Calderas de Biomasa

Ciclo BiomasaLa biomasa vegetal es la materia constituida por las plantas. La energía que contiene es energía solar almacenada durante el crecimiento por medio de la fotosíntesis. Por esta razón, la biomasa, si es utilizada dentro de un ciclo continuo de producción-utilización, constituye un recurso energético renovable y respetuoso con el medio ambiente.

Quemando gas o gasóleo para la calefacción, se transfiere y se acumula en la atmósfera carbono extraído del subsuelo profundo, alimentando así el efecto invernadero. Por el contrario, la combustión de biomasa no contribuye de ninguna manera al efecto invernadero, porque el carbono que se libera quemando la madera procede de la atmósfera misma y no del subsuelo.

Actualmente, la contribución de la biomasa a la necesidad de energía primaria está muy por debajo del potencial disponible, y se produce fundamentalmente por la utilización de leña para quemar en chimeneas y estufas, a menudo obsoletas y poco eficaces. No obstante, las tecnologías para la utilización de combustibles vegetales en sistemas de calefacción doméstica han experimentado un gran desarrollo en los últimos años y han alcanzado niveles de eficiencia, fiabilidad y confort muy parecidos a los de los sistemas tradicionales de gas y de gasóleo.

En este trabajo se presenta factores a tener en cuenta a la hora de instalar una caldera para la combustión de biomasa, aplicada a la calefacción de usuarios pequeños y medianos. Básicamente hay cuatro tipologías:

Leña para quemar en bloques (tarugos)
Bloques de Leña

Madera desmenuzada (astillas)
Astillas de Madera

Pastillas de madera molida y prensada (pellet)
Pellets

Huesos de aceituna
Huesos de Aceituna

Calentarse con la biomasa no sólo es beneficioso para el medio ambiente, sino también para el ahorro, porque a igualdad de calor producido, los combustibles vegetales cuestan mucho menos que los fósiles.

El objetivo del diseño y ejecución de una instalación de biomasa es conseguir una instalación más rentable y más fácil de mantener. El mercado nos da suficientes posibilidades para conseguir la mejor solución para los 25 años de vida aproximada de la instalación de biomasa.

Pero ¿ cómo obtener el máximo rendimiento de la caldera ? Presentamos 10 aspectos clave en la ejecución de nuevos proyectos, así como en la sustitución de calderas de carbón, gas o gasóleo.

1. Análisis previo

Caldera de Biomasa

Para evitar sorpresas, el primer paso en el planteamiento de una instalación de biomasa es analizar el lugar donde se ubicará. Si es un edificio aún no construido, es muy importante comprender bien el proyecto y analizar los planos y saber para qué aplicaciones se empleará la caldera: si será sólo para la calefacción, si dará calor a un proceso productivo, si será para producción eléctrica, etc.

También hay que conocer la existencia de suministradores de biomasa en la zona y la calidad de la biomasa. Ir al Ayuntamiento es conveniente. Paradójicamente, el coste de la licencia de obra es el mismo que para las calderas de combustibles fósiles. Fuentes del sector aseguran que dentro de las licencias municipales de obra, nos están obligando a pagar la tasa sobre el 100% de la obra, como las calderas de biomasa son más caras que las de combustibles fósiles, la solicitud para la licencia de obra también es más cara. No es lógico que estemos haciendo una instalación renovable, menos contaminante, que genera menos dependencia del exterior a nivel energético y se nos grave con impuestos de esta manera.

2. Dimensionado de la caldera

La información procedente del análisis previo debe ser suficiente para estimar las horas anuales de funcionamiento que tendrá la caldera, así como su forma de funcionamiento.

El conocimiento de la forma prevista de funcionamiento de la caldera nos puede ayudar a un correcto cálculo de la acumulación. Como consecuencia de esto, seremos capaces de ajustar la potencia instalada en caldera. Esto, al final puede traducirse en una instalación más rentable, tanto en la inversión inicial como en los consumos a lo largo de la vida de la misma.

Se recomienda no sobredimensionar en exceso la potencia de la caldera. En caso de sustitución de una caldera, hay que revisar el histórico de consumos para elegir la potencia de la caldera adecuada a las necesidades de la instalación.

3. Automatización

en nuevos proyectos y en operaciones de sustitución de caldera es mejor elegir caderas que tengan automatizadas la mayor parte de tareas de limpieza y mantenimiento para que funcionen siempre al máximo rendimiento y no necesiten atención constante del usuario. La caldera debería disponer de limpieza automática de los intercambiadores y de la parrilla de combustión; recogida de cenizas y transporte a contenedor de forma automática y encendido automático.

En caso de estar la caldera en zonas de difícil acceso, se recomienda dotar a la instalación de un sistema centralizado de recogida de cenizas y transporte a un contenedor, que puede estar situado en el exterior y que lo vaciará la misma empresa que hace el abastecimiento de combustible.

4. Emisiones y volátiles

La caldera elegida debe cumplir las normativas europeas más estrictas en cuanto a emisiones y volátiles. En un plazo breve, éstas se implantarán en España. las calderas que cumplen estas normativas disponen de sonda Lambda que controla la combustión y regula la entrada de aire y de combustible para que la combustión sea en todo momento óptima y completa.

En caso de potencias elevadas, las calderas incorporan una serie de ciclones de separación de partículas, de modo que los valores de emisiones y volátiles son mínimos y cumplen la normativa más estricta. Además, al conseguir una combustión óptima, obtendremos un ahorro importante de combustible.

5. Esquema hidráulico

Para el correcto funcionamiento de la caldera de biomasa es necesario adecuar el actual circuito hidráulico de la instalación. Por un lado, es importante incorporar un acumulador de inercia dimensionado de acuerdo a la instalación y a la potencia de la caldera. Si no hay espacio suficiente para el depósito de inercia, algunas calderas pueden trabajar sin él, pero deben controlar todas las necesidades de calefacción y ACS.

Es importante incorporar, si no está en la actual instalación, un sistema de elevación de retorno para asegurar que la temperatura del retorno sea cercana a los 60ºC , y evitar condensaciones y un envejecimiento continuo de la caldera.

6. Dimensiones

Las salas de calderas de gasóleo o gas generalmente tienen dimensiones reducidas para las calderas de biomasa. En todo caso, hay que tener en cuenta que el RITE ( Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios ) admite para el sector de la biomasa -siempre y cuando el fabricante certifique que las dimensiones necesarias para mantenimiento son menores que las que nos marca el RITE-, la posibilidad de reducir estas dimensiones. Gracias a esto se puede aprovechar las zonas existentes de carboneras o depósitos de gasóleo para ubicar el sistema de ACS y, de esta manera, ganar espacio en la sala de calderas propiamente dicha.

Diseño de una Instalación de BiomasaCuando los problemas no son el espacio, sino el acceso de los equipos a las salas de calderas (escaleras, puertas estrechas, etc), puede ser necesario romper el forjado. Entonces hay que contar con un arquitecto, lo que encarecerá la obra.

En caso de dificultad de acceso es importante elegir calderas compactas, de dimensiones reducidas, o bien calderas modulares que puedan entrar por partes y, una vez dentro, montarse.

Hay que buscar calderas que optimicen la combustión, de forma que se aproveche al máximo el combustible empleado. En este punto convendría, en los casos necesarios, instalar el volumen de acumulación adecuado, que permita a la caldera trabajar de forma lo más uniforme posible y no estar sometida a los arranques y paradas propias de las calderas de gas o gasóleo. Esto permitirá alargar la vida de la instalación y mejorar el rendimiento global de la misma.

7. Combustible y silo

Descargas de Combustible

Las descargas ideales son las realizadas mediante camiones de suelo móvil o volquetes; son más rápidas. pero esto, en el casco urbano, es una utopía. Tendremos que preparar los silos para descarga mediante camión – cisterna o con equipos de aire comprimido que, aunque nos ayudará a aprovechar mejor los espacios destinados a almacenamiento, encarecerá el producto.

Es muy importante que los sistemas de alimentación de combustible se hagan pensando en los futuros combustibles a utilizar; es decir, una instalación diseñada para pellets puede dar problemas si luego se pretende usar hueso de aceituna molido, astillas o cáscaras de almendra. El diseño inicial nos marcará el futuro de la instalación y habrá que tener en cuenta los sistemas de descarga que disponen los proveedores de la zona a la hora de diseñar el sistema de carga del silo.

El pellet permite una mayor flexibilidad en los sistemas de alimentación del silo a la caldera. En calderas de baja potencia, el sistema de alimentación se puede realizar mediante sinfín o bien con aspiración.

Para garantizar un correcto funcionamiento de la caldera, se recomienda que el fabricante de la caldera sea también el fabricante de los sistemas de transporte del combustible a la caldera.

El silo podrá estar a nivel de sala de caldera; encima de ésta, aprovechando la caída por gravedad del combustible, o enterrada bajo la sala de calderas. En los casos de alimentación directa desde silo, éste deberá estar contiguo o lo más cercano posible a la caldera. Existe la posibilidad de combinar varios sistemas (sinfín, elementos hidráulicos, o cinta transportadora) para mover la biomasa del silo a la caldera.

La instalación de más elementos intermedios se traducirá en una instalación más compleja y en una mayor consumo eléctrico para mover dichos elementos.

Otra posibilidad, sobre todo en el caso del pellet, es la alimentación por aspiración. En este caso el silo de combustible puede estar situado hasta unos 20 m de distancia de la caldera. Cada caldera está preparada para admitir un rango de combustibles, igual que lo están las de combustibles fósiles. Hay que ser consciente de la caldera que se instala y para qué tipo de combustible es apta. Esto se traducirá en una reducción importante, sino eliminación por completo, de los posibles fallos de funcionamiento de la caldera, y por tanto, en un menor coste de mantenimiento.

La mayor parte de los problemas en calderas de biomasa derivan del uso de un combustible para el que la caldera no está preparada, originando escorias que provocan un funcionamiento no correcto de los elementos del equipo de combustión.

También hay que tener en cuenta las distintas calidades del biocombustible. A menudo, un menor coste del combustible se traduce en un mayor coste de mantenimiento. Lo ideal es buscar proveedores que entreguen certificados con el combustible. Cuanta más entidad tenga el organismo emisor de dicho certificado, mayores serán las garantías de un correcto funcionamiento del sistema. La empresa instaladora y mantenedora debe ser capaz de conocer y analizar los posibles problemas derivados de la calidad del combustible, y debe hacer recomendaciones sobre el combustible más adecuado a emplear en cada instalación, incluyendo, cuando sea posible, contacto de posible proveedores.

8. Chimenea

En caso de grandes longitudes de chimenea (mas de 7 metros) se recomienda instalar reguladores de tiro que minimicen las variaciones de depresión producidas por las variaciones de temperaturas en la chimenea. Se recomienda también utilizar chimeneas de doble pared para evitar condensaciones.

9. Sistema de control

Para un mejor control y funcionamiento de la instalación, se recomienda contar con un ordenador central que controle y regule parámetros como la temperatura de combustión, los humos, los circuitos de calefacción, los acumuladores de inercia y de ACS e incluso el circuito solar, en caso de existir

10. Puesta en marcha

Durante el montaje y puesta en marcha de la caldera además del protocolo de operaciones descritas por el fabricante, se recomienda realizar un análisis de humos de combustión para comprobar el correcto funcionamiento de la caldera.

En el análisis, se comprueba el rendimiento de la caldera, la combustión y el consumo de combustible. En caso de ser necesario, se corregirán los parámetros de combustión y se adecuarán al tipo de combustible utilizado.

Además de las evidentes ventajas medioambientales de la utilización de calderas de biomasa, supone generación de empleo local y un importante ahorro económico frente a los combustibles fósiles.

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