Ingeniero Civil Mecánico / El proyecto está enfocado a estudiar y rediseñar algunos sectores críticos de un secador convectivo zonal, que Innovatec Ltda. diseñó y desarrollo para la empresa TEMSA (Terciados y elaboración de maderas S.A.), que la compañía emplea para secar paletas de álamo de 300x30x3 mm3. El equipo, de una configuración tipo túnel en 3 niveles, cuenta con 3 cámaras de secado independientes operando a 90, 45 y 90 °C, respectivamente, con un tiempo de residencia total de 67 min distribuido en 12, 30 y 25 min por cámara. Cada cámara está equipada con 2 ventiladores axiales de 5.670 m3/h cada uno y 2 radiadores de 120 kW cada uno. El objetivo general del proyecto es evaluar y desarrollar modificaciones del secador, para lograr una mejora en el sistema de aireación y una optimización en la pérdida de presión en el lecho de secado. Los objetivos específicos son: i) Efectuar una investigación conceptual de los mecanismos de distorsión de las paletas y considerarlos en el diseño mejorado del equipo, ii) Efectuar estudios experimentales de pérdida de presión en lechos/camas de paletas (análisis ΔP-Q), iii) Efectuar un estudio de Mecánica de Fluidos Computacionales (CFD) de las condiciones de aireación del lecho de secado, y iv) Proponer configuraciones de alta eficiencia y desempeño para los ventiladores e intercambiadores convectivos ad hoc para el secador. Para modelar conceptualmente y, por ende, entender los principales fenómenos de gobierno de la distorsión se revisó la bibliografía de los fenómenos de migración de agua, colapso celular, se visualizó una macrorelación entre propiedades mecánicas y dilatación/contracción y, finalmente, se propuso un modelo de pandeo elastoplástico termo-mecánico de los productos. Para el análisis ΔP-Q de lechos de paletas se diseñó un equipo experimental consistente en un lecho estático vertical o cama de paletas, instrumentado con un manómetro diferencial de columna de 300 mm, un tubo de Pitot AMCA con capacidad para medición de velocidad de aire en el intervalo de 0 a 30 m/s; y se condujeron experimentos de flujo por el lecho midiendo ΔP vs Q para lechos de 5 a 200 mm de altura. Para el análisis fluidodinámico se construyeron modelos 3D de cámaras de secado símiles a las del secador de diseño original (sin obstáculos) y con deflectores para orientar el flujo de aire hacia la cama de secado. Para esos modelos se resolvió mediante una técnica CFD, empleando el software Solidworks en el módulo Flow simulator, el campo de velocidad interno y la distribución de presión; para varias condiciones de borde de interés. Para el estudio de configuraciones del equipo se construyó un modelo de cálculo de balance de calor y masa considerando el flujo de material por el secador, la transferencia de calor aire-lecho y la migración de humedad. Los principales resultados del proyecto indican que: i) La distorsión es un problema inherente al tipo de producto, se ve muy influenciada por los fenómenos de colapso celular y anisotropía; que generan altas tensiones residuales. Para cada especie de madera existe una ventana operacional que permite minimizar la distorsión, pero que es dependiente de la tecnología de secado, ii) Los lechos de paletas de 50 200 mm desarrollan una ΔP-Q tan alta como 400 Pa a 15 m/s, con una ley tipo Ergun ∆P=kQ^0,9 [Pa] siendo K=2.005e [Pa∙〖(m^3/s)〗^(-0,9)] la resistencia especifica del lecho y e su espesor, iii) Las cámaras de secado del equipo en estudio pueden mejorar ostensiblemente su desempeño al reconfigurarse con deflectores de aire y cuña de fondo. La alimentación del aire debe ser, como mínimo, a 15 m/s para alcanzar una buena distribución de aire y promover un secado uniforme. El estudio muestra que las cámaras de secado deben configurarse con un sistema de ventiladores tándem, de impulsión succión, o con un sistema de ventiladores en serie (2 unidades); con una capacidad de 18.900 m3/h y radiadores de 165 kW para desarrollar un proceso de alta eficiencia, minimizando las pérdidas de producto. Por lo anteriormente expuesto se concluye que el secador convectivo zonal, para este producto, está en el límite de sus posibilidades, porque no puede manejar con holgura el problema de distorsión del producto y el sistema de aireación de lechos desarrolla pérdidas de presión muy altas. Por ello se estima que se requiere un cambio tecnológico, transitando hacia secado en lecho fluidizado.

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tuvo como objetivo evaluar técnica y económicamente, a nivel de factibilidad, la instalación de una planta de secado de madera en la ciudad de Osorno, X región de Los Lagos, por parte de la sociedad de inversiones Comercial Primavera. La finalidad inicial de la planta apunta a comercializar leña seca certificada y a futuro también vender maderas ornamentales de mayor valor agregado. Para analizar la viabilidad del proyecto se comienza por estudiar y caracterizar el mercado forestal chileno y el mercado de la leña en el sur de Chile, buscando determinar una especie arbórea óptima para ser comercializada como leña certificada. Los criterios para realizar esta elección abarcan todos los aspectos relevantes de la leña: abundancia, disponibilidad, dendroenergía, preferencias del consumidor, entre otras. El eucalipto nitens resulta ser la especie escogida. Luego se revisa el estado del arte de los secadores utilizados industrialmente para escoger un tipo de secador que cumpla con los criterios de la empresa patrocinante, los cuales se remiten principalmente a los factores tiempo de secado, costos, calidad y capacidad. La alternativa escogida es un secador solar tipo invernadero de pared inclinada (SSTI-pi) que opera por convección forzada. Para la capacidad de producción deseada de 2000 [m3/año] se divide a la planta de secado en 5 SSTI-pi de 400 [m3] de capacidad individual. El colector diseñado para cada secador está compuesto por una cubierta única de polietileno, absorbedor de zincalum corrugado en V, aislante de lana mineral y circulación de aire de doble paso. En relación a la evaluación económica, el proyecto de planta de secado para comercializar leña seca es conveniente en los tres escenarios analizados (proyecto puro, con financiamiento externo de un 50% y de un 100%) y puede generar la rentabilidad que la empresa patrocinante espera. Los valores actuales netos obtenidos para el proyecto base van desde 14 800 000 [CL$] hasta 22 900 000 [CL$] y las tasas internas de retorno, también para el proyecto base, van desde un 17% hasta un 59%, todo esto considerando un costo de oportunidad del 11% anual y una tasa de interés del 8% anual. Se recomienda elaborar un plan de negocio que en parte consista en (i) Acordar un préstamo por el 70-80% de la inversión inicial a una tasa de interés del 7% o menor, (ii) ejecutar el proyecto base hasta estandarizar el funcionamiento de la planta, (iii) al tercer o cuarto año realizar una expansión de la producción de al menos 800 [m3] (idealmente de 2000 [m3]) con un aumento anual de 2% en el precio de venta.