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Calderas de Biomasa
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CALDERAS DE BIOMASA. Combustibles renovables para la calefacción

 

Entendemos por biomasa vegetal, 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.

 

A diferencia de la biomasa al quemar gas o gasóleo para la calefacción, se transfiere y se acumula en la atmósfera carbono extraído del subsuelo profundo, alimentando así el efecto invernadero. Sin embargo, 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. 

 

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. Así pués, las tecnologías para la utilización de combustibles vegetales en sistemas de calefacción y Acs doméstica con calderas de Biomasa  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. 

 

Podemos enumerar tres tipologías de combustibles para calderas de Biomasa, según las tres principales categorías de combustibles vegetales:

 

- Leña para quemar en tronco.

- Madera desmenuzada (astillas).

- Pellets ó pastillas de madera molida y prensada.
- Cereales, materia orgánica vegetal.

 

 
 
Tipos de calderas de biomasa para calefacción + ACS

 

1.- Calderas de Biomasa con llama invertida para la combustión de madera en troncos
 

Características generales

Las calderas de leña son la forma más común de utilizar la biomasa para la calefacción y agua caliente sanitaria doméstica. Debido a la necesidad de carga manual de los tarugos, las calderas de leña tienen potencia limitada a unas decenas de KW, y su uso más adecuado es la calefacción de casas aisladas de dos ó tres pisos como máximo.

 

Las partes que componen un sistema de calefacción y ACS con calderas de biomasa con combustible la leña son muy concretos y definitivos para conseguir un acertado confort, el sistema constaría de los siguientes componentes:

-    Caldera de llama invertida.

-    Acumulador inercial del calor.

-    Calentador para agua caliente sanitaria.

-    Centralita de control.

 

Principios de funcionamiento

 

Todas las calderas de llama invertida tienen esta denominación por la posición de la cámara de  combustión, situada debajo del hueco en el que se carga la leña.

 

Habitualmente, se trata de calderas equipadas con un rotor para la circulación forzada del aire comburente. En algunos modelos (de aire soplado), el rotor se encuentra en el lado anterior de la caldera y empuja el aire en el interior haciéndolo fluir a través del combustible hasta la salida de humos. En otros modelos, el rotor se encuentra en la parte posterior, en el lugar de la salida de humos, y aspira los gases de combustión creando una depresión en la caldera que permite la atracción del aire comburente desde el exterior.

 

Así pues, una parte del aire (primario) se introduce en la caldera justo encima la rejilla sobre la cual está apoyada la leña. El aire primario impulsa la combustión (fase de gasificación), con la formación de un estrato de brasas en contacto de la rejilla y la liberación de gases combustibles procedentes de la pirólisis de la madera (sobre todo  monóxido de carbono e hidrógeno). Los gases liberados son arrastrados hacia abajo a través de la rejilla y llegan a la cámara inferior, donde la adición del aire secundario permite que se complete la combustión. Factores esenciales para obtener una combustión óptima son una cantidad de aire adecuada, temperatura y turbulencia elevadas en la cámara de combustión, y la permanencia de los gases calientes en el hogar por un tiempo suficiente para que se completen las reacciones termoquímicas de combustión.

 

Mediante la inversión de la llama permite obtener una combustión gradual de la leña, que no prende completamente fuego en el hueco de carga sino se quema sólo cuando llega a las  proximidades de la rejilla. De esta manera, la potencia dispensada por la caldera es más estable en el tiempo y se puede controlar mejor la combustión, aumentando considerablemente el rendimiento y reduciendo las emisiones contaminantes.

 

Las calderas de biomasa más avanzadas en ésta técnica utilizan  sistemas de regulación por microprocesador, y alcanzan rendimientos térmicos de más del 90%. Entre las novedades más significativas, presentes incluso en modelos de potencia pequeña, está la regulación del aire de combustión basado en la necesidad de oxígeno, calculado en los humos con una sonda especial (sonda lambda). La regulación lambda  permite regular y optimizar constantemente la cantidad de aire durante el ciclo completo de funcionamiento de la caldera de leña, desde el encendido inicial hasta que se acabe el combustible.
 
 

2.- Calderas de Biomasa por astillas

 

Características generales

Todas las calderas de Biomasa por astillas utilizan madera virgen cortada en pequeños trozos de unos centímetros de tamaño, cargados automáticamente a través de dispositivos mecánicos especiales. El combustible procede de materiales diferentes, como podas desmenuzadas, deshechos de serrería o biomasa procedentes de las actividades forestales (corte de monte bajo, aclareos, cortes de conversión, etc.).

Así pués, los sistemas de astillas pueden ser totalmente automatizados y no tienen límite de tamaño, pudiendo alcanzar potencias de incluso varios MW térmicos. El rendimiento y el confort son los mismos que los de las calderas de gas o gasóleo. Por sus características de automatización y ahorro de actividad, los sistemas de astillas están especialmente indicados para la calefacción en edificios de tamaño medio o grande, como hoteles, escuelas, comunidades, hospitales y  centros comerciales.

 

Componentes

 
Las calderas de calefacción + ACS por astillas consta de los siguientes componentes:

 

- Caldera biomasa. 

- Contenedor o local especial (silo)  para almacenar las astillas

- Sistema de movimiento del combustible (automatización)

- Centralita de regulación para automatización.

-  Eventual acumulador inercial y calentador para agua sanitaria.
 
 

3.- Calderas de Biomasa por pellets.

 

Características generales de las calderas de Biomasa por pellets.

Entendemos por el pellet como un combustible de madera virgen seca y prensada en pequeños cilindros, sin aditivos. El peso específico del pellet a granel es de aproximadamente 6-700 kg/m3, mucho más alto que el de otros combustibles no prensados de madera (astillas). El poder calorífico alcanza las 4.200 kcal/kg, con una densidad energética de 3000 – 3.400 KWh/m3.

 

Por la forma cilíndrica y lisa y del tamaño pequeño, el pellet tiende a portarse como un fluido, lo que facilita el movimiento del combustible y la carga automática de las calderas. El transporte puede realizarse con camiones cisterna, desde los cuales se bombea directamente en el depósito de almacenamiento del sistema. La alta densidad energética y la facilidad de  movimiento hacen del pellet el combustible vegetal más indicado para sistemas de calefacción automáticos de todos los tamaños. El pellet de madera puede utilizarse en las calderas de astillas o en calderas proyectadas especialmente para pellet. Es posible incluso utilizar el pellet en algunos modelos de calderas de gasóleo, a través de quemadores especiales.  

 

Componentes

Un sistema de calefacción de pellets consta de los siguientes componentes:

 

-          Caldera biomasa

-          Depósito del pellet

-          Sistema de alimentación automatizado del pellet.

-          Centralita de regulación.

-          Eventual acumulador inercial y calentador para agua sanitaria.

 

Sistema ó principio de funcionamiento

Las calderas de Biomasa por pellets, como las de astillas, requieren un contenedor para el almacenaje del combustible situado cerca de la caldera. Desde el mismo, un alimentador de tornillo sin fin lo lleva a la caldera, donde se realiza la combustión. Los quemadores de pellet para su uso en calderas de gasóleo se ponen en la parte anterior de la caldera. Se alimentan desde arriba y queman el pellet, desarrollando una llama horizontal que entra en la caldera, como suele suceder en los sistemas de gasóleo.

 

El encendido es automático y muy rápido, gracias a una resistencia eléctrica. En los sistemas más avanzados la regulación del aire comburente y del flujo  de combustible se realizan automáticamente gracias a un microprocesador. Estas características de sencillez de empleo y de automatización confieren a los sistemas de calefacción de pellets un elevado nivel de confort.
 
 

¿Por qué una caldera de biomasa frente a una caldera de gasoil?

Por muchas razones...
Con una buena caldera de biomasa se pueden ahorrar hasta 1.370 € anuales

La conclusión de que con las calderas de biomasa (de pellets), en comparación con las de gasoil, en una casa unifamiliar se podrían ahorra hasta 1.370 euros anuales, con lo que en un máximo de cuatro años habrían amortizado la inversión por la adquisición de la caldera.

Si económicamente echamos cuentas, debemos evaluar a corto y medio plazo los ahorros que se pueden conseguir si se instala una caldera de biomasa de gama alta en comparación con otra que funcione con otro combustible.

Si, por ejemplo, comparamos los pellets con el gasoil, la diferencia es clara y, además, a muy corto plazo. Actualmente, durante el segundo trimestre de 2008, el precio del gasoil ha llegado a los 90 céntimos de € el litro (+ IVA), su mercado de futuro es ascendente y es más que probable que antes de final de año estemos hablando de 1 € (+ IVA) por litro de combustible.

En el siguiente gráfico se puede observar la evolución del precio del petróleo (tipo Brent), que es directamente proporcional al precio del gasoil. Queda bastante claro que la tendencia es al alza y que, semana tras semana, los precios actuales, que nunca antes se habían alcanzado, continúan incrementándose.

Gráfico evolución del precio del barril Brent.

Sabemos que:

1 litro de gasoil= 1 €
1 kg de pellets= 0,15 €
1 litro de gasoil= 2.1 kg de pellets (potencia calorífica)

Hagamos los cálculos pertinentes poniendo como ejemplo una casa unifamiliar con un consumo medio de 2.000 litros de gasoil al año.

Si el gasoil llega a 1 € el litro —que no va a tardar—, tendríamos un consumo de 2.000 euros anuales.

Sabemos que, caloríficamente, 2,1 kg de pellets equivalen a 1 litro de gasoil, así que 2.000 litros de gasoil son 4.200 kg de pellets.

El pellet, en su mejor momento —que suele ser al principio del verano—, lo podemos encontrar a 0.15 € el kg, por lo que el consumo anual sería 630 €.

La diferencia anual entre un combustible y otro es de 1.370 € a favor de la biomasa!

La inversión de una caldera de pellets de gama alta resulta un poco mas elevada en comparación a una de gasoil, pero si al precio final le descontamos la subvención que se aplica en las comunidades autónomas (suelen ser del 30% al 50%), y, también, el precio de su equivalente en gasoil nos queda una diferencia de entre 3.500 y 6.000 euros máximo (aunque si la caldera no fuera de tan buena calidad el ahorro aún sería mayor).

Si anualmente ahorramos 1.370 € sólo en combustible amortizamos la caldera en un máximo de 4 a 5 años.

 
 
 
 
           
 
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