Proyecto de rediseño nuevo quemador de biomasa para secador de madera ya existente en Paysandú (Uruguay)

Abstract

[ES] La idea básica que se va a llevar a cabo en el proyecto es la simulación, investigación y proceso de pruebas, para adaptar las instalaciones de un secador de madera ubicado en el departamento de Paysandú (Uruguay). En la actualidad, dicho quemador funciona mediante combustible GLP, con esta simulación se quiere conseguir cambiar el quemador por otro de potencia similar que funcione con biomasa (en concreto pellet, producto derivado del resto de procesos del aserradero), de manera que consigamos aumentar la eficacia del proceso completo de tratamiento de la madera, a la vez que, conseguimos disminuir el tiempo del proceso de secado y también reducimos en gran cantidad las emisiones de dióxido de carbono (CO2) derivadas de la combustión del GLP. Para realizar todas las simulaciones, el diseño y la imposición de las restricciones del proceso vamos a emplear el software de elementos finitos SimScale, con el que tras diseñar la geometría interna del secadero (aquí incluiremos ventiladores para el movimiento del aire caliente, retornos de aire, tomas de aire del exterior etc.) conseguiremos encontrar el punto de funcionamiento óptimo del nuevo quemador con el que mejoremos las características respecto al anterior. Otro de los retos a resolver será el calentamiento por igual de los distintos puntos de la sala de secado, variable crítica del proceso, ya que, necesitamos que los tablones de madera dispuestos allí, queden con unas características similares, aquí nos serviremos de las simulaciones CFD generadas por el mismo software para comprobar que se cumple la premisa. Por último, realizaremos un resumen de las mejoras en costos medioambientales, así como, económicas que conseguiríamos con el cambio del quemador en el secadero, al igual que hablaremos de la viabilidad general del proceso.

[CA] La idea bàsica que es durà a terme en el projecte és la simulació, investigació i procés de proves, per a adaptar les instal·lacions d'un assecador de fusta situat en el departament de Paysandú (l'Uruguai). En l'actualitat, aquest cremador funciona mitjançant combustible GLP, amb aquesta simulació es vol aconseguir canviar el cremador per un altre de potència similar que funcione amb biomassa (en concret pèl·let, producte derivat de la resta de processos del aserradero), de manera que aconseguim augmentar l'eficàcia del procés complet de tractament de la fusta, alhora que, aconseguim disminuir el temps del procés d'assecat i també reduïm en gran quantitat les emissions de diòxid de carboni (CO₂) derivades de la combustió del GLP. Per a realitzar totes les simulacions, el disseny i la imposició de les restriccions del procés emprarem el programari d'elements finits SimScale, amb el qual després de dissenyar la geometria interna de l'assecador (ací inclourem ventiladors per al moviment de l'aire calent, retorns d'aire, preses d'aire de l'exterior etc.) aconseguirem trobar el punt de funcionament òptim del nou cremador amb el qual millorem les característiques respecte a l'anterior. Un altre dels reptes a resoldre serà el calfament per igual dels diferents punts de la sala d'assecat, variable crítica del procés, ja que, necessitem que els taulons de fusta disposats allí, queden amb unes característiques similars, ací ens servirem de les simulacions CFD generades pel mateix programari per a comprovar que es compleix la premissa. Finalment, realitzarem un resum de les millores en costos mediambientals, així com, econòmiques que aconseguiríem amb el canvi del cremador en l'assecador, igual que parlarem de la viabilitat general del procés.

[EN] The basic idea that will be implemented in the project is the simulation, research, and testing process to adapt the facilities of a wood dryer located in the Paysandú department (Uruguay). Currently, this burner operates using LPG fuel. Through this simulation, the goal is to replace the burner with a similarly powered one that runs on biomass (specifically pellets, a byproduct of the sawmill's other processes). This change aims to increase the overall efficiency of the wood treatment process, reduce drying time, and significantly decrease carbon dioxide (CO2) emissions resulting from the combustion of LPG. To perform all the simulations, design, and impose process constraints, we will employ the finite element software SimScale. After designing the internal geometry of the dryer (including fans for hot air movement, air returns, and external air intakes, among others), we will find the optimal operating point for the new burner to improve its performance compared to the previous one. Another challenge to address is achieving uniform heating of different points within the drying room, a critical variable in the process. We need the wooden planks placed there to have similar characteristics. In this regard, we will utilize the CFD simulations generated by the same software to verify if the premise is met. Finally, we will summarize the environmental and economic improvements that would be achieved by changing the burner in the dryer, as well as discuss the overall feasibility of the process.