Cómo fabricar pellets de madera a partir de astillas de madera

La conversión de astillas de madera en pellets de madera de alta calidad es técnicamente sencilla, pero requiere un control cuidadoso del tamaño de las partículas, la humedad y la temperatura, además de la cadena de equipos adecuada: astillado, molienda, secado hasta alcanzar una humedad de entre el 8 y el 12 %, peletización con una matriz y un rodillo adecuados, enfriamiento y cribado y, por último, envasado. Cuando se gestionan estos elementos, los pellets funcionan de forma fiable para calefacción y usos industriales y se pueden producir de forma rentable a gran escala.

1. ¿Por qué convertir las astillas de madera en pellets?

La transformación de astillas en pellets convierte la biomasa de bajo valor o difícil de manejar en un combustible denso y uniforme con baja humedad, tamaño uniforme y contenido energético predecible. Los pellets fluyen y se dosifican fácilmente en sistemas automatizados y aumentan la densidad energética por unidad de volumen en comparación con las astillas sin procesar, lo que reduce el coste de transporte por unidad térmica y abre mercados para la calefacción minorista, las calderas comerciales y la combustión industrial. Esta transformación ofrece ventajas logísticas y una mayor demanda comercial para los proveedores.

2. Descripción general del flujo de producción

Una línea robusta de pellets para virutas suele seguir estas etapas secuenciales:

1. Recepción y almacenamiento.

2. Desbaste primario y eliminación de objetos extraños.

3. Reducción del tamaño a partículas finas (molino de martillos o trituradora).

4. Tamizado para eliminar fragmentos de tamaño excesivo.

5. Reducción de la humedad en una secadora hasta alcanzar el objetivo de peletización.

6. Granulación en una peletizadora de matriz anular o plana.

7. Enfriamiento y templado para estabilizar la resistencia mecánica.

8. Cribado para eliminar partículas finas y gránulos de tamaño inferior al deseado.

9. Embalaje, ensacado o carga a granel para el transporte.

Cada etapa afecta a la durabilidad final del pellet, su poder calorífico y su rendimiento. Las guías del sector y los estudios de casos prácticos de las plantas destacan que las etapas de secado y molienda son decisivas para la calidad del pellet.

3. Selección de materias primas y criterios de calidad

No todos los chips son igualmente adecuados. Atributos clave que deben evaluarse antes de la producción:

• Especie y tipo de madera: Los pellets de madera dura suelen tener una mayor densidad aparente y una combustión más lenta, mientras que la madera blanda ofrece aglutinantes con mayor contenido de resina en algunas especies. Elija la materia prima en función de las características deseadas para los pellets.

• Nivel de contaminantes: El metal, la roca, la arena, los plásticos extraños o la tierra dañarán los molinos y las matrices, por lo que deben eliminarse mediante imanes, separadores de aire y cribado.

• Humedad inicial: Las virutas frescas pueden tener una humedad del 30 al 60 %. El presecado o la mezcla con material más seco reduce la carga del secador.

• Geometría de las partículas: Las virutas son gruesas; la formación de gránulos requiere partículas finas de menos de 3 milímetros aproximadamente para una compactación uniforme, por lo que es necesario un molido eficaz.

Consejo práctico: establezca una inspección de entrada para registrar las especies, la humedad y los contaminantes, de modo que pueda decidir si el lote necesita un tratamiento previo adicional.

4. Preprocesamiento: astillado, trituración y tamizado.

Las astillas procedentes del procesamiento de troncos o residuos forestales deben reducirse al tamaño de partícula adecuado para la peletizadora. La cadena típica es astillado → molino de martillos/molino de cuchillas → criba vibratoria.

• Alegre: Convierte piezas grandes y ramas en astillas manejables para su posterior trituración. Elija un tamaño de astilladora adecuado para su materia prima y rendimiento.

• Molino de martillos: La mayoría de las plantas de pellets utilizan un molino de martillos para producir un pienso en forma de polvo. El tamaño medio de las partículas debe ser inferior a 3 mm; las partículas que superen este tamaño reducirán la cohesión de los pellets y aumentarán el desgaste de la matriz. La eficiencia y el desgaste dependen de la velocidad del rotor y de la configuración de los martillos.

• Cribas y clasificadores: Estas piezas separadas de gran tamaño pueden requerir un fresado secundario. Una cribado eficaz reduce la carga sobre el secador y el peletizador.

El procesamiento de las virutas para convertirlas en un polvo fino y uniforme requiere un gran consumo de energía, pero es esencial; una molienda deficiente es la causa más común de la mala calidad de los gránulos.

5. Control de la humedad y objetivos de secado

La humedad es la variable más importante para la calidad de los pellets. Hay dos datos que hay que tener en cuenta:

• Humedad objetivo: La mayoría de las operaciones industriales buscan alcanzar un nivel de humedad de entre el 8 y el 12 % en los pellets de madera antes de su peletización; este equilibrio permite la plastificación de la lignina y produce pellets firmes. Un nivel de humedad más alto reduce el rendimiento y puede producir pellets quebradizos; un nivel de humedad más bajo aumenta la energía de molienda y puede reducir la unión.

• Tipos de secadoras: Los secadores de tambor y los secadores de banda son comunes para las astillas. El diseño del secado debe equilibrar el rendimiento, la fuente de combustible y el calor de escape permitido. Algunas plantas utilizan corteza o combustible de proceso para calentar los secadores.

Estrategia de control: supervisar las temperaturas de entrada y salida y utilizar sensores de humedad en línea siempre que sea posible para proteger la vida útil del troquel y la calidad de los gránulos. La humedad final de los gránulos después del enfriamiento suele situarse entre el 4 y el 6 %, lo que es ideal para el almacenamiento a largo plazo.

6. Peletización: máquinas, matrices, rodillos y parámetros operativos.

La peletización es el núcleo del proceso. Se utilizan dos tipos comunes de molinos:

• Granulador de matriz anular: Se prefiere en plantas medianas y grandes para un mayor rendimiento y un funcionamiento continuo más prolongado. Un molde de anillo giratorio con conjuntos de rodillos comprime el material a través de los orificios del molde. Los molinos de molde de anillo procesan las astillas de madera (después del fresado) de manera más eficiente y ofrecen una mayor vida útil del molde para uso intensivo.

• Molino de pellets de matriz plana: Más habitual para la producción a pequeña escala o doméstica. Es más sencillo, pero tiene un rendimiento menor y suele requerir más mano de obra. Para la producción a gran escala de virutas y pellets, se suele preferir el troquel anular.

Parámetros clave que ajustan los operadores:

• Velocidad de avance y la velocidad del tornillo para mantener un llenado uniforme del molde.

• Temperatura del troquel influenciado por la fricción y puede ayudar a ablandar la lignina.

• Presión del rodillo y el espacio libre que determina la densidad del gránulo.

• Tamaño del orificio de troquelado para alcanzar el diámetro objetivo de los pellets (normalmente 6, 8 o 10 mm para los pellets combustibles).

Nota: la madera contiene lignina natural, que actúa como aglutinante intrínseco cuando se calienta y se comprime; normalmente no se requieren aglutinantes sintéticos para los pellets de madera pura si se alcanzan los objetivos de partículas y humedad.

7. Pasos posteriores a la peletización: enfriamiento, cribado, almacenamiento y envasado.

Después de la extrusión, los gránulos están calientes y frágiles; los pasos inmediatos son:

• Refrigeración: Un enfriador de contracorriente reduce la temperatura de los pellets y solidifica la lignina superficial, lo que aumenta la durabilidad mecánica. Los pellets enfriados también alcanzan un equilibrio de humedad estable.

• Selección: Las cribas vibratorias separan los finos y el polvo. Los finos se reciclan y se devuelven al molino de martillos o se mezclan con lotes futuros.

• Almacenamiento: Almacenar en almacenes secos y ventilados o en bolsas grandes selladas para evitar la absorción de humedad y la degradación biológica. El almacenamiento a granel requiere tener en cuenta el calentamiento espontáneo en pilas profundas.

• EmbalajeLos sistemas de ensacado automatizados aumentan la eficiencia laboral; la carga a granel en camiones o contenedores es habitual entre los clientes industriales.

Una disposición de la planta que minimiza la manipulación de materiales entre la prensa de pellets, el enfriador y la empaquetadora reduce las roturas y mejora el rendimiento.

8. Métricas de calidad y pruebas de laboratorio

Los clientes y los organismos de normalización esperan métricas de calidad cuantificables. Las pruebas habituales incluyen:

• Contenido de humedad después del enfriamiento (objetivo: 4-6 % para los pellets acabados).

• Densidad aparente (kg/m3): una mayor densidad mejora la economía del transporte.

• Durabilidad o resistencia mecánica medida mediante ensayos de tamborileo; los valores aceptables para los pellets de combustible premium suelen superar el 95 % de durabilidad.

• Contenido de cenizas – cuanto menor, mejor; un alto contenido en cenizas puede provocar incrustaciones en las calderas.

• Poder calorífico (valor calorífico superior) expresado en MJ/kg o BTU/lb.

• Distribución del tamaño de las partículas y porcentaje de finos después de la selección.

Las normas y las especificaciones de los compradores varían según el mercado; adopte una rutina sencilla de control de calidad en el laboratorio para cada turno de producción.

9. Disposición típica de los equipos y configuraciones de la planta

El diseño de la planta depende del rendimiento. Módulos típicos para una planta pequeña o mediana:

• Recepción y almacenamiento: bahías cubiertas, cintas transportadoras y trituradoras

• Trituradora primaria y molino de martillos: unidades de reducción por etapas, imanes y cribas

• Línea de secado: secador de tambor o secador de banda con recogida de polvo y gestión de gases de combustión.

• Isla de peletización: molino(s) de pellets, alimentadores y paneles de control

• Refrigeración y cribado: enfriador, criba y cintas transportadoras de retorno para finos.

• Embalaje y paletización: máquina ensacadora, paletizadora y envolvedora con film estirable

Para un funcionamiento continuo, diseñe con redundancia en piezas de repuesto críticas: juego de matrices adicional, rodillos de repuesto y un segundo molino de martillos si el rendimiento o la variabilidad de la alimentación son elevados. La disposición de la planta puede ser modular para adaptarse a la demanda.

10. Consumo energético, rendimientos y consideraciones aproximadas sobre los costes.

La demanda y el rendimiento energéticos variarán en función de la humedad inicial, la especie y la eficiencia de la planta. Algunas reglas generales:

• Pérdida de rendimiento: el volumen y la masa se reducen durante el secado; se espera una pérdida de masa notable al llevar las astillas verdes a la humedad de los pellets.

• Consumo de energía: el triturado, el secado y la peletización son los principales sumideros de energía. Un secado eficiente y la recuperación del calor reducen los costes operativos. El uso de residuos del proceso, como la corteza, como combustible para el secador puede reducir los gastos de combustible.

Para la planificación del proyecto, realice un ejercicio de mapeo de la materia prima, un cálculo del tamaño del secador y un modelo sencillo de retorno de la inversión que incluya el capital para las astilladoras, el molino de martillos, el secador, la peletizadora, el enfriador, las cribas y el embalaje, además del capital circulante para la materia prima. El informe de la WSU y las notas de extensión regional son referencias útiles para la modelización de la viabilidad.

11. Consideraciones medioambientales, de seguridad y normativas

Tenga en cuenta estos imperativos operativos:

• Control del polvo y riesgo de explosiónLas plantas de pellets producen polvo combustible. Instale sistemas adecuados de recolección de polvo, conexión a tierra y ventilación o supresión de explosiones.

• Emisiones de las secadorasLos gases de combustión y las partículas deben cumplir con los permisos locales sobre calidad del aire. Es posible que se requiera un tratamiento de los gases de combustión para los secadores industriales.

• Legalidad del abastecimiento: Verificar las normas de abastecimiento de madera y los compromisos de sostenibilidad exigidos por determinados compradores o programas de certificación.

• Protección contra incendios: El almacenamiento a granel profundo puede calentarse por sí mismo; controle la temperatura en las pilas y diseñe procedimientos ignífugos.

Abordar estas cuestiones desde el principio reduce las fricciones normativas y aumenta la confianza de los compradores.

12. Notas sobre la idoneidad y la compra de los productos LansonMachines

Para los clientes que estén considerando adquirir equipos, las preguntas clave que deben plantearse para alinearse con el modelo de suministro y de negocio son:

• ¿Cuál es su rendimiento de diseño en toneladas por hora y por año?

• ¿Qué calidad y perfil de humedad debemos esperar de los chips entrantes?

• ¿Utilizará combustible de proceso o electricidad para la secadora?

• ¿Se requiere un nivel de automatización y supervisión remota?

LansonMachines suministra prensas de pellets, molinos de martillos y líneas modulares de pellets con ventajas en el precio de fábrica y opciones de personalización para la materia prima y la capacidad. Al comparar proveedores, dé prioridad a las garantías de metalurgia de los troqueles, la disponibilidad de piezas de repuesto y el servicio local. (Se recomienda consultar las páginas de especificaciones y las hojas de datos específicas de cada empresa para la selección final).

13. Tablas

Tabla 1: Especificaciones típicas para pellets de madera (uso como combustible)

Tabla 2: Comparación de equipos: pequeña, mediana y gran escala

Tabla 3: Lista de verificación rápida del proceso de conversión de virutas en pellets

14. Preguntas frecuentes

1. ¿Puedo fabricar pellets directamente a partir de astillas sin molerlas?
   No. Las virutas son demasiado gruesas para formar gránulos resistentes; se necesita un molino de martillos u otro reductor de tamaño para producir partículas de menos de 3 mm aproximadamente.

2. ¿Qué grado de humedad deben tener las astillas antes de la peletización?
   El objetivo es que entre un 8 y un 12 % de humedad en la peletizadora; los pellets terminados deben tener entre un 4 y un 6 % después del enfriamiento.

3. ¿Se necesitan aglutinantes para los pellets de madera?
   Los pellets de madera pura normalmente dependen de la lignina natural y no requieren aglutinantes añadidos si el tamaño de las partículas y la humedad son los adecuados. Algunas materias primas con bajo contenido en lignina pueden necesitar una pequeña adición de aglutinante.

4. ¿Qué tipo de molino de pellets es el más adecuado para las virutas?
   Las molinos de anillos son los preferidos para la producción de pellets a partir de virutas a mediana y gran escala, ya que permiten un mayor rendimiento y un funcionamiento intensivo.

5. ¿Cómo puedo controlar el polvo y el riesgo de explosión?
   Instale un sistema robusto de recolección de polvo, mantenga una buena limpieza, conecte a tierra los equipos y utilice ventilaciones de explosión o supresión cuando sea necesario.

6. ¿Qué especies son las mejores para fabricar pellets?
   Tanto la madera dura como la blanda pueden producir pellets de calidad; la selección de especies depende de la tolerancia a las cenizas, las necesidades caloríficas y la disponibilidad regional.

7. ¿Cuánta masa se pierde durante el secado?
   Se produce una pérdida de peso considerable al secar las astillas verdes hasta alcanzar la humedad de los pellets; planifique los volúmenes de materia prima en consecuencia. La pérdida exacta depende de la humedad inicial.

8. ¿Se pueden reutilizar las multas?
   Sí. Las partículas finas suelen reciclarse en la alimentación de la trituradora para mejorar el rendimiento. Sin embargo, un exceso de partículas finas indica problemas en las fases anteriores del proceso.

9. ¿Es rentable peletizar pequeños volúmenes?
   La peletización a pequeña escala es técnicamente posible, pero a menudo no resulta rentable debido a la energía necesaria para la molienda y el secado; las economías de escala favorecen a las plantas medianas o grandes.

10. ¿Cómo puedo comprobar la calidad de los pellets?
    Medir la humedad, la densidad aparente, la durabilidad mecánica y el contenido de cenizas utilizando métodos de ensayo estándar; realizar muestreos rutinarios por turno.

15. Lista de verificación práctica para comenzar a producir pellets a partir de astillas

1. Mapeo de la disponibilidad de materia prima y las tendencias estacionales de humedad.

2. Seleccione las especificaciones de los pellets adecuadas para su mercado (diámetro, cenizas, poder calorífico).

3. Dimensionar la secadora y el molino de martillos en función del rendimiento y la humedad típica de las astillas.

4. Elija el tamaño de la peletizadora de matriz anular en función de la capacidad prevista y las horas de funcionamiento.

5. Incorporar módulos de enfriamiento, cribado y ensacado en el flujo de material.

6. Incorporar el control del polvo y la protección contra incendios en el diseño del edificio.

7. Presupuestar repuestos y establecer un programa de mantenimiento preventivo para troqueles y rodillos.

8. Ejecute lotes piloto para validar el control de calidad y ajustar la humedad o la molienda según sea necesario.