Biomasa - Maquinaria agrícola y forestal

7/30/2019 Biomasa - Maquinaria agrcola y forestal

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E N E R G A S R E N O V A B L E S

BiomasaMaquinariaagrcolaforestal

BiomasaMaquinariaagrcola yforestal

Energa de la

Biomasa

GOBIERNODE ESPAA

MINISTERIODE INDUSTRIA,TURISMOY COMERCIO


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E N E R G A S R E N O V A B L E S

Energa de la

Biomasa

BiomasaMaquinariaagrcola yforestal

GOBIERNODE ESPAA

MINISTERIODE INDUSTRIA,TURISMOY COMERCIO


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TTULO

Biomasa: Maquinaria agrcola y forestal

DIRECCIN TCNICA

IDAE (Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa)

ELABORACIN TCNICABESEL, S.A. (Departamento de Energa)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Esta publicacin ha sido producida por el IDAE y est incluida en

su fondo editorial.

Cualquier reproduccin, parcial o total, de la presente publicacin

debe contar con la aprobacin por escrito del IDAE.

Depsito Legal: M-45367-2007

ISBN-13: 978-84-96680-18-0

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IDAEInstituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa

C/ Madera, 8

[email protected]

Madrid, octubre de 2007
mailto:[email protected]:[email protected]


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1 Objeto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2 Maquinaria convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1 Maquinaria para biomasa leosa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.1 Procesadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.2 Autocargadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.3 Maquinaria para el astillado y triturado . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Experiencias de recogida y pretratamientode residuos de aprovechamientos maderables . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.1 Astillado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.2 Empacado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.3 Conclusiones y resumen de productividades . . . . . . . . . 18

2.3 Maquinaria para biomasa herbcea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3.1 Equipos de labranza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3.2 Equipos de abonado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.3 Equipos de siembra, plantacin y trasplante . . . . . . . . . 202.3.4 Maquinaria para la recoleccin de forraje . . . . . . . . . . . . 21

2.3.5 Tipos de costes de maquinaria y operacin . . . . . . . . . . 22


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4 Biomasa: Maquinaria agrcola y forestal

2.4 Mquinas de diseo especfico para biomasa . . . . . . . . . . . . . . 222.4.1 Empaquetadora de Trabisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.4.2 Astilladora SAT3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3 Bibliografa y referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29


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1ObjetoObjetoLa produccin y obtencin de biomasa como material procedente bien de cultivos, bien de la explotacin del monte con otros fines, son actividades que sedeben mecanizar todo lo posible con el objetivo de reducir costes y optimizar laproductividad, adems de limitar trabajos manuales penosos.

Empacadora Forestpack. Fuente: TRABISA.


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Para la siembra, plantacin, recoleccin y otras labores culturales, existe maquinaria en el mercado. No obstante, casi toda ha sido diseada con miras

distintas de la obtencin de biomasa con fines energticos y es por ello que, engeneral, no hay muchas mquinas diseadas ex profeso para este fin. En el casode cultivos herbceos, algunas mquinas existentes se pueden adaptar a fin deaumentar la parte vegetativa que se cosecha o recoge en el campo. En lo que serefiere a materiales leosos, y ms concretamente a compactacin y astilladoen campo, en Espaa se han desarrollado mquinas especialmente diseadaspara tales funciones.

En este documento se presentan las funcionalidades y caractersticas de las m

quinas empleadas en la actualidad, enfatizando en aquellas de nuevo diseopara el manejo de la biomasa con fin energtico.

En cuanto a biomasas leosas, la maquinaria que permite recoger y densificarel material antes de su transporte al lugar de utilizacin o segunda transformacin, reduce en gran medida los costes de manejo y transporte, al tiempo quemejora posteriores rendimientos industriales y econmicos. En lo relativo a herbceas, el aspecto ms importante es la reduccin de las prdidas de la partevegetativa que se producen en los procesos de siega, hilerado y empacado.


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2aquiMMaq nariuinariconvencionaconvencionaLa biomasa, por su propia naturaleza, requiere de una serie de pretratamientos otransformaciones para ser objeto de un aprovechamiento energtico eficiente. Lascaractersticas intrnsecas y extrnsecas que aparecen tanto en la biomasa agrcola como en la forestal son:

Gran tamao de las piezas (granulometra). Heterogeneidad y poca uniformidad.

Elevado contenido en humedad.

Reducida densidad.

Gran dispersin de los residuos.

Dificultad de transporte y manipulacin.

Presencia de residuos no aprovechables como arena, piedras, metales, etc.

Cada tipo de residuo presenta los anteriores inconvenientes en mayor o menormedida. En residuos agrcolas (ramas, hojas, paja), y en los forestales (ramas yhojas verdes), pueden originar algunos problemas en equipos de tratamiento ymanejo, tales como el taponamiento en los equipos de astillado, trituracin,transporte y manipulacin, abovedamientos en silos y tolvas de almacenamiento, fermentacin de la biomasa amontonada perdiendo parte de su podercalorfico, e incremento de la humedad.

Estas caractersticas son las que dificultan o incluso impiden, a veces, suaprovechamiento como combustibles. Al margen de su poder calorfico, esconveniente que los combustibles biomsicos tengan las siguientes propiedades:


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Homogeneidad y uniformidad.

Aumento de su densidad natural mediante compactacin.

Humedad relativa baja. Limpieza. Deben estar exentos de contaminantes.

Facilidad de manejo y almacenaje.

Economa de transporte.

Para conseguir el acondicionamiento de la biomasa y las caractersticas necesariaspara mejorar la valorizacin de la misma como combustible, es necesario realizaruna serie de modificaciones. Generalmente, estos tratamientos se efectan antes

de la fase de transporte, para reducir el coste del mismo.Las etapas fundamentales en el pretratamiento son:

Reduccin de la granulometra: consiste en la homogenizacin y reduccindel tamao de la biomasa, dando la posibilidad de un transporte y almacenaje ms sencillo y econmico, e incluso la alimentacin automtica adiferentes equipos. En este proceso se utilizan sistemas de astillado, triturado, molienda, cribado, tamizado y disgregacin.

Reduccin de la humedad: fundamental para reducir costes de transporte,se consigue mediante secado. El secado es la fase ms costosa de las trans-

formaciones previas. Existen dos formas de secado distintas: secado natural

y secado forzado. El secado natural es ideal para zonas con clima medite-

rrneo o continental y cuando la humedad de la materia prima sea elevada

(>30%). Por el contrario, el secado forzado es mucho ms costoso y slo es

necesario para algunos usos finales como la produccin de pelets.

En cuanto al secado natural se pueden distinguir dos casos:

Secado de residuos previo al astillado inicial. Secado natural de los materiales que han sido previamente

astillados.

Densificacin o compactacin de la biomasa: consiste en reducir el volumende la biomasa, consiguiendo minimizar el coste de transporte y almacenaje.

Al mismo tiempo se evita la degradacin por fermentacin. En este proceso

existen varias alternativas como son el pelletizado y briquetado, pero el ni-

co que nos interesa en este captulo es el empaquetado o empacado.

Eliminacin de componentes no deseados: consiste en eliminar residuosextraos, como metales, plsticos, piedras. Se aplican tcnicas de cribado,separacin por gravedad, imanes, triaje manual, etc.


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Maquinaria convencional 9

En funcin del tipo de biomasa, el estado en que es recogida y las caractersticas finales que ha de tener, se realizan una serie de tratamientos, estando

relacionados directamente con la aplicacin final del combustible y su precio.Se puede distinguir entre dos tipos de maquinaria: la utilizada con la biomasaleosa y la utilizada con biomasa herbcea.

2.1 Maquinaria para Biomasa Leosa

2.1.1 Procesadoras

Cabezales multifuncin. Fuente: Elaboracin propia.

Las procesadoras, cuya aplicacin principal es apear y trocear la parte maderable, tambin pueden trocear las ramas grandes y las copas, para facilitar elposterior trabajo del manejo de los residuos.

Segn las experiencias realizadas se demuestra que, si los residuos estn amontonados en el campo, en su posterior recoleccin, ya sea para empacar, astillar,o desemboscar, la productividad es mayor y el coste menor.

2.1.2 AutocargadoresLos autocargadores son utilizados para realizar el desembosque de los materiales,ya sean maderables o con destino energtico. Generalmente, este medio de sacase usa junto con otros equipos como una cosechadora de cabezal procesador.


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Los autocargadores se clasifican en funcin de su estructura. Normalmente sontractores forestales con un remolque unido por medio de un sistema de articula

cin. Estn formados por la cabeza tractora y el remolque que se pueden situar enplanos distintos. Asimismo, entre los autocargadores, se puede distinguir:

De semichasis, que tienen doble articulacin, una delantera con el sistema motriz y el habitculo para el operario, con los sistemas de mandoy control, y otro trasero con el rgano de trabajo. Cada mdulo tiene supropio eje motriz.

De doble eje: el conjunto sigue siendo articulado, pero ahora es ms propio hablar de "cabeza tractora", o simplemente tractor, y remolque u

"rgano de trabajo". El tractor forestal, en este caso, es de doble eje yel remolque es exactamente igual al del caso anterior.

Remolque forestal. Fuente: Elaboracin propia.

Los rganos de trabajo en todos los autocargadores son la caja de carga y la gra.El elemento de trabajo activo de un autocargador es la gra de carga. Est formada por tres elementos principales: el brazo de gra, el rotator y la grapa. El sistemaes accionado desde el habitculo por medio de un sistema hidrulico.


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2.1.3 Maquinaria para el astillado y triturado

Este tipo de maquinaria se utiliza para reducir el volumen de distintos tipos de

biomasa: Residuos forestales procedentes de tratamientos selvcolas.

Biomasa leosa procedente de cultivos energticos.

Leas producidas en las podas de frutales, olivo y vid.

Residuos de industrias transformadoras de madera.

Astilladora semimvil con motor disel. Fuente: Elaboracin propia.

Con el astillado se consigue aumentar la densidad del residuo facilitando su secado natural, y economizando en su transporte.

Las astilladoras se pueden clasificar segn su sistema de traccin que, a su vez,est relacionado con el tamao y capacidad de proceso.

Astilladoras estticas: son equipos fijos que pueden procesar una grancantidad de biomasa por hora (cerca de 200.000 kg/h). Generalmente estn localizadas en industrias transformadoras de madera o plantas detratamiento de residuos leosos.


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Astilladoras semimviles: son equipos de grandes dimensiones con ruedas, desplazados a las explotaciones para realizar el astillado en campo.

Pueden procesar gran cantidad de biomasa en poco tiempo, hasta100.000 kg/h (rboles enteros, sarmiento, etc.).

Astilladoras mviles: por su reducido tamao tienen gran facilidad de acceso a las explotaciones forestales y agrcolas.

Astilladoras remolcadas: son de tamao pequeo, remolcadas y accionadas mediante la toma de fuerza de un tractor. Pueden procesar entre1.000 y 10.000 kg/h.

Astilladoras autopropulsadas: son equipos de mayor dimensin, con

traccin autnoma y con producciones que van de 5.000 a 20.000 kg/h.

Trituradora trabajando con sarmientos. Fuente: Elaboracin propia y Factor Verde.

2.2 Experiencias de recogida y pretatamiento de residuos de

aprovechamientos maderables

En Espaa se han realizado diversas experiencias y pruebas de recogida y tratamientos previos de biomasa de monte. Entre ellas, merece la pena destacarlas realizadas por el Centro de Innovacin y Servicios Tecnolgicos de la Madera de Galicia (CIS Madeira) en masas de P. pinaster y E. globulus. Estasexperiencias se consideran de inters por la abundancia de datos de operaciny los resultados obtenidos, que permiten evaluar los sistemas de recogida puestos en prctica.

En concreto, las experiencias se refieren al astillado y al empacado de residuosdel aprovechamiento maderable en masas de las especies mencionadas, en tresdiferentes situaciones respecto a la localizacin y estado de los residuos:


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1: Restos de corta dispersos (S1).

2: Restos de corta agrupados en pequeos montones (S2).

3: Restos de corta agrupados a pie de pista en montones (S3).

2.2.1 Astillado

En el caso del astillado en monte, se emple una mquina astilladora BRUKS803 CT, con motor independiente de 415 CV, un dimetro de rotor de 800 mm,dos cuchillas, entrada con cadenas motorizadas y rodillo prensor dentado. El volumen del depsito de astillas es de 20 m3. El autocargador es un VALMET 892de 6 ruedas, con una potencia de 207 CV.

Las experiencias que se han realizado responden a los siguientes escenarios:

Restos de eucalipto amontonados a pie de pista.

Restos de eucalipto dispersos.

Restos de pino amontonados a pie de pista.

Restos de pino agrupados en pequeos montones.

Las operaciones que se realizan en las experiencias de astillado son las si-

guientes: Alimentacin de la astilladora, es decir, introducir o poner en la mesa de

alimentacin la biomasa.

Desplazamiento de la astilladora: movimiento de este equipo con el objetivo de aproximarse a la biomasa.

Desembosque: en estas experiencias, se denomina desembosque a laoperacin de transportar la astilla desde donde se produce (parcela opista) hasta el contenedor ms cercano en el que el producto saldra, en

camin, hacia el punto de utilizacin. Descarga de la astilla sobre el contenedor, que posteriormente es pues

to sobre camin.

Colocacin de la astilla en el contenedor, a fin de repartir el material yaumentar la densidad aparente.

Estas operaciones no pueden ser sincronizadas a la perfeccin, con lo que seproducen unos tiempos muertos, que tambin es preciso tener en cuenta.


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2.2.1.1 Factores que intervienen en la productividad

Las experiencias con las dos especies configuran cuatro escenarios, cuyos re

sultados se resumen en la siguiente tabla.Produccin mxima Produccin media(m3 estreo/hora)(1) (m3 estreo/hora)

Restos de corta de eucaliptoagrupados en montones a pie 61,3 39,6

de pista

Restos de corta de eucaliptodispersos 37,9 28,3

Restos de corta de pinoagrupados en montones a pie 64,9 41,1

de pista

Restos de corta de pinoagrupados en pequeos 44 31,6montones por parcela

No se incluye el tiempo de desembosque de la astilla.

Produccin de astilla en diferentes escenarios. Fuente: CIS MADEIRA.

El astillado fijo a pie de pista es mucho ms productivo ya que la alimentacinde la astilladora se puede realizar con ms facilidad. En consecuencia, la astilladora trabaja a un rgimen ms prximo a su capacidad nominal, y el hecho deque el conjunto autocargador-astilladora tenga que moverse por la parcela a recoger restos esparcidos, hace que la astilladora trabaje a menor carga de la quees capaz. En resumen, el cuello de botella se produce por la limitacin del au

tocargador, para hacer trabajar a la astilladora a su mxima capacidad.El efecto mencionado se puede comprobar con toda nitidez en la grfica de distribucin de tiempos, en la que tanto la alimentacin de la astilladora como eldesplazamiento de sta, consumen ms tiempo cuando la biomasa est dispersa en la parcela, tanto para pino como para eucalipto, siendo el resto de lostiempos similar en las otras tareas.

1 Por su utilidad para calcular el volumen de los sistemas de transporte que se pueden requerir, el estreo es una medida devolumen empleada en el mbito forestal, que equivale a 1 m3 aparente. Es decir que, en 1 m3 aparente, se da por incluido elvolumen de aire que hay entre la materia slida. Su transformacin a unidades de masa depende del grado de compactacinde la biomasa y de la especie considerada, y no slo de la densidad de la madera.


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Segundos/c

ontenedorchipharvester

Distribucin de tiempos por contenedor chipharvester3.500

3.000

2.500

2.000

1.500

1.000

500

0Eucalipto montones

a pie de pistaEucalipto restos

esparcidosPino montonesa pie de pista

Pino pequeosmontones

por la parcela

Tiempo muerto

Colocacin astilla contenedor camin

Descarga astilla

Desembosque astilla

Desplazamiento astilladora

Alimentacin/Astillado

Distribucin de los tiempos invertidos en las diferentes operaciones.

Fuente: CIS MADEIRA.

El tiempo invertido en desembosque puede suponer hasta el 50% del tiempo total, por lo que el estudio de este factor es de importancia. La distancia dedesembosque, como se puede ver en el siguiente grfico, influye negativamente en la productividad. Esta influencia es independiente de la especie y del lugardonde se realiza el astillado. La variable fundamental en la reduccin de la productividad es la distancia, en aproximadamente un 6% cada 100 m, en los

primeros 300 m, y un 5% cada 100 m, a partir de los 400 m.


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Variacin de la produccin con la distancia de desembosque(*incluidos tiempos muertos)

201918

6543210

0 100 200 300 400 500 600 700

Distancia de desembosque (m)

Produccin(toneladamateriaverde/hora)

1716151413121110987

Eucalipto, restos de corta a pie de pista

Eucalipto, restos esparcidos

Pino, restos de corta agrupados a pie de pista

Pino, restos de corta agrupados por la parcela

Influencia de la distancia de desembosque sobre la productividad. Fuente: CIS MADEIRA.

2.2.2 Empacado

Las experiencias realizadas en lo referente al empacado se han desarrollado em

pleando una empacadora y un autocargador, en las mismas situaciones que paralas experiencias de astillado.

La empacadora, una Fiberpack que se alimenta a travs de una mesa de entrada dotada de rodillo dentado y motorizado, produce unas pacas o balascilndricas, con un dimetro de 700 m y una longitud ajustable que, en el casode las experiencias, fue de 3 m. Por tanto, el volumen de las pacas es de aproximadamente 1,2 m3. Las pacas, que van atadas cada 50-60 cm, son producidasa un ritmo de entre 20 y 25 unidades por hora.

El autocargador fue un Timberjack 1210 B de 8 ruedas y 170 CV.

Las operaciones que se llevaron a cabo en las experiencias de empacado fueronlas siguientes:


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Alimentacin de empacadora con pinza del autocargador.

Compactado de la biomasa.

Corte de las balas a la longitud deseada. Apilado al margen de la pista.

Desplazamiento de la empacadora por el monte o la pista, para acercarse a la biomasa.

En la tabla siguiente se indican las productividades horarias resultantes de laexperiencia para cuatro escenarios, dos con pino y dos con eucalipto.

Produccin (pacas/h)

Eucalipto montones a pie de pista 18,3Eucalipto restos esparcidos 13,9

Pino montones a pie de pista 15,6

Pino pequeos montones esparcidos por la parcela 16,2

En las pruebas con restos de eucalipto en estado verde, se obtuvo un peso mediopor unidad compactada de 650 kg con un contenido en humedad medio del 80%en base seca. Con el material ms seco (humedad media en torno al 35%) el pesomedio fue de 480 kg. En el caso de las pruebas con restos de pino, las pacas conun contenido medio de humedad del 55% tuvieron un peso medio de 460 kg.

Distribucin de tiempos por paca

Segundos/paca

300

250

200

150

100

50

0Eucalipto montones Eucalipto restos Pino montones Pino pequeos

a pie de pista esparcidos a pie de pista montonespor la parcela

Tiempo muerto Corte pacas Compactado

Desplazamiento empacadora Apilado pacas Alimentacin

Distribucin del tiempo de produccin de balas segn el mtodo empleado.Fuente: CIS MADEIRA.


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2.2.3 Conclusiones y resumen de productividades

Al margen de la tcnica de recogida empleada en cada caso, hay dos aspectos

clave que se ponen de manifiesto para lograr optimizar econmicamente estetipo de operaciones.

Por un lado, la planificacin integrada de todas las tareas a realizar (incluyendolas labores de aprovechamiento previas) es un requerimiento imprescindiblepara alcanzar niveles de eficiencia adecuados, teniendo en cuenta su alto impacto sobre el rendimiento de la recogida.

Asimismo, la organizacin del trabajo debe realizarse de forma que pueda alcanzarse un nivel de utilizacin elevado, que permita reducir el coste fijo horario

de las mquinas. En este sentido, cabe aadir que, lgicamente, el tamao medio de las explotaciones tiene una importante repercusin sobre la incidenciadel coste de transporte.

La conveniencia del sistema de astillado o compactacin vendr dada en funcindel equipamiento disponible y, sobre todo, del tipo de organizacin logstica adoptado. Hay que tener en cuenta que el sistema de compactacin permite una mayorflexibilidad en la organizacin del transporte a planta y, a diferencia del sistemade astillado, admite medios de transporte comunes en trabajos forestales.

2.3 Maquinaria para biomasa herbcea

La maquinaria agrcola se puede clasificar en funcin de su accionamiento, yaque pueden ser no accionadas o accionadas. En este ltimo caso, podrn ser accionadas por la toma de fuerza del tractor, por el hidrulico o por sus propiasruedas. A su vez, se pueden clasificar en funcin del trabajo que desarrollen, asnos encontramos con:

2.3.1 Equipos de labranza

Su finalidad es preparar el suelo arable o cama de siembra, que son los 30 cmms superficiales donde se da el mximo desarrollo radicular de las plantas. Lalabranza consiste en realizar de forma artificial lo que la naturaleza realiza de forma natural, una descompactacin del suelo para su posterior manejo con cultivo.


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25-30 cm 15 cm 8-10 cm Semilla

LABOREOCONVENCIONAL

LABOREOSUPERFICIAL

RESTOS

DE

CULT

IVO

ANTERIOR

SIEM

BRA

LABOREOPRIMARIO

VOLTEO

LABORCOMPLEMENTARIA

PREPARACINDEL LECHO DE

SIEMBRA

LABOREO PRIMARIOSIN VOLTEO

PREPARACINCOMPLEMENTARIA(apero accionado)

COMBINACIN DEAPEROS O FRESADORA

No laboreoo

Siembra directa

Esquema para la preparacin del terreno. Fuente: Escuela de Ingenieros Agrnomos dela Universidad Politcnica de Madrid.

Los tipos de aperos de labranza segn la profundidad de trabajo y el tipo de accionamiento son los siguientes:

Profundidad de labor Accionamiento Tipo de maquinaria

40 - 60 cm Fijos SubsoladoresDescompactadores

Labores primarias Fijos Arado de vertedera y chisel

20 - 35 cm Giratorios Arado de discos

Toma de fuerza Cavadoras

Labores superficiales Fijos Cultivador 15 cm

5 - 15 cm Vibrocultivador 8 cm

Rastra de pas 15 cm


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Profundidad de labor Accionamiento Tipo de maquinaria

Giratorios Grada de discos

Grada de pas alternativas

Grada de pas giratorias

Rodillos

Rotocultores autoaccionados(fresadoras, de formones)

Tipos de aperos de labranza. Fuente: Departamento de Ingeniera Rural de la Escuela de

Ingenieros Agrnomos de la Universidad Politcnica de Madrid.

2.3.2 Equipos de abonado

La abonadora es la mquina utilizada para la distribucin del abono. Existen diferentes tipos de abonadoras segn sea la distribucin del producto fertilizante:

Abonadoras por gravedad.

Abonadoras centrfugas o de proyeccin.

Abonadoras neumticas.

2.3.3 Equipos de siembra, plantacin y trasplante

Sembrar es introducir un rgano vegetativo a la profundidad adecuada para qued lugar a una planta. El rgano vegetativo puede ser una semilla, un bulbo otubrculo y una plntula.

Sembradoras a chorrillo Sembradora a golpes/monograno

Cada por gravedad Neumticas Cada por gravedad Neumtica Sistema de

distribucin

Rodillo

acanaladoRueda Con dosificador Un Mecnica de discos De presin Sistema de

(un dosificadordentada nico para todas dosificador Mecnica de cintas Mecnica dosificacin

por lnea)la lneas por lnea

Botas

Rejas

Un disco

2 discos

Tipos de sembradoras. Fuente: Departamento de Ingeniera Rural de la Escuela deIngenieros Agrnomos de la Universidad Politcnica de Madrid.


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2.3.4 Maquinaria para la recoleccin de forraje

Existen diferentes tipos de mquinas para la recoleccin del forraje que tienen

su importancia en la recoleccin de biomasa de especies como brasicas, sorgos,y otras. Se pueden distinguir los siguientes equipos:

Cuchilla simpleAlternativas

Doble cuchilla

Segadoras Rotativas Eje horizontal (mayales)

Eje vertical (discos,tambores, mixtos)

Accionados por la De molinete horizontal,toma de fuerza de cadenas de soles

RastrillosAccionados por uneje horizontal

Horquillas verticales yhorizontales, peinesoscilantes

Accionadores De rodillos

(despus de la segadora) De dedos

De mayalesPicadores

De precisin o de corte exacto

PrismticasEmpacadoras

Rotoempacadoras

Tipo de maquinaria para la recoleccin de forraje. Fuente: Departamento de Ingeniera

Rural de la Escuela de Ingenieros Agrnomos de la Universidad Politcnica de Madrid.

Cosecha de sorgo forrajero. Siega, picado y carga sobre camin quecircula en paralelo a la segadora. Fuente: SAVB.


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2.3.5 Tipos de costes de maquinaria y operacin

Los costes de maquinaria y operacin tienen dos componentes:

Costes fijos: dependen a su vez de la depreciacin de la mquina, inters, seguros de accidente, impuestos y alojamiento.

Costes variables: se calculan en funcin el nmero de horas de trabajode la mquina. Sus componentes son: mano de obra, costes de combustible, lubricante, reparaciones y mantenimiento.

Cosecha de cabezuelas de C. cardunculus para produccin de semilla. Fuente:Junta de Andaluca.

2.4 Mquinas de diseo especfico para biomasa

2.4.1 Empaquetadora de Trabisa

TRABISA ha desarrollado la segunda generacin de una mquina autopropulsada, con capacidad de alimentar y empaquetar todo tipo de materiales leosos,tomando como base estructural un modelo anterior.

Gracias al trabajo de la empaquetadora se consigue compactar y dar forma almaterial, reduciendo los costes de transporte y el espacio de almacenamientodel mismo. Con este modelo nuevo se consigue una densidad de material de

hasta 0,7 t/m3.El objetivo de la mquina es reducir la densidad del material, teniendo la capacidad de empacar incluso si el material est contaminado por piedras,troncos, tocones, etc.


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A la izquierda, equipo de primera generacin y a la derecha, el modelo nuevo, ambos trabajando. Fuente: TRABISA.

Los materiales que puede embalar son:

Residuos forestales: pino, chopo, eucalipto, etc.

Ramn de olivo

Naranjo

rboles frutales

Cepas de vid y sarmiento

Residuos agrcolas Residuos de invernadero

Algodn

Paja de arroz

Cereales

Balas de pino (izquierda) y poda de almendro (derecha) procesadas con la empaquetadora de TRABISA.


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Los datos tcnicos de este nuevo modelo de empaquetadora mejoran mucho respecto el modelo anterior, consiguiendo un mayor rendimiento y una mayor

capacidad de trabajo.

Datos tcnicos Rendimiento de empaquetado

Motor 300 CV Residuos forestales 20 balas/h

Medidas Largo: 9.018 mm Ramn de olivo 25 balas/h

Anchura: 2.543 mm Naranjo 20 balas/h

Altura: 3.631 mm Cepas 20 balas/h

Peso 18.000 kg Sarmientos 25 balas/hNmero de ejes 2 rboles frutales 20 balas/h

Traccin 4 x 4 Restos agrcolas 25 balas/h

Datos tcnicos y rendimiento de trabajo de la empacadora. Fuente: TRABISA.

El peso de la bala vara entre 300 y 700 kg dependiendo del tipo de material ysu contenido en humedad.

Las medidas de la bala son: ancho de 700 mm, alto de 1.000 mm y largo opcional.

2.4.1.1 Funcionamiento y operacin de la mquina

La operacin de la mquina es sencilla. Slo es necesario un operario que, desde la cabina, y mediante el mando de control, es capaz de manejar la plumaincorporada en la empaquetadora para ir recogiendo el material a embalar.

La pluma introduce la biomasa en un cubculo que, mediante un sistema hidrulico empuja sta hacia un sistema de rodillos con pas. Los rodillos vanrecogiendo el material y lo van comprimiendo, al tiempo que le van dando la forma rectangular final. A continuacin se produce el atado de las balas, antes deser expulsadas al suelo.

Como la pluma no suministra material suficiente en cada carga, la mquina funciona en discontinuo, es decir que, hasta que no se ha alimentado la cantidadnecesaria para formar una bala, no se finaliza el proceso de embalado. La balase va comprimiendo a medida que se hacen cargas en el cubculo, pero no se finaliza la bala hasta que no hay suficiente material en la mquina.

Cuanta ms biomasa se carga cada vez, aumenta la productividad horaria dela mquina.


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2.4.2 Astilladora SAT3

La Agencia Andaluza de la Energa comenz en el ao 1998 a estudiar la logstica

necesaria para la recogida de los restos de poda de olivar que se generan en Andaluca. Se decidi trabajar con este material ya que en Andaluca cada ao seproducen 1.500.000 toneladas de poda. Por otro lado, existen varias plantas debiomasa que se encuentran ubicadas en las zonas donde est el cultivo del olivar.

Se realizaron pruebas de astillado y empacado con maquinaria de otros pases,principalmente de Suecia, Alemania y Finlandia. Estas mquinas no dieron losresultados esperados, ya que estaban diseadas para los residuos forestales ypara condiciones orogrficas y climticas distintas.

La principal peculiaridad de la poda del olivar es su baja densidad, elevado volumen y reducido peso. Esa circunstancia hace que sea necesaria unamaquinaria con un sistema de alimentacin especfico.

Debido a que los resultados no fueron los esperados, se decidi la fabricacinde una mquina especfica para la recogida de la poda del olivar. Este proyectose financi con fondos de la Agencia Andaluza de la Energa (Consejera de Innovacin, Ciencia y Empresa) y Valoriza Energa. Se contrat a una ingenieraandaluza que, con la ayuda de los tcnicos de la Agencia, dise la mquina.Posteriormente se construy, en talleres de Andaluca, el primer prototipo.

Este primer prototipo constaba solamente del cabezal y era necesario un tractorde 200 CV para su traccin. Este sistema se utiliz durante las campaas 2004 y2005. Los mejores resultados se han obtenido con la rama de olivar y el sarmiento de vid. Tambin se ha probado con el caote de girasol y la mata de algodn.

Cabezal prototipo de astillado propulsada por tractor.


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La ventaja de este sistema respecto al autopropulsado es que el tractor se puede utilizar para otras labores agrcolas. El principal inconveniente se debe a que

el tractor pasa por encima de las ramas, lo que ocasiona menores rendimientos.Existe en el mercado una mquina de caractersticas parecidas de la empresaSERRAT, concretamente el modelo de trituradores Olipack.

Los resultados obtenidos con el cabezal fueron los esperados, por ello se decidi la fabricacin de la mquina autopropulsada (tipo cosechadora). Durante lacampaa de poda del 2007, la Sociedad Andaluza de Valorizacin de la Biomasa(SAVB) llega a un acuerdo con los propietarios de la mquina para la realizacinde pruebas de campo en rgimen normal de trabajo. Los resultados obtenidos

fueron muy alentadores pues se demostr que era posible obtener altos rendimientos de recogida de poda sin problemas tcnicos de ningn tipo.

Una vez analizados los resultados, se ha decidido la construccin de cinco nuevas mquinas que estarn en funcionamiento en la campaa 2007. En concretose van a construir tres modelos autopropulsados y dos cabezales con traccinmediante tractor.

Estas mquinas sern utilizadas por empresas agrcolas que dan servicios alos agricultores.

Ramn de olivo alineado para su triturado.

El agricultor, una vez podado el rbol, retira la lea gruesa y alinea el ramn entre las calles. Posteriormente pasa la mquina que astilla el ramn y evacua laastilla al remolque. Una vez lleno el remolque se sustituye por otro vaco y setransporta al consumidor.


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Astilladora autopropulsada Sat3 trabajandocon poda de olivo.

La nueva retribucin a la generacin de energa elctrica, y lo que pueda aportar elagricultor por la retirada de las ramas, hacen de este sistema un negocio rentable.

Por tanto es una mquina agrcola autopropulsada para la recoleccin de restos leosos de explotaciones agrcolas: poda de olivo, caa de girasol, plantas dealgodn, poda de vid, etc. Sus caractersticas tcnicas son:

Masa total: 12.300 kg.

Masa sobre el eje delantero: 7.380 kg.

Masa sobre el eje trasero: 4.920 kg.

Distancia entre ejes: 2.500 mm.

Anchura mxima: 2.500 mm. Altura mxima: 3.410 mm.

Longitud mxima: 8.670 mm.

Motor: Scania DC9 200 kW.


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Recogedora-Astilladora autopropulsada.


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3Bibli afaBibli ogrografaeferenciasy referenciasy r

Departamento de Ingeniera Rural de la Escuela de Ingenieros Agrno

mos de la Universidad Politcnica de Madrid.

Bajo Prez, V. M. (Ingeniero Tcnico Forestal). Gua de Maquinaria Fores

tal. http://usuarios.lycos.es/maquinariaforestal/

Factor verde.

Sociedad Andaluza de Valorizacin de la Biomasa.

Valoriza Energa.

N 10 de la Revista del Centro de Innovacin y Servicios Tecnolgicos de

la Madera de Galicia (CIS Madeira).Aprovechamiento de la Biomasa Fo

restal producida por la Cadena Monte-Industria de Galicia (pginas 6-25).

CIEMAT. La biomasa como fuente de energa y productos para la agricultura y la industria, vol. II.


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c/ Madera 8 - 28004 Madrid ISBN 978 84 96680 18 0

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