 Metodología Equipamiento

14 Metodología Termocuplas

15 Metodología Tratamiento estadístico de los datos: - Análisis de varianza - Análisis regresión y correlación

16 Resultados

17 Resultados

18 Resultados

19 Resultados Efecto del espesor Espesor (mm) N ensayos Tiempo cumplido (min) (6) (12) 104 (14) Test LSD (95%) X X X

20 Resultados Efecto de la temperatura Temperatura (mm) N ensayos Tiempo cumplido (min) (20) 91 (20) Test LSD (95%) X X 82 X 76 X (16) (14)

21 Resultados Correlación

22 Conclusiones KD califica como HT: 80/60, 100/70 y 120/70 ºC/ºC 70/60, 90/60, 110/70, 125/75 y 140/90 ºC/ºC. KD no califica como HT: 70/45, 70/50 ºC/ºC Idem todos los programas con TH<60 ºC

23 Aplicaciones: Acreditados HT-KD 16/11/2015 NOMBRE O RAZÓN SOCIAL COMUNA AUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N 15 VENCIMIENTO AUTORIZACIÓN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII MAHILD R CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES MULCHEN - VIII NEUMAN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO -VIII NEUMAN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES NACIMIENTO - VIII NEUMAN CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU -VIII WINDSOR CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR CMPC MADERAS S.A. LOS ÁNGELES BUCALEMU - VIII WINDSOR

24 Aplicaciones: Acreditados HT-KD 16/11/2015 NOMBRE O RAZÓN SOCIAL COMUNA AUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N 15 VENCIMIENTO AUTORIZACIÓN MADERAS MARTIN LTDA. CONSTITUCIÓN VII CAMARA MADERAS MARTIN LTDA. CONSTITUCIÓN VII CAMARA NELSON IVÁN MESTRE ALLENDE CONSTITUCIÓN VII CAMARA LOS LAGOS XIV CAMARA NARDI N LOS LAGOS XIV CAMARA NARDI N LOS LAGOS XIV CAMARA N LOS LAGOS XIV CAMARA N LOS LAGOS XIV CAMARA N MULCHÉN VIII CAMARA MASTI-GANE N ASERRADEROS ARAUCO S.A. CONSTITUCIÓN VII CAMARA UHT ASERRADEROS ARAUCO S.A. CONSTITUCIÓN VII CAMARA UHT TALCA VII CAMARA TALCA VII CAMARA TERCIADOS Y ELABORACIÓN DE MADERAS S.A. TERCIADOS Y ELABORACIÓN DE MADERAS S.A. TERCIADOS Y ELABORACIÓN DE MADERAS S.A. TERCIADOS Y ELABORACIÓN DE MADERAS S.A. TERCIADOS Y ELABORACIÓN DE MADERAS S.A. AGRÍCOLA Y FORESTAL BAGARO LIMITADA SOCIEDAD MADERERA Y TRANSPORTES 3 VOLCANES LIMITADA SOCIEDAD MADERERA Y TRANSPORTES 3 VOLCANES LIMITADA

25 Aplicaciones: Acreditados HT-KD 16/11/2015 NOMBRE O RAZÓN SOCIAL COMUNA AUTORIZADO REGION (*) NOMBRE CAMARA CODIGO NIMF N 15 VENCIMIENTO AUTORIZACIÓN MADERAS BSC LIMITADA BULNES VIII CAMARA MADERAS BSC LIMITADA BULNES VIII CAMARA SAN JAVIER VII CAMARA C SAN JAVIER VII CAMARA C FORESTAL SANTA BLANCA S.A. LONGAVÍ VII CAMARA N ITI CHILE S.A. CORONEL VIII CAMARA /07/2017 ITI CHILE S.A. CORONEL VIII CAMARA /07/2017 GOMEZ Y GOMEZ LIMITADA SAN CARLOS VIII CAMARA /08/2017 GOMEZ Y GOMEZ LIMITADA SAN CARLOS VIII CAMARA /08/2017 SERVICIOS Y DESARROLLO DE EMPRESA LIMITADA SERVICIOS Y DESARROLLO DE EMPRESA LIMITADA

26 Aplicaciones SAG 2006: Este tipo de tratamientos de secado en horno, es aplicable sólo para la especie forestal Pinus radiata, basado en el estudio realizado por Ananías y Venegas (2005). La aplicación de este tipo de tratamiento para otras especies, solo podrá ser autorizado en la medida que se encuentren respaldados científicamente por instituciones educacionales pertenecientes al Consejo de Rectores de Universidades Chilenas, contando con estudios que determinen una correlación directa con los tiempos y temperaturas autorizados.

27 Bibliografía 1. Ananías, R.A.; Venegas, R Secado industrial del pino radiata. Tiempo de esterilización con calor y evolución temporal de la temperatura. Maderas. Ciencia y tecnología 7(3): NIMF Directrices para reglamentar el embalaje de madera utilizado en el comercio internacional. Normas internacionales para medidas fitosanitarias. FAO, Roma. 18 p. 3. SAG Reglamento específico para la acreditación de terceros en la ejecución de tratamientos y timbrado de maderas y de embalajes de madera de exportación. Ministerio de Agricultura, Servicio Agrícola Ganadero, REA-AGR-01-v02: Pag Venegas, R Tiempo de esterilización con calor y evolución temporal de la temperatura durante el secado industrial del pino radiata. Seminario Titulación. Depto. Ingeniería en Maderas, Facultad de Ingeniería, Universidad del Bío-Bío, Concepción-CHILE.

28 Parte 2: Tratamientos térmicos de esterilización con calor: Tratamiento HT en madera verde empaquetada Introducción Objetivos Metodología Resultados Conclusiones Bibliografía

29 Introducción Tiempo cumplido secado madera empalillada

30 Introducción Correlación Experimental Estimado T C T C Espesor

31 Objetivos Determinar el tiempo de esterilización con vapor en madera verde apilada de pino radiata Correlacionar el tiempo de esterilización con vapor en base a las variables del proceso Comparar el tiempo de esterilización con calor estimado en base a correlaciones HT-KD y HT-vapor

32 Metodología Ensayos experimentales en combinación de variables Correlaciones usando algoritmos de regresión Validaciones industriales

33 Metodología: Diseño experimental Variable Tiempo Cumplido Factor Nivel Espesor (e) 3 Altura Pila (h) 3 Temperatura (T) 3 e = 16, 38 y 53 mm h= 150, 200, 400 mm T = 80,90,100 C Réplicas 3 81 combinaciones 9 ciclos 9 combinaciones/ciclo 33

34 Metodología Horno 35 m³ de capacidad 2 sensores de bulbo seco (Tbs) 1 sensor bulbo húmedo (Tbh) Tina vaporizado Cámara 34

35 Metodología Monitoreo de las temperaturas madera por Multiplexores 35

36 Metodología Testeo Termocuplas: Equipo Fluke 9132 Termocuplas Tipo T (CobreConstatan) Revestimiento PVC/FEP Calibre

37 Metodología Diagrama de carga: 4 paquetes 37

38 Metodología Detalle preparación de cada paquete N piezas p/paquete 38 e x11 12x11 23x x11 5x11 10x x13 4x13 7x13

39 Metodología Detalle instalación de termocuplas 39

40 Metodología Carga completa en interior del horno

41 Metodología Tratamiento estadístico de los datos: - Análisis de varianza - Análisis regresión y correlación

42 Resultados Evolución temporal temperatura a 80 C 42

43 Resultados Evolución temporal temperatura a 90 C

44 Resultados Evolución temporal temperatura a 100 C 44

45 Resultados Evolución temporal de un ciclo a 80 C

46 Resultados Evolución temporal de un ciclo a 90 C 46

47 Resultados Evolución temporal de un ciclo a 100 C

48 Resultados Tiempo cumplido de esterilización con vapor (min) e/h 53 T ( C) (309) (224) (90) (627) (292) (308) (1719) (512) (539) (132) (144) (107) (260) (161) (197) (792) (937) (39) (80) (31) (136) (204) (25) (87) (243) (459) (39)

49 Resultados Avances correlación 80 ( C) 90 ( C) 100 ( C) 1600 Tiempo cumplido (min) Altura del subpaquete (mm)

50 Resultados Avances correlación 600 Tiemo cumplido experimental (min) Tíempo cumplido teórico (min)

51 Resultados Comparación tiempo con madera empalillada 1200 Tiempo cumplido (min) Tiempo cumplido madera empalillada (min)

52 Resultados Validaciones industriales: Evolución temporal temperatura MEDIA Tm Vs Tiempo (min) HT 90 C, 38 mm Temperatura ( C) MEDIA (h=400mm) 50 MEDIA (h=200mm) 40 MEDIA (h=150mm) 30 Tbs 20 Tbh Tiempo (min.)

53 Resultados Validaciones industriales: Evolución temporal temperatura MEDIA Tm Vs Tiempo (min.) HT 70 C Temperatura ( C) Tbs 50 Tbh 40 MEDIA (h=400mm) 30 MEDIA (h=200mm) 20 MEDIA (h=150mm) Tiempo (min)

54 Conclusiones El tiempo de esterilización con vapor de pino radiata verde empaquetado, depende principalmente de la altura del subpaquete, la temperatura, y en menor medida del espesor de la madera.

55 Conclusiones Las correlaciones dependientes de la temperatura y la altura de la pila, predicen satisfactoriamente el tiempo de esterilización con vapor, de la madera verde de pino radiata empaquetada.

56 Conclusiones El tiempo de esterilización con vapor de madera empaquetada, cuando depende sólo de la altura del paquete, es comparable al tiempo de esterilización con vapor de madera empalillada.

57 En desarrollo Definir correlaciones Publicación de los resultados

58 Parte-3: Tratamientos térmicos de esterilización con calor dieléctrico: Avances proyecto esterilización por radio-frecuencia

59 PROCEDIMIENTO PARA ESTERILIZACIÓN CON CALOR POR RADIOFRECUENCIA DE MADERAS DE PINO RADIATA PARA EMBALAJES DE EXPORTACIÓN PROGRAMA IDeA I CONCURSO IDeA EN DOS ETAPAS FONDEF- CONICYT

60 El problema que se está investigando? Aplicación de técnicas alternativas de esterilización con calor que sean amigables con el medio ambiente.

61 Objetivo general Desarrollar un procedimiento para esterilizar maderas de pino radiata para embalajes de exportación con calor por radiofrecuencia.

62 Objetivos específicos - Proponer un tratamiento de esterilización de maderas para embalajes de exportación con calor por radiofrecuencia. - Desarrollar programas de esterilización con calor por radiofrecuencia. - Simular la variación temporal y espacial del calentamiento por radiofrecuencia.

63 Cómo se ha enfrentado el problema en el resto del mundo hasta ahora? Tratamiento con vapor HT Tratamiento HT-KD Tratamiento con microondas HT-DH (2014) En desarrollo estudios para introducir tratamiento DH con RF

64 Solución propuesta La solución es un procedimiento amigable con el medio ambiente, tal como la esterilización por calentamiento con radiofrecuencia.

65 Hipótesis En este proyecto se plantea la hipótesis que la madera para embalajes de exportación de pino radiata puede ser tratada térmicamente mediante la aplicación de RF.

66 Metodología Se determinará el tiempo que se demora en calentar por RF todo el perfil de la madera a 60 C para diferentes niveles de temperatura y altura de la pila, manteniendo el mejor compromiso con la calidad de la madera.

67 Metodología El diseño experimental considera un análisis estadístico en base a un modelo AxBxC factorial, las combinaciones de los tratamientos llevan a la ejecución de 256 ensayos experimentales, tal como se describe en la Tabla siguiente: Variable Factor Espesor madera Nivel 4 Réplica Total Temperatura Altura pila Densidad potencia 4

68 Usuarios y beneficiarios Industria maderera exportadora de pino radiata Pyme maderera

69 Entidades que participan en el proyecto CMPC Maderas S.A. Pymemad Bío-Bío AG Cordialmente invitamos a otras empresas a participar de este relevante proyecto de Interés Público

70 Diagrama de Modelo de Negocio propuesto Entidad Certificadora SAG Emisión de Certificado Fitosanitario Cumplimiento Norma Cliente Final Beneficiarias UBB Procedimiento para esterilizar con calor por RF madera de pino radiata para embalajes Asistencia Técnica y Capacitación Aserraderos y empresas productoras de madera de pino radiata para embalaje

71 Equipo del proyecto Rubén A. ANANIAS: Director Carlos SALINAS-LIRA: Director-alterno Linette SALVO: Investigadora Asociada Luis DURAN: Ingeniero Gestión Víctor SEPULVEDA: Investigador Adjunto Natalia PEREZ: Investigadora Adjunta Felipe ACUÑA: Tesista Magister en C&T de la Madera

72 MUCHAS GRACIAS The mind that opens to a new idea, never returns to its original size A. Einstein