GUIA TÈCNICA LA PRODUCCIÓ DE DIFERENTS CLASSES D ESTELLA

Transcripción

1 GUIA TÈCNICA LA PRODUCCIÓ DE DIFERENTS CLASSES D ESTELLA

2

3 Guia Tècnica LA PRODUCCIÓ DE DIFERENTS CLASSES D ESTELLA AUTORS Josep M. Tusell i Armengol Roser Mundet i Juliol

4 EDITA Consorci Forestal de Catalunya PROMOU Associació Catalana de Municipis Centre Tecnològic Forestal de Catalunya Consorci Forestal de Catalunya FERCA Qnorm Amb el suport del SOC i el Fons Social Europeu, d acord amb el programa d ajuts a Projectes Innovadors, regulat per l Ordre TRE/293/2010 AUTORS Josep M. Tusell i Armengol Roser Mundet i Juliol DISSENY i INFOGRAFIA MHÀ, estudi gràfic IMPRESSIÓ Litosplai S.A. DL: GI ISBN: PEFC/ Aquest paper procedeix de boscos gestionats de forma sostenible i fonts controlades

5 Índex Introducció i objectius... 5 Antecedents... 5 Objectius... 6 Tipologia d estella forestal i aplicacions... 7 Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball Estellat a peu de pista Estella a carregador Estellat a planta o a magatzem Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal Subministrament de matèria prima Estellat de la biomassa Garbellat Emmagatzematge Elecció del millor sistema de producció, en relació qualitat/cost de producció, per a l obtenció dels diferents tipus d estella Estella Tipus A Estella Tipus B Estella Tipus C...37 Recomanacions generals Bibliografia / Webgrafia Agraïments... 43

6

7 INTRODUCCIÓ I OBJECTIUS 5 Antecedents Per garantir el bon funcionament d una caldera de biomassa és essencial que la qualitat del combustible es correspongui amb els requeriments d aquesta, ja que cada model de caldera està dissenyat per un combustible amb unes especificacions determinades. Paràmetres com la granulometria, la humitat, el contingut de cendres i el poder calorífic són elementals ja que afecten al funcionament i rendiment de les calderes. En general, les calderes de petita i de mitjana potència requereixen un combustible d alta qualitat i homogeneïtat, amb importants restriccions en quant a humitat i granulometria. Les calderes de major potència, en canvi, admeten un ventall més ampli d aquestes variables. Així doncs, és important escollir bé el tipus o la qualitat del combustible que s ha d utilitzar en cada cas o bé dimensionar la caldera en funció del tipus d estella de què podem disposar. Existeixen diferents normatives que regulen la qualitat del producte i que classifiquen l estella en funció de paràmetres de qualitat com la granulometria, la humitat, el contingut de cendres i el poder calorífic, entre d altres. La norma austríaca ÖNORM 7133 és la més utilitzada per la majoria de fabricants de calderes i en ella es defineixen 3 tipus diferents de granulometria (G30, G50 i G100) i 5 barems d humitat (W20, W30, W35, W40 i W50). Tot i l ús estès de la norma austríaca, des de mitjan del 2011 també existeix una norma europea, que ha de prevaldre per sobre les altres, sobre especificacions i classes d estella de fusta. Es tracta de la EN Igual que la resta de normes europees, aquesta s ha d anar implementant a cada país mitjançant la publicació d una norma nacional idèntica, la qual cosa resta pendent en el cas d Espanya. En base a la normativa europea i en el marc del Projecte INNObiomassa s ha creat, recentment, una marca de garantia amb el seu corresponent Reglament d ús, per poder identificar de manera inequívoca els diferents tipus d estella en el mercat, associant-los a un control de qualitat rigorós i fidedigne. D aquesta

8 6 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella manera, el consumidor final pot comptar amb la garantia que el producte adquirit amb aquesta marca és un producte adequat i amb garantia de qualitat per al seu ús especificat. INNObiomassa, una estratègia integrada per a la consolidació del sector emergent de la biomassa tèrmica com a font d ocupació, és un projecte subvencionat pel SOC i el Fons Social Europeu, d acord amb el Programa d ajuts a Projectes Innovadors, regulat per l Ordre TRE/293/2010. En ell hi participen diferents entitats: l Associació Catalana de Municipis (ACM), el Centre Tecnològic Forestal de Catalunya (CTFC), el Consorci Forestal de Catalunya (CFC), la Federació d Empresaris Instal ladors de Catalunya (FERCA) i Qnorm. L objectiu general del projecte és sensibilitzar i posar de relleu els avantatges econòmics, socials i ambientals que es deriven de l aprofitament energètic de la biomassa, mitjançant 4 grans accions. Aquestes van dirigides a diagnosticar el consum i el potencial d aprofitament energètic, formar i crear ocupació, certificar un producte de qualitat i comunicar i transferir resultats. Un dels productes generats en el marc del projecte és aquesta Guia Tècnica per a la producció de diferents tipus d estella. Objectius L objectiu d aquesta Guia Tècnica és descriure el procés productiu de determinades classes d estella que figuren en el Reglament d ús de la marca de garantia, les quals han de satisfer les necessitats i els requeriments de les calderes de biomassa que avui hi ha al mercat. D entre les diferents categories i les classes que s estableixen en el Reglament, s han identificat quines són les que més s utilitzen, a partir d enquestes als principals productors d estella forestal de Catalunya. En base a aquests tipus d estella, la Guia Tècnica té per finalitat: Identificar la matèria prima que es pot tenir disponible i les seves diferents opcions de presentació. Identificar quines operacions dins el procés productiu condicionen en major mesura la qualitat de l estella forestal. Valorar quins són els paràmetres clau en cada una de les operacions per a l obtenció d estella de qualitat i fer recomanacions en base a l experiència pràctica.

9 7 TIPOLOGIA D ESTELLA FORESTAL I APLICACIONS El Reglament d ús per a la marca de garantia biocombustible: estella forestal estableix quins són els requisits i les prescripcions tècniques (les quals integren les normes europees, les normes espanyoles i les prescripcions particulars) perquè el producte pugui ser emparat per la marca de garantia esmentada. El Reglament d Ús estableix 9 categories, segons origen i humitat, i 10 classes granulomètriques que són les que acompanyaran a la marca i que s autoritzaran al productor que ho sol liciti segons el tipus d estella que estigui comercialitzant. Els biocombustibles en forma d estella que cobreix el Reglament són els produïts amb Biomassa Forestal Primària (BFP) que engloba tots els productes i restes que provenen dels treballs de manteniment i millora de les masses forestals i amb biomassa procedent de la indústria de transformació de la fusta. Pel que fa a la BFP, a la qual es refereix aquesta guia, s estableixen 4 categories i 10 classes granulomètriques: Taula 1 Categories per a l estella procedent de Biomassa Forestal Primària Origen Categoria Humitat (b.h.) % Cendres (b.s.) % Densitat aparent kg/map Poder calorífic kwh/kg BFP-10 < 10 < 1 > 150 > 3,6 BFP-25 < 25 < 1 > 200 > 3,6 BFP-35 < 35 < 1,5 > 250 > 3,1 BFP-V < 3 b.h.: base humida b.s.: base seca MAP: metre cúbic aparent d estella

10 8 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Taula 2 Classes granulomètriques per a l estella procedent de Biomassa Forestal Primària Classe Elements fins (mm) Fracció principal (mm) Elements gruixuts (mm) Llarg (mm) Màx. secció (cm 2 ) AT30 màx. 20% = 1-2,8; màx. 4% < % = 2,8-16 màx. 20% > 16 < 85 < 3 16A màx. 12% < 3,15 mín. 75% = 3,15 16 màx. 3% > 16 < 31,5 < 1 31,5 màx. 8% < 3,15 mín. 75% = 8 31,5 màx. 6% > 45 < 120 < 2 45A màx. 8% < 3,15 mín. 75% = 8 45 màx. 6% > 63; màx. 3,5% > 100 < 120 < 5 16B màx. 12% < 3,15 mín. 75% = 3,15 16 màx. 3% > 45 < 120 < 1 AT50 màx. 20% = 1-5,6; màx. 4% < % = 5,6-31,5 màx. 20% > 31,5 < 120 < 5 45B màx. 8% < 3,15 mín. 75% = 8 45 màx. 6% > 63; màx. 3,5% > 100 < 350 < 5 63 màx. 6% < 3,15 mín. 75% = 8 63 màx. 6% > 100 < 350 < 10 AT100 màx. 20% = 1-11,2; màx. 4% < % = 11,2-63 màx. 20% > 63 < 250 < màx. 4% < 3,15 mín. 75% = màx. 6% > 200 < 350 < 18 D entre totes aquestes classes granulomètriques n hi ha tres que coincideixen amb la classificació que fa la norma austríaca ÖNORM Es tracta de les classes AT30, AT50 i AT100 que coincideixen amb la G30, G50 i G100, respectivament. Aquestes són les classes a les quals es refereix la present Guia Tècnica ja que entre les tres es satisfan els requeriments d un ventall molt ampli de calderes, des de les domèstiques fins a les industrials, i es correspon amb les classes d estella més utilitzades i que actualment es poden trobar al mercat.

11 Tipologia d estella forestal i aplicacions 9 En la majoria dels casos, tal com s indica al mateix Reglament, les classes que engloben mides més petites d estella, i per tant l AT30, són les més adequades per a calderes de poca potència (aproximadament fins a kw) que requereixen d una uniformitat i d una regularitat de l estella molt constant. L AT50 seria adequada per a calderes mitjanes (entre 50 i 200 kw), mentre que per a calderes més grans (a partir de 200 kw aproximadament) es pot utilitzar una AT100. Això és degut a que les calderes de més potència tenen cremadors i sistemes d alimentació de mida més gran i més robusts i no requereixen un grau tan elevat d homogeneïtat del combustible. En aquest darrer cas, el cost de l homogeneïtzació de l estella és una despesa que no es justifica ni econòmicament ni pel correcte funcionament de la instal lació.

12 10 CARACTERITZACIÓ DEL PRODUCTE EN FUNCIÓ DELS SISTEMES DE TREBALL Per a la producció d estella es poden aplicar diversos sistemes d aprofitament forestal, que es diferencien bàsicament pel lloc on es realitza l estellat i per la manipulació de la fusta que necessitem fins a l obtenció del producte final: l estella. L estellat es pot realitzar a peu de pista, a carregador o a la mateixa planta de generació d energia o al mateix centre d emmagatzematge. En funció d on es porti a terme l estellat la seqüència d operacions variarà. La selecció d un o altre sistema s efectua principalment en funció de les característiques de la zona de treball, de la seva orografia i de l estat de la xarxa de camins, del tipus de maquinària, de la distància a recórrer i del volum de fusta disponible, entre d altres. Estellat a peu de pista En aquest sistema s obté la fusta sense el cost afegit del desembosc i el seu transport només hi ha la tallada i l arrossegament fins al camí, però implica un elevat cost de l estellat, per la baixa productivitat de la màquina, que ha de ser de dimensions reduïdes per poder accedir pels camins i les pistes forestals. Requereix d unes bones condicions de terreny poca pendent i pot presentar problemes en èpoques o zones molt humides. Tot i així, pot ser viable en l aprofitament d àrees petites i útil quan l espai del carregador és reduït. Les operacions a realitzar són: Tallada i arrossegament: s efectua la tallada dels arbres, sense desbrancar ni despuntar, i s arrosseguen fins a peu de pista. Per a la tallada s utilitza bàsicament la serra mecànica o processadora i l arrossegament es fa mitjançant skidder o tractor amb cabrestant.

13 Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball 11 Fotografia 1 Tractor amb cabrestant per arrossegar la fusta. Serveis Forestals Estellat: un cop apilada la fusta a peu de pista, s efectua l estellat amb una estelladora mòbil acoblada a un tractor o a una màquina automotriu, amb contenidor basculant i grua pròpia. Amb la grua s alimenta l estelladora i l estella produïda es va dipositant al contenidor. Per dipositar l estella també es pot fer servir un tractor amb remolc.

14 12 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella El requeriment d una estelladora d alta mobilitat fa que la productivitat sigui més baixa que en el cas d utilitzar una estelladora fixa o semimòbil. Transport de l estella: quan el remolc o el contenidor estan plens es desplacen fins al destí final. Aquest sistema pot ser interessant només en els casos en què la planta o el magatzem estiguin a poca distància, ja que d aquesta manera el vehicle que realitza el desembosc tractor amb remolc o camió amb contenidor pot fer també el transport fins a planta i no ha de traspassar el material a un altre mitjà de transport. La matèria prima que es fa servir sol estar formada per arbres sencers amb branques, doncs el que es busca és minimitzar-ne el seu cost i per tant evitar el cost de processar la fusta a mida de camió. Figura 1 Esquema de l estellat a peu de pista. Font: Observatori de la biomassa

15 Estellat a carregador Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball 13 Aquesta metodologia de treball es fa servir quan la maquinària per estellar no pot accedir al bosc o no hi ha espai suficient per desenvolupar els treballs amb seguretat i eficiència i, per tant, cal desemboscar la fusta fins al lloc més proper: el carregador. En aquest espai ja hi arriben camions i màquines grans que podran estellar la fusta i transportar-la a la planta de valorització. Cal que sigui una zona planera i àmplia per facilitar l acumulació dels arbres i el trànsit i el moviment de la maquinària. En aquest cas les operacions a realitzar són: Tallada i arrossegament: com en el cas anterior, s efectua la tallada dels arbres amb serra mecànica o processadora, sense desbrancar ni despuntar. L arrossegament es realitza amb skidder o tractor amb cabrestant o, en funció de les condicions del terreny, amb autocarregador. Desembosc de l arbre sencer: en cas d utilitzar l autocarregador per a l arrossegament, aquest també pot servir per al desembosc de l arbre sencer fins a carregador. De no ser així, el més habitual és utilitzar un tractor amb remolc. Fotografies 2 i 3 Desembosc de l arbre sencer

16 14 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Estellat: es realitza l estellat a carregador, utilitzant una estelladora de menys mobilitat que la del primer sistema, però més pesant, robusta i de major potència, de manera que la productivitat també és major. Transport de l estella: A partir d aquest punt, ja es carrega l estella al mitjà de transport corresponent. Fotografia 4 Estellat a carregador

17 Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball 15 Figura 2 Esquema de l estellat a carregador. Font: Observatori de la biomassa En aquests dos sistemes explicats fins ara s estellen arbres sencers i, per tant, s inclouen branques i, segons el cas, també fulles. Com que un elevat contingut de fulles redueix el poder calorífic del material, incrementa la generació de cendres i pot provocar problemes de corrosió en les calderes (CPF, 2006), sobretot per calderes petites amb requeriments de qualitat més elevats, és recomanable que: Pel cas de les frondoses, l aprofitament es realitzi quan ja han perdut la fulla. Pel cas de les coníferes, es deixin passar uns dies entre la tallada i l estellat per tal que el contingut de fulla sigui més baix.

18 16 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Fotografia 5 Estella amb molta presència de fulla En els dos casos l estella que se n pot obtenir és molt semblant. Es tracta d una estella amb una granulometria només regulada mitjançant el garbell de la màquina. Val a dir però, que les estelladores tenen la capacitat de canviar el garbell interior i per tant poden oferir la producció d estella de diferents granulometries. Pel que fa a la humitat, aquesta vindrà determinada pel temps d espera entre la tallada i el procés d estellat. És a dir, per la humitat de la fusta a estellar. Estellat a planta o a magatzem Aquest procés és el que es dóna en instal lacions i maquinària fixa. La fusta que es porta en aquest tipus d instal lacions és la que no s ha pogut triturar a bosc perquè la xarxa de camins és deficient i per tant no hi ha bon accés o no hi ha prou espai de treball per a la maquinària de trituració. Per tant cal desemboscar la fusta tallada curta a mida de camió. Un cop trossejada la fusta i carregada al camió, l opció més rendible és transporta-la fins a planta o a magatzem, ja que és en aquestes condicions que els rendiments d estellat són majors i per tant els costos menors. Un altre cas en què pot interessar estellar a planta és quan es vol garbellar l estella.

19 Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball 17 Les operacions a realitzar són: Tallada, processament i arrossegament: després de la tallada de l arbre, aquest es despunta i es desbranca i, si és necessari per optimitzar el transport, es trosseja el tronc. L arrossegament fins a pista no varia respecte els casos anteriors: es pot realitzar amb skidder, tractor amb cabrestant o, si les condicions del terreny ho permeten, amb autocarregador. Fotografia 6 Desembosc de troncs mitjançant autocarregador. Serveis Forestals Transport dels troncs: si les condicions del terreny i de les pistes ho permeten, un cop la fusta és arrossegada i apilada a vora del camí, se sol utilitzar un camió de 3 o 4 eixos que ja porta a terme directament el transport fins a la planta. En cas d haver de portar la fusta fins a carregador, el desembosc es realitza mitjançant el mateix skidder, amb autocarregador o tractor amb remolc. Fotografia 7 Transport de troncs a mida curta mitjançant camió forestal de 3 eixos. Serveis Forestals

20 18 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Estellat: un cop realitzat el transport de la fusta fins a planta o a magatzem, aquesta es pot estellar directament, o bé emmagatzemar per després fer l estellat de la fusta seca. L estellat es realitza amb estelladores fixes o semimòbils de gran potència, que tenen menys cost horari que les mòbils i permeten millors condicions de control de la qualitat d estella. Figura 3 Esquema de l estellat de troncs a planta. Font: Observatori de la biomassa Amb aquest sistema la matèria prima que se sol recepcionar són troncs processats i tallats a mida de camió. Molt rarament es porten arbres sencers (tronc i branques). Per tant, l estella que se n pot obtenir és una estella amb un baix contingut en escorça i, per tant, de cendres. En funció del temps esperat fins a l estellat, es pot arribar a produir una estella amb continguts realment baixos d humitat.

21 Caracterització del producte en funció dels sistemes de treball 19 Estellar la fusta en verd té l avantatge, respecte estellar la fusta en sec, que el desgast de la maquinària és menor, és més fàcil estellar i no es genera tanta pols (partícules fines), la qual pot afectar a la qualitat del producte. Per altra banda però, l estellat en verd suposa una pèrdua de matèria seca durant l assecat i en dificulta l emmagatzematge perquè fàcilment es poden desenvolupar podridures, de manera que és adient sempre que l estella sigui cremada després d un període curt d emmagatzematge (Laurier et al. 1998). Pel que fa a la granulometria, l estellat a planta permet la instal lació d un tambor per crivellar o d una graella vibrant, aconseguint així estella més homogènia per cada tipologia. A la vegada, aquests sistemes de garbells addicionals permeten retirar la fracció més fina de l estella i d aquesta manera minimitzar el risc de podriment i fermentació, millorant la conservació de l estella.

22 20 OPERACIONS QUE CONDICIONEN LA QUALITAT DE L ESTELLA FORESTAL Les operacions que condicionen les característiques i la qualitat de l estella per a les diferents instal lacions i sistemes de valorització són: el tipus de fusta que s estella (l espècie, la seva presentació i el temps entre la tallada de la fusta del bosc i la seva trituració), el procés d estellat pel qual s obtenen les estelles (la tipologia de maquinària utilitzada), el procés de garbellat (que pot ser a la mateixa estelladora i/o com un tractament posterior a la trituració) i, finalment, l emmagatzematge de l estella fins a la seva comercialització. Subministrament de matèria prima Totes les espècies forestals són acceptades per a la producció d estella de qualitat d acord amb les necessitats del mercat, sempre i quan es compleixi el requisit fonamental de la humitat. Només les estelles de pollancre poden presentar problemes a l hora de ser garbellades a través d un tambor o d una graella vibrant, per tant si es vol utilitzar aquest procés no és recomanable l ús aquesta espècie. La matèria prima es pot presentar de tres maneres diferents: l arbre sencer (tronc, branques i fulles), l arbre sencer i sense fulles (tronc i branques desfullades) i l arbre desbrancat i trossejat (troncs a partir de 7 10 cm de diàmetre a punta prima, tallats a mida de camió). La primera presentació amb l arbre sencer incloses les fulles és la més econòmica, ja que només es tracta de tallar l arbre, apilonar-lo i estellar-lo. El producte resultant presenta un percentatge de fulles i escorça molt important, fet que es tradueix en un major percentatge de fins i de cendres. Alhora, el fet que hi hagi

23 Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal 21 fulles indica que el temps transcorregut entre la tallada i l estellat ha estat molt curt i per tant la humitat d aquesta estella serà molt alta, en qualsevol cas superior al 30%. Fotografia 8 Pila d arbres sencers acabats de tallar La segona presentació és la de l arbre sencer però sense fulles. Aquest fet ens indica que l arbre ha estat tallat a l hivern, o bé que el termini transcorregut entre la tallada i l estellat ha estat, com a mínim, superior als sis mesos, el necessari perquè les fulles hagin pogut caure. Aquesta informació ens servirà per poder preveure la possible humitat de la fusta. En aquest cas, l estella obtinguda presentarà les mateixes proporcions elevades d escorça que en la primera presentació (arbres sencers amb branques i fulles), però la humitat pot ser menor. D aquesta menera, en funció del temps d assecat esperat, es podrà complir amb el requisit de produir estella amb una taxa d humitat inferior al 30%. Fotografia 9 Pila d arbres sencers sense fulles

24 22 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Finalment, la tercera presentació de la matèria prima, en forma de troncs desbrancats i trossejats, disminueix la presència d escorça ja que hi ha una major proporció de fusta que d escorça en els troncs utilitzats. El cost d obtenció d aquesta matèria prima és més alt que en les altres opcions, ja que implica una major proporció de mà d obra i manipulació dels troncs i per això no permet utilitzar troncs de diàmetres inferiors a 7 cm. Per altra banda però, les característiques de l estella obtinguda són més adients per a sistemes de calefacció i calderes més restrictives pel que fa al percentatge d humitat, a la producció de cendres i a la presència de fulles i partícules fines. Fotografia 10 Pila d arbres desbrancats per fer-ne estella. Serveis Forestals

25 Estellat de la biomassa Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal 23 L estellat de la biomassa és el procés pel qual es tritura i transforma la biomassa forestal. És a dir, el procés pel qual els troncs i/o arbres sencers es transformen en partícules anomenades estelles. En funció de la matèria prima i del seu estat, així com de la tipologia del procés mecànic de trituració, el producte final serà diferent. Fotografia 11 Alimentació mecanitzada d una estelladora

26 24 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella La fusta es pot estellar en verd, just després de tallar-la o bé en sec, esperant uns mesos perquè la fusta perdi humitat i baixi del 60-65% inicial fins al 30-40%, fet que s aconsegueix entre els sis i dotze mesos mínim d emmagatzematge de la fusta a sol i serena. Estellar la fusta en verd implica emmagatzemar l estella humida i aquesta humitat pot provocar problemes de fermentació i compactació en la mateixa estella. La majoria d empreses estellen la fusta en sec per poder-la comercialitzar de seguida i d aquesta manera minimitzar els costos de magatzem i de manipulació de l estella humida. En el cas de comercialitzar l estella obtinguda a partir de fusta verda, el destí d aquesta no pot ser cap altre que grans calderes que admetin humitats elevades. Ara bé, una alternativa pot ser la de barrejar estelles amb diferents graus d humitat fins arribar al valor requerit d aquest paràmetre per la caldera on s utilitzi el combustible. El procés mecànic per obtenir estelles de la fusta es pot fer amb martells o ganivetes. Aquests dos elements tallants van fixats sobre un tambor que els hi transmet un moviment rotatori. Els martells només poden anar subjectes a un tambor, en canvi les ganivetes també poden anar subjectes a un disc. En aquest últim cas però, el moviment que es transmet a la ganiveta és axial. Fotografia 12 Maquinària en manteniment amb el tambor d entrada aixecat, deixant veure les ganivetes

27 Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal 25 Fotografia 13 Detall de les ganivetes fixades sobre el tambor de l estelladora. Serveis Forestals El procés més habitual és estellar la fusta amb el moviment rotatori de les ganivetes instal lades en un tambor pel seu bon rendiment volumètric i per les característiques de l estella obtinguda. Tot i això, existeix també maquinària que incorpora les ganivetes en un disc amb uns resultats molt interessants pel que fa a la granulometria i homogeneïtat del producte obtingut. Si el que es vol estellar són restes de poda i materials fins i flexibles s ha de fer servir martells, ja que amb aquesta matèria prima l ús de les ganivetes no funciona, ja que aquestes s encallen alhora que també es poden produir elements excessivament llargs. La velocitat de gir del tambor o del disc afecta les característiques de l estella que s obté, de la mateixa manera que també afecta la velocitat d alimentació de la fusta. A igual velocitat de l element tallant, si la velocitat d entrada de fusta és més gran, l estella que en surt també és més gran; per contra, a menor velocitat d entrada de la fusta, l estella que s obté és més petita. Tot i així, aquests són paràmetres que poques vegades controla l operari. Normalment, la velocitat de la cinta i del tambor d entrada de la fusta és la mateixa i solen estar entre les 560 i les 640 revolucions per minut (rpm). En el cas del tambor o del disc on hi ha fixades les ganivetes o martells, la velocitat és controlada per la mateixa màquina (entre i rpm), de manera que

28 26 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella si les revolucions de l eina de tall es redueixen considerablement, la mateixa màquina deixa d autoalimentarse fins que els elements tallants recuperen les revolucions necessàries per treballar correctament. Fotografia 14 Estelladora en funcionament i alimentada amb un autocrregador

29 Garbellat Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal 27 El procés de garbellar l estella consisteix en separar el material estellat en funció de la seva granulometria. Aquesta operació de separar les diferents partícules en funció de la seva mida es pot fer en la mateixa màquina d estellar i també a posteriori. És a dir en un segon procés amb un tambor (cilindre que fa un moviment rotatori) o una graella vibrant (panells que vibren). Totes les màquines d estellar disposen d un garbell a la sortida del producte estellat, de manera que les partícules que superen les dimensions del garbell tornen a la zona de tall fins que assoleixen les mides màximes que li permetin passar a través dels forats. En general, els garbells més utilitzats són els de 30x30 mm que permeten obtenir una estella amb una secció màxima de 3 cm 2, el de 50x50 mm amb els quals s obté una estella amb una secció màxima de 5 cm 2, i el de 80x80 mm amb els quals s obté una estella molt més heterogènia que la resta. Fotografia 15 Estella obtinguda directament de l estelladora, sense un sistema de garbellat posterior

30 28 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella El garbell dins de la màquina d estellar alenteix el rendiment de la trituració, ja que l estella es manté dins de la màquina fins que no assoleix la mida necessària per poder passar pels forats. Com més petita és la mesura del garbell menor rendiment tindrà la màquina. Això fa que hi hagi empreses que instal lin el garbell de l estelladora amb la mida de forat més gran possible per tenir un major rendiment i, a continuació, instal lin un garbell de tambor o una graella vibrant de separació de les partícules. El procés de garbellar mitjançant aquests sistemes addicionals a la màquina dóna un resultat més uniforme que no pas amb el garbell de la pròpia màquina, ja que del producte resultant del procés de trituració se n obté estella homogènia per cada granulometria. El procés es basa en fer passar tot el material pel garbell del tambor o per la graella vibratòria de manera que el conjunt del material passa primer per la zona amb la mida de garbell més petita i així successivament fins a la mida més gran. Fotografia 16 Detall del garbell de tambor Fotografia 17 Estella homogènia en quant a granulometria, obtinguda després de passar per un garbell de tambor

31 Emmagatzematge Operacions que condicionen la qualitat de l estella forestal 29 El procés d emmagatzematge de l estella esdevé fonamental per a la conservació de les característiques del producte. L opció més interessant és produir l estella a partir de fusta seca i comercialitzar-la directament, ja que cada manipulació implica un increment del cost. Però no sempre és possible aquesta rapidesa. En la majoria de casos, un dels principals costos de l obtenció de l estella és la màquina que tritura la fusta. Normalment es tracta de màquines grans, amb motors potents i amb un cost de compra molt alt, que han de treballar constantment per poder-les amortitzar en un temps raonable. Per això, per a la producció de volums petits o mitjans, moltes vegades es treballa amb màquines de lloguer. I és en aquests casos que cal tenir un estoc gran de fusta acumulada, de manera que quan es desitja triturar hi hagi prou volum de fusta per amortitzar el transport i el cost/hora de la màquina. Es tracta que el seu rendiment sigui màxim i per això pot donar-se el cas que calgui estellar un volum important de fusta que no es comercialitzarà fins més endavant, i per tant, de moment caldrà emmagatzemar l estella. L emmagatzematge d aquesta estella pot fer-se de tres maneres diferents: a l aire lliure, sota un teixit geotèxtil o bé sota cobert. L emmagatzematge a l aire lliure té un cost mínim però el producte estellat queda exposat a les inclemències del temps: pluja, vent,... factors que afectaran les seves característiques, sobretot pel que fa a la humitat. A banda del cost econòmic, que és mínim, el principal benefici és l enorme flexibilitat, ja que es pot fer a qualsevol lloc i es pot anar variant la seva ubicació en funció de les necessitats. Aquest sistema d emmagatzematge es pot millorar simplement instal lant un teixit geotèxtil a la part superior de la pila. Aquests teixits geotèxtils estan pensats per deixar passar la humitat que puja de les estelles (transpirable) i en cas de pluja no deixen entrar l aigua (impermeable). Per tant, l estella perd part de la humitat inicial, però cal que aquest teixit estigui ben instal lat i vigilar que el vent no l aixequi. Tot i el seu cost, aquest sistema conserva de forma correcta les característiques del producte i també presenta la flexibilitat pel que fa a la ubicació.

32 30 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Al mercat hi ha vàries qualitats i marques de geotèxtils, si bé les més utilitzades són la TopTex (austríaca) i la Lest o (francesa). Les dues es composen per filaments de polipropilè de 200 g/cm 2 i tenen una resistència d entre els 12,5 kn/m (la TopTex) i els 15 kn/m (la Lest o). La vida útil sol ser inferior als 5 anys. Finalment, el millor sistema pel que fa a les característiques del producte és l emmagatzematge sota un cobert, tot i que és el més car (degut al cost de construcció del cobert) i el menys flexible. Si el cobert disposa d una bona ventilació, l estella s asseca i en cas de pluja no hi entra aigua. En qualsevol dels tres casos anteriors, l emmagatzematge cal fer-lo sobre sòl pavimentat. Aquest fet evita, per una banda agafar impureses a la part baixa de la pila (pedres, terra, herbes,...) juntament amb l estella i per altra evita les filtracions d aigua i d humitat del sòl cap a l estella. Fotografia 18 Estella emmagatzemada sota teixit geotèxtil Fotografia 19 Estella emmagatzemada sota cobert

33 ELECCIÓ DEL MILLOR SISTEMA DE PRODUCCIÓ, EN RELACIÓ QUALITAT/COST DE PRODUCCIÓ, PER A L OBTENCIÓ DELS DIFERENTS TIPUS D ESTELLA 31 Tal com s ha vist, tant la matèria prima, com el procés productiu i el sistema d emmagatzematge poden determinar les característiques de l estella i per tant la seva qualitat en referència als requeriments de la nostra caldera. A l hora d instal lar una caldera, el més important és establir, determinar i caracteritzar el combustible disponible. A partir d aquí es podrà dimensionar la tipologia de caldera perquè consumeixi el combustible, sense problemes i amb un bon rendiment. Fotografia 20 Logística preparada per a l estellat a la pròpia finca

34 32 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Si, per exemple, es disposa de fusta per estellar de la mateixa finca, cal prioritzar la instal lació que permeti la posada en valor d aquells productes. Per tant un bon sistema seria el d acumular la fusta i un cop hi ha prou volum per suplir la demanda de tot l any, la fusta es tritura i s emmagatzema l estella per anar omplint la sitja de la caldera. En aquests casos l estella que tindrem només serà garbellada per l estelladora, ja que es tracta d estella produïda directament a finca i l heterogeneïtat del producte pot ser important. Per tant caldrà una instal lació robusta que no tingui problemes derivats de les característiques del combustible. En canvi, en el cas en què calgui acudir al mercat per a la compra del combustible serà possible la instal lació d equips més senzills pel que fa a l alimentació de la caldera, ja que es podrà adquirir estella garbellada i homogeneïtzada. Al mercat actual, es poden trobar disponibles principalment tres tipus d estella, els quals s identifiquen a la Guia Tècnica amb el nom de Tipus A (més homogènia i amb partícules més petites), Tipus B (homogènia però amb partícules més grans) i Tipus C (la més heterogènia). En tots els casos la humitat òptima amb la qual s ha de presentar l estella ha de ser inferior al 30% en base humida, presentant les principals diferències en la granulometria. El contingut en cendres, la densitat aparent i el poder calorífic inferior (PCI) tenen valors semblants per als diferents tipus d estella (veure Taula 1, pàgina 7,). Els dos primers tipus (A i B) són estelles que habitualment han estat garbellades en un procés posterior a la trituració, fet que aporta una major homogeneïtat que l estella Tipus C. Aquesta última només es garbella a la mateixa màquina i per tant inclou partícules d una gran heterogeneïtat. L estella Tipus A presenta unes partícules amb una secció menor de 3 cm 2 i es correspon a l estella AT30 del Reglament d ús per a la marca de garantia. L estella Tipus B, amb una secció menor de 5 cm 2, presenta les partícules més grans que el Tipus A i es correspon a l estella AT50 del Reglament. Finalment, l estella Tipus C, com ja s ha dit, és una estella que no ha estat garbellada en posterioritat al procés de trituració en un garbell de tambor o en una graella vibratòria. Es correspon a l estella AT100 del Reglament i és un producte que presenta una heterogeneïtat important, des de partícules petites fins a partícules més grans, en diverses proporcions pel que fa a les mides i longituds.

35 Elecció del millor sistema de producció, en relació qualitat/cost de producció, per a l obtenció dels diferents tipus d estella 33 Cada tipologia d estella satisfà uns requeriments establerts i per tant tindrà la qualitat òptima necessària per satisfer els requeriments d un determinat sector de calderes. Tal com ja s ha dit anteriorment, cal alimentar les instal lacions amb el combustible que compleixi els requisits establerts pels mateixos fabricants. Estella Tipus A L estella Tipus A presenta una secció menor de 3 cm 2 amb una fracció principal (60-100% de les partícules) d unes mides d entre 2,8 i 16 mm, un màxim d un 20% de partícules d entre 1 i 2,8 mm i un màxim del 4% de partícules més petites de 1 mm. Pel que fa a partícules grans, només s admet un màxim del 20% de partícules de mida superior a 16 mm i longituds menors de 85 mm. Taula 3 Característiques de l estella Tipus A Paràmetres Proporció Valors Humitat (%) < 30 Granulometria secció (cm 2 ) < 3 fracció principal (mm) % elements fins (mm) màx. 20% màx. 4% < 1 elements gruixuts (mm) màx. 20% > 16 longitud (mm) < 85

36 34 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Aquesta estella (la que amb la norma austríaca s anomena G30), que es correspon a l estella AT30, és la que presenta les partícules més petites. La seva producció és a partir d utilitzar estelladores de ganivetes normalment fixades sobre tambor. No s admeten arbres amb fulla, ja que tindríem una proporció de partícules fines molt per sobre dels rangs preestablerts per aquesta tipologia d estella. Ara bé, si que admet arbres sencers i troncs trossejats, tot i que la matèria prima idònia per aquest tipus d estella són els troncs trossejats. El procés d estellat resulta millor fer-lo amb la fusta seca segons els paràmetres comentats a la pàgina 24. En el cas de fer servir un garbell a la pròpia estelladora cal que els forats tinguin un diàmetre de 3 cm, i que es calibri bé la màquina perquè no es produeixi un excessiu volum de fins. Si per contra, el garbellat es produeix a planta mitjançant un tambor o una graella vibratòria, en aquest cas l estelladora pot incorporar un garbell de mides superiors per optimitzar el seu rendiment. Fotografia 21 Estella Tipus A

37 Elecció del millor sistema de producció, en relació qualitat/cost de producció, per a l obtenció dels diferents tipus d estella 35 L emmagatzematge d aquesta estella es pot fer amb geotèxtil o bé sota cobert, si bé l òptim per garantir les característiques definides és sota cobert. També és important que el sòl del cobert estigui pavimentat i que disposi d una certa ventilació. Pel que fa al tractament de l estella, concretament al volteig, no es considera una operació necessària ja que la fusta ja s estella amb baixa humitat i en cap cas justifica el seu cost. Estella Tipus B L estella Tipus B presenta una secció menor de 5 cm 2 amb una fracció principal (60-100% de les partícules) d unes mides d entre 5,6 i 31,5 mm; un màxim d un 20% de partícules d entre 1 i 5,6 mm i un màxim del 4% de partícules més petites de 1 mm. Pel que fa a partícules grans, només s admet un màxim del 20% de partícules de mida superior a 31,5 mm i longituds menors de 120 mm. Taula 4 Característiques de l estella Tipus B Paràmetres Proporció Valors Humitat (%) < 30 Granulometria secció (cm 2 ) < 5 fracció principal (mm) % elements fins (mm) màx. 20% màx. 4% < 1 elements gruixuts (mm) màx. 20% > 31.5 longitud (mm) < 120

38 36 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Aquesta estella (la que amb la norma austríaca s anomena G50), que es correspon a l estella AT50, conté partícules més grans que l estella Tipus A. La seva producció passa per utilitzar estelladores de ganivetes normalment fixades sobre tambor, però també es pot donar el cas de fer-ho amb maquinària que incorpori les ganivetes en un disc. En aquest cas caldrà regular la velocitat d entrada de la fusta de manera que sigui prou ràpida perquè l acció de les ganivetes produeixi estelles i no flocs de fusta. No s admeten arbres amb fulla, ja que hi hauria una proporció de partícules fines molt per sobre dels rangs preestablerts per aquesta tipologia d estella. Sí que admet arbres sencers i troncs trossejats, tot i que la matèria prima idònia per aquest tipus d estella són els troncs trossejats. El procés d estellat resulta millor fer-lo amb la fusta seca segons els paràmetres comentats a la pàgina 24. En el cas de fer servir un garbell a la pròpia estelladora cal que els forats tinguin un diàmetre de 5 cm, i tenir present que cal calibrar la màquina perquè no es produeixi un excessiu volum de fins i de partícules petites. Si per contra, el garbellat es produeix a planta mitjançant un tambor o una graella vibratòria, llavors es pot obviar el garbell de l estelladora per optimitzar el seu rendiment. Fotografia 22 Estella Tipus B

39 Elecció del millor sistema de producció, en relació qualitat/cost de producció, per a l obtenció dels diferents tipus d estella 37 L emmagatzematge d aquesta estella es pot fer amb tèxtil o bé sota cobert, si bé l òptim per garantir les característiques definides és sota cobert. També és important que el sòl del cobert estigui pavimentat i que disposi d una certa ventilació. Pel que fa al tractament de l estella, concretament al volteig, no es considera una operació necessària ja que la fusta ja s estella amb baixa humitat i en cap cas justifica el seu cost. Estella Tipus C Aquesta estella no és garbellada en cap procés posterior a la trituració i només és garbellada a la pròpia estelladora, presentant totes les partícules una secció menor de 10 cm 2. Per tant l estella Tipus C, en el seu conjunt, presenta partícules de les mateixes característiques dels altres tipus d estella en diverses proporcions pel que fa a les mides i longituds. Taula 5 Característiques de l estella Tipus C Paràmetres Proporció Valors Humitat (%) < 30 Granulometria secció (cm 2 ) < 10 fracció principal (mm) % elements fins (mm) màx. 20% màx. 4% < 1 elements gruixuts (mm) màx. 20% > 63 longitud (mm) < 250

40 38 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Aquesta estella es correspon a l estella AT100 del Reglament d ús de la marca de garantia i normalment se sol nodrir d arbres sencers (tronc i branques) ja que habitualment és la que es produeix a carregador o a pista forestal. En el procés productiu d aquesta estella es pot triturar la fusta en verd, tot i que en aquests casos cal vigilar el contingut en fulles. Un alt contingut d aquestes implicarà un percentatge molt alt de fins i problemes amb la combustió de l estella i la vida útil de la caldera per la presència de clor a les fulles que desgasta prematurament la caldera. L estella produïda en aquestes condicions habitualment és un producte consumit per instal lacions grans i potents, com ara les grans centrals de generació i/o cogeneració. Aquestes instal lacions accepten granulometries força heterogènies, per tant la trituradora sol incorporar garbells de grans forats (8 x 8 cm). També poden acceptar humitats superiors al 30%, tot i que en aquests casos es redueix el rendiment i s incrementa la producció de cendres. En cas de triturar fusta amb una humitat excessivament alta es pot barrejar aquesta estella amb una altra més seca, o bé es pot emmagatzemar i esperar un temps que perdi humitat. En aquest cas cal que el magatzem tingui les condicions de ventilació òptimes per facilitar la pèrdua d humitat d aquesta estella. Està comprovat que el volteig de l estella, lluny de millorar la pèrdua d humitat, aporta uns costos afegits molt importants. Fotografia 23 Estella heterogènia en quant a granulometria

41 RECOMANACIONS GENERALS 39 Donat que la humitat és un dels principals paràmetres que determinen la qualitat de l estella en general es recomana que sigui inferior al 30% b.h., pel fet que pot afectar el funcionament i el rendiment de les calderes, és bàsic poder disposar d aparells de mesura (humímetres) alhora de comercialitzar el producte. Existeixen diferents tecnologies i aparells per a l estimació de la humitat de les estelles. A grans trets, la mesura es pot fer mitjançant equips de laboratori o mitjançant equips específics pel control de la humitat de l estella fora de laboratori. Les tecnologies utilitzades als laboratoris són les més efectives, però són poc pràctiques, mentre que els equips específics són més manejables pel fet que són portàtils, a la vegada que també es consideren molt efectius i de cost raonable. D entre aquests aparells de mesura, en destaquen dos tipus: el mesurador amb un sensor en forma de llança i el mesurador amb cubell metàl lic i balança (veure les fotografies 24 i 25). Tots dos es basen en la polaritat dielèctrica de les estelles. El principal avantatge d aquests aparells portàtils és que permeten una lectura in situ i immediata, mentre que amb els aparells de laboratori s ha d esperar com a mínim 48 hores. Fotografia 24 Mesurador d humitat amb sensor de llança Fotografia 25 Mesurador d humitat de cubell i balança

42 40 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella A partir d una experiència duta a terme des del Consorci Forestal de Catalunya es va poder comprovar que no hi ha diferències en els resultats donats per aquests dos tipus d aparells, i que fins a rangs d humitat inferiors al 40% hi ha poca variabilitat entre la mesura que s obté a partir d aquests aparells i la que s obté a laboratori. En tot cas però, el més econòmic de tots dos és el de llança. A banda d aquests humímetres també existeixen els específics per a fustes sòlides, que consisteixen en un aparell amb dues puntes per clavar a la fusta, les quals avaluen la humitat en funció de la conductivitat de la fusta i de l espècie considerada (veure la fotografia 26). Aquests però no són adequats per controlar la humitat de l estella. Fotografia 26 Mesurador d humitat de fusta sòlida Pel que fa a l emmagatzematge, ja s ha comentat que l òptim és poder-lo fer sota cobert, sempre i quan estigui ben dissenyat. En cas que s opti pel geotèxtil s han de tenir en compte una sèrie de recomanacions com: evitar trams horitzontals i parts còncaves on l aigua pugui quedar acumulada, evitar plecs, col locar el geotèxtil de manera transversal a l eix major de la pila per tal de poder-lo anar retirant quan es va extraient estella d un extrem de la pila i per evitar solapaments complicats en el sentit longitudinal de la pila. També es recomana deixar la pila descoberta durant la temporada d estiu. En quant a la granulometria, per poder classificar els productes i separar molt millor les partícules fines, les estelles petites i les de grans dimensions és millor utilitzar un garbell de tambor o una graella vibrant. Així es pot caracteritzar l estella amb una major concreció i destinar-la al mercat corresponent en funció de

43 Recomanacions generals 41 la demanda. L extracció de partícules exageradament petites, la fracció anomenada fins, evita problemes en la conservació de l estella i en la combustió dins les calderes. Per tal d optimitzar la producció i el rendiment de l estelladora es pot fer una estella Tipus B (AT50) amb la mateixa màquina i després, amb un garbellat posterior amb tambor o amb graella vibrant, separar l estella Tipus A (AT30), obtenint així dues tipologies d estella. De la mateixa manera, a partir d una estella Tipus C, si es fa passar per un procés de garbellat addicional, es podran obtenir estelles del Tipus A i B. D aquesta manera es pot oferir al mercat una estella de qualitat adequada a les característiques i necessitats de cada caldera o instal lació.

44 42 Guia Tècnica La producció de diferents classes d estella Bibliografia Centre de la propietat Forestal Aprofitament i desembosc de biomassa forestal. Centre Tecnològic Forestal de Catalunya Estudio de las características de la astilla forestal y buenas prácticas para su aplicación energética. Proyecto INTRADER ( ). Consell Comarcal de la Selva Guia per a empresaris del sector de la biomassa. Projecte Eder-EmpleaVerde. Editat pel Consell Comarcal de la Selva amb la col laboració de l ajuntament de Santa Coloma de Farners, l ajuntament de Riudellots de la Selva i el Consorci Forestal de Catalunya. Laurier, J.P.; Provët, J.C.; Ballaire P Bois-énergie: le déchiquetage en forêt. ADEME Éditions, París. Tolosana, E.; Ambrosio, Y.; Laiana, R.; Martínez Ferrari R Guía de la maquinaria para el aprovechamiento y elaboración de la biomasa forestal. CESEFOR. Webgrafia Consorci Forestal de Catalunya. Observatori de la Biomassa [en línia] < [Consulta: 20 octubre 2011]

45 43 Agraïments Relació d entrevistats: Forestal Soliva, SL Alameda-Torrent, SLU Matèries Forestals, SL (MATFOR) Consorci d Espais d Interès Natural del Ripollès (CEINR) Productes Forestals de la Catalunya Central, SCCL J. Famadas SLU Juncà i Juncà, SCP

46 bv F r ov TRE/293/2010. EDITA PROMOU