ESTADO DEL ARTE DENDROENERGÍA

Tecnológico Nacional de México

Instituto Tecnológico de Pachuca

Ingeniería Mecánica

Sistemas de Generación de Energía

Estudio del Estado del Arte del Uso Eficiente de la Energía de la Leña en Zonas Rurales

Luis Orlando García Rodríguez

Jesús Andrés Sánchez Cervantes

Profesor: Dr. Abdiel Gómez Mercado

Pachuca, Hidalgo a 27 de abril del 2018

ESTADO DEL ARTE

Los bosques nos han suministrado alimento, cobijo y, por supuesto, madera. La madera no solamente es esencial para fabricar materiales, sino también como la principal fuente de energía que el hombre puede utilizar en cualquier momento del año.

Los árboles transforman la luz del sol, el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y biomasa. Un árbol, por ejemplo, es capaz de capturar una tonelada de CO2 a lo largo de 80 años [1]. Existen numerosas especies de árboles, con distintas formas, basadas en una gran variedad de estructuras y densidades. Esto significa que hay multitud de usos distintos para cada tipo de árbol y también es diferente la cantidad de energía que almacenan.

En mercados de medio ambiente [1], menciona que, a diferencia del gas o del petróleo, la leña no contiene la misma cantidad de energía. La principal razón de esto es la cantidad de agua que almacena: la leña fresca almacena hasta un 50% de agua y el agua no se quema. Un kilo de leña de hayedo fresco tiene un valor energético equivalente a 2.16 kWh. Después de seis meses, su valor energético se eleva a 3.3 kWh, y después de un año, el valor energético de ese kilo de leña de hayedo asciende a 4.15 kWh, casi el doble en comparación con 12 meses atrás.

En este artículo [1], proponen métodos prácticos del cómo se puede hacer un uso eficiente de la leña en hogares donde aún se utiliza este insumo como combustible natural, estos métodos incluyen:

• El lugar de almacenaje de la leña. Menciona que, un buen lugar de almacenaje debería proteger la leña de la lluvia y estar bien ventilado.

La leña debe ser cortada y almacenada de manera que el aire pueda fluir a través de ella, y no debería estar en contacto directo con el suelo.

La leña necesita un contenido de agua de al menos un 15% para una combustión ideal. Con un almacenamiento adecuado, este porcentaje se alcanza aproximadamente después de un año.

• La quema de la leña. La combustión tiene lugar en tres fases: En primer lugar, la leña se seca cuando el agua que contiene se evapora completamente. Cuanta más agua contiene, mayor energía requiere este proceso. A 150°C, segunda fase, la leña comienza a transformarse en carbón vegetal, proceso que lleva aparejada la emisión de gases. Esta fase es conocida como pirolisis y tiene lugar al alcanzarse los 550°C.

La tercera fase sucede cuando los gases de la madera se oxidan para producir calor y luz.

• Limpieza de las chimeneas de la cámara de combustión. El autor menciona que, las chimeneas deben ser limpiadas una vez al año con el fin de eliminar los residuos acumulados por su uso. Si no se realiza esta limpieza, esto puede derivar en una mala ventilación en el hogar, con una acumulación elevada de dióxido de carbono, con los consiguientes problemas para la salud. Además, también puede traducirse en un incendio, lo que supone exponer a las familias a un riesgo muy elevado.

• Aislamiento térmico. Una chimenea bien mantenida y en perfecto funcionamiento puede aportarnos calor al hogar, pero este calor trata de escapar a través de cualquier material. La mejor idea es utilizar materiales de construcción en la casa que no conduzcan el calor fácilmente y lo mantengan donde esté, como espuma de poliestireno, lana o madera.

Al aislar el techo, las paredes e incluso las ventanas, mantendrá el calor alejado de fuentes de baja temperatura.

Al final del artículo, se concluye mencionando que el ciclo del carbono se cierra al devolver al suelo y a la atmosfera, las partículas generadas en la combustión, principalmente CO2, debido a que los árboles necesitan de este gas. Por este motivo, utilizar madera de los bosques gestionados de forma sostenible no es solo beneficioso para las regiones y los presupuestos, sino que también es ventajoso para el clima que todos compartimos.

Emilio Mayorga y Teodoro Sánchez [2], de Perú, hablan sobre el relevo tradicional de combustibles para un horno de ladrillos, anteriormente utilizaban leña para este proceso de producción de ladrillos, al cual, después de realizarse ciertas pruebas para conocer su poder calorífico, se encontró que contiene un poder calorífico neto de 15,550 kJ/kg, este valor para la madera de algarrobo usada en Piura, mientras que la madera de eucalipto empleada en Ayacucho tiene 18,000 kJ/kg.

El combustible que se pretende emplea es antracita de carbón en Piura y semi bituminoso en Ayacucho, con poderes caloríficos típicos de 26,000 y 17,000 kJ/kg, respectivamente. También se desea emplear cascarilla de arroz como combustible alternativo, con un poder calorífico neto de 13,300 kJ/kg.

Para concluir este artículo, los autores dicen que, de acuerdo a las experiencias de evaluación de quema efectuados por el proyecto:

• El consumo específico de combustible en hornos escoceses, se encuentra en el rango de 0.93 a 2.11 kJ/kg, lo cual es inferior a los valores reportados por la bibliografía. Esto indicaría que el consumo específico de combustible empleando carbón mineral es inferior al consumo empleando leña.

• La determinación del poder calorífico neto teóricamente a partir del análisis inmediato, es suficiente para la evaluación de los carbones nacionales usados en quemas artesanales, con una buena aproximación.

Ramírez López y Ramírez Marcial [3] en su artículo hablan sobre la crisis de la leña, ya que en los últimos años ha ido decreciendo su producción y por ende su consumo en las localidades rurales del estado de Chiapas. Mencionan que la disponibilidad de leña depende de la abundancia y cobertura de especies leñosas.

El problema que evita el nacimiento de arbustos o árboles para producción de leña ha sido que en las áreas de tierra disponibles para esta actividad las han cambiado para producir maíz en su totalidad lo que impide el crecimiento y desarrollo de árboles ocupados para leña y la única aportación que se tiene es de arbustos pequeños y rebrotes de árboles remanentes que solo aportan el 20% de la leña para uso doméstico.

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