Estudio experimental sobre la cinética de secado de chapa de madera en un secado por contacto

Abstract

[ES] Finlandia es el mayor productor de madera contrachapada y láminas de madera de la Unión Europea con una contribución importante a su producto interior bruto y a la economía nacional. En el proceso de producción de madera contrachapada, el secado de las chapas consume mucha energía, requiere alrededor del 70% de la energía térmica utilizada por todo el proceso de fabricación y consume entorno al 60% de la energía total consumida. Por lo tanto, cualquier mejora en la eficiencia del proceso de secado da como resultado un importante ahorro energético. El secado por convección es la tecnología más utilizada en la industria de secado de chapas, aunque se están desarrollando métodos de secado alternativos como el secado por contacto. Esta tecnología trabaja con mejor eficiencia térmica debido a que el calor es transferido por conducción. Este proyecto se centra en el estudio de un secador por contacto que puede trabajar en vacío. Para ello, se analiza el consumo de energía del equipo y el efecto de los parámetros más relevantes a la hora de secar una lámina, como son el tipo de madera, espesor de la chapa, temperatura fijada en el secador y la presión de secado a la que se encuentra la lámina durante su deshidratación. Los efectos de estos parámetros se estudian con las denominadas curvas de secado, las cuales muestran cómo se distribuye el grado de humedad de la lámina en función del tiempo que se haya secado. Estas curvas ayudan a entender cómo influyen estos parámetros en el proceso, y a partir de las cuales se extraen los conocimientos básicos para su optimización. A su vez, se propone un modelo, obtenido a partir de un análisis termodinámico entre el secador y la lámina, para el tiempo de secado. Tiempo modelado y experimental son comparados, y se analizan los motivos de la variación entre ambos.

[EN] Concerning environmental protection, we should reduce as much as possible the use of non-renewable resources and consume efficiently the renewable resources that we have. Plywood, as an engineered product, offers great opportunities to perform efficiently veneer based products from wood, which is one of the most important renewable sources. In the plywood process, the drying consumes a lot of energy. Therefore, any improvements in drying-process efficiency result in significant overall energy savings. Contact drying is an alternative technology to convective drying that is the most used in this sector due to its large industrial capacity. However, contact drying usually has better energy efficiency because the heat is directly transferred into the material by conduction. This master's thesis focuses on the experimental study of a contact dryer, which is equipped with a vacuum pump to work under atmospheric pressure. Although the thesis work is divided into three blocks: the so-called drying curves, energy consumption and modelling of drying time, the main goal is experimentally defining drying times of veneers with various thickness at different work conditions. The result of these measurements are drying curves, but drying time is the wanted parameter. The most relevant factors that affect drying are the temperature of the heated plate, the pressure inside the drying box and veneer thickness. The effect of these factors is studied by measuring the drying curves that show the moisture-content behaviour in relation to drying time, helping us to understand how they influence the drying process. A drying-time model is proposed to describe the veneer drying using the laboratory contact dryer. The modelling is the product of a thermodynamic analysis between the dryer and the veneer. Modelled and experimental time are compared, and the variations between them are analysed. In addition, an experimental study of energy consumption is exposed, which is useful to understand better the dryer behaviour when it is taking water out of veneers. This point in combination with the analysis of drying curves let known the fundamental aspects of contact drying for wood veneers.