Quemador de residuos de madera

La silvicultura industrial en el noroeste del Pacífico comenzó en 1827, cuando John McLoughlin construyó el primer aserradero en las afueras de Fort Vancouver . A finales de siglo, la energía de vapor y las hojas de sierra mejoradas habían hecho que los aserraderos fueran extremadamente productivos. Esto también significaba que generaban cantidades sustanciales de residuos, en forma de aserrín, corteza, recortes y muchas otras partes desperdiciadas de un árbol. La eficiencia de conversión del volumen de un árbol entero en productos utilizables, incluso incluyendo usos no madereros como la trementina o, años más tarde, el aglomerado, nunca fue muy alta. Incluso en la década de 1950, promediaba entre el 30 y el 40 %. Esto significaba que grandes cantidades de residuos se acumulaban en un aserradero, lo que representaba un grave riesgo de incendio. ^{[ 3 ] : 9}

Los aserraderos idearon diversas formas de lidiar con los desechos, como enviarlos río abajo, simplemente esparcirlos en terrenos baldíos o quemarlos en fosas abiertas. ^{[ 3 ] : 9} Pero las fosas abiertas presentaban desventajas, como la falta de protectores contra chispas.

La empresa Muskegon Boiler Works patentó el primer quemador de residuos de madera diseñado específicamente para este fin en 1888. Los competidores no tardaron en empezar a construir diseños similares. Muskegon Boilers inventó un quemador de madera refrigerado por agua en 1908, lo que redujo el grosor necesario de la capa refractaria interna y permitió precalentar el agua para la generación de vapor. La empresa Colby Engineering de Portland inventó una versión refrigerada por aire en 1916, que utilizaba una forma cónica para mantener las llamas alejadas de la carcasa del quemador, eliminando así la necesidad de una capa refractaria. ^{[ 3 ] : 11}

La fábrica de calderas de Seattle perfeccionó el diseño cónico en 1917 eliminando la necesidad de una base, utilizando en su lugar nervaduras espaciadas uniformemente con zapatas individuales . El aire se introducía a través de compuertas en la base del cono. Aunque el diseño fue patentado por Frank Hopkins, propietario de la fábrica de calderas, su invento resultó ser tan simple que los dueños de las fábricas podían construirlo ellos mismos sin necesidad de fabricantes de calderas especializados. De esta manera, el uso de estufas de leña aumentó considerablemente. ^{[ 3 ] : 11} Para la década de 1930, la mayoría de las fábricas habían adoptado el quemador cónico. ^{[ 4 ]}

Se lograron avances tecnológicos adicionales sin patentes. Un descubrimiento clave fue que se podía crear un vórtice en la cámara para hacer girar las brasas encendidas si se introducía aire tangencialmente al cono, mejorando así la eficiencia de la combustión. ^{[ 3 ] : 12}

Durante la Segunda Guerra Mundial , existía la preocupación de que las estufas de leña representaran un riesgo para la seguridad nacional en caso de un ataque aéreo japonés, ya que eran bastante brillantes y podían detectarse desde el aire. Sin embargo, los propietarios de los aserraderos se mostraban reacios a someterlos a apagones , puesto que rociar con agua las pilas de serrín en llamas dificultaba enormemente su puesta en marcha. Entre las soluciones de compromiso se incluyó la instalación de sistemas de rociadores para su uso en caso de un ataque aéreo. ^{[ 3 ] : 12}

Tras la guerra, los pequeños aserraderos consiguieron acceso a quemadores construyéndolos con materiales de desecho, como tanques reutilizados con cintas transportadoras soldadas. Sin embargo, el período de posguerra también presenció el declive de la quema de madera a medida que se inventaban usos más eficaces para la misma y aumentaba la preocupación por la contaminación. ^{[ 3 ] : 13}

En 1967, la Legislatura de Oregón encargó al Laboratorio de Investigación Forestal de la Universidad Estatal de Oregón que investigara una estufa de leña refrigerada por aire más limpia. Los investigadores determinaron que se podía minimizar el humo si la leña se quemaba a 800 °F (427 °C) y la adición de oxígeno se controlaba cuidadosamente mediante ventiladores. Sin embargo, estas modificaciones resultaban costosas. ^{[ 3 ] : 15}  

La revisión de 1970 de la Ley de Aire Limpio restringió el uso de quemadores, pero no lo eliminó. Muchos aserraderos implementaron modernizaciones para reducir la contaminación. ^{[ 3 ] : 13} Otros intentaron encontrar otros usos para sus residuos de madera. La invención del tablero de partículas y muchos otros procesos para un uso más eficiente de los residuos de madera redujeron la producción de residuos. ^{[ 3 ] : 15} Los residuos de madera comenzaron a utilizarse para fabricar briquetas de carbón vegetal , polvo de corteza y para papel y pulpa. ^{[ 5 ]} Sin embargo, el transporte de residuos a plantas de procesamiento externas resultó difícil durante la crisis del petróleo de la década de 1970 , ya que el transporte por carretera era costoso. ^{[ 3 ] : 15}

El quemador de olivino se inventó en la década de 1970 en un intento por reducir aún más la contaminación. A diferencia de las versiones de carcasa delgada y enfriadas por aire que predominaron después de la Primera Guerra Mundial, el quemador de olivino optó por una gruesa capa refractaria de olivino en forma cilíndrica que podía arder de manera constante a temperaturas superiores a 820 °C (1500 °F) . Los quemadores de olivino eran muy eficientes, pero mucho más caros que las versiones tradicionales de acero de carcasa delgada; por lo tanto, no se adoptaron ampliamente. ^{[ 3 ] : 15}  

Para la década de 1980, la industria forestal estadounidense había abandonado en gran medida la quema de leña, aunque persistía en algunas operaciones más pequeñas. Por el contrario, la industria forestal canadiense continuó utilizando estufas de leña. La industria canadiense introdujo la innovación final en estufas de leña con un diseño de carcasa delgada "sin humo" que presentaba una tapa de compuerta ajustable de cuatro vías. Esto permitió una combustión más eficiente (a temperaturas de hasta 1200 °F (649 °C) ) manteniendo una carcasa delgada y económica. ^{[ 3 ] : 16} Canadá eliminó gradualmente la mayoría de sus estufas de leña en la década de 1990. ^{[ 3 ] : 17} El autor Daniel Mihalyo evalúa que el declive de las estufas de leña en América del Norte se debió a varios factores. Si bien la regulación del aire limpio y la preservación ecológica de los escasos recursos forestales jugaron un papel, la invención de nuevas formas de usar la madera fue el golpe de gracia. La creación de compuestos de madera de ingeniería y productos de madera secundarios dio un valor considerable a un material que antes era tan inútil que solo servía para quemar; por lo tanto, la quema de leña dejó de ser económica. Mihalyo señala que alrededor del 60% de toda la madera talada antes de 1970 fue derrochada en estufas de leña. ^{[ 3 ] : 21}  

Muchas estufas de leña se reutilizaron en otras estructuras, como tolvas para almacenar astillas de madera o aserrín. Varias se convirtieron en viviendas, incluso en Bonners Ferry, Idaho y Ravalli, Montana . ^{[ 3 ] : 17} En 2003, el aficionado a las estufas wigwam, Curt Deatherage, contabilizó 131 estufas wigwam que aún permanecían en pie en los Estados Unidos. ^{[ 8 ]} Para 2019, solo quedaban entre 50 y 60 en pie. ^{[ 4 ]}

A pesar del cese generalizado del uso de estufas de leña en Norteamérica, su uso continuó en el mundo en desarrollo después de la década de 1990. ^{[ 3 ] : 17} La combustión moderna sin humo se puede lograr con quemadores de cortina de aire, que consisten en una caja de acero revestida de material refractario que sopla una cortina laminar de aire sobre y dentro del material en combustión para recircular y evitar la salida de humo. Sin embargo, estos quemadores no se utilizan generalmente en aserraderos y se emplean principalmente para la quema in situ de productos forestales o residuos. ^{[ 9 ] [ 10 ]}