Tipos de calderas de Biomasa para uso doméstico (II)

Básicamente, hay tres tipos de calderas de biomasa según las tres principales categorías de combustibles vegetales:

• Leña para quemar en tarugos.
• Madera desmenuzada (astillas).
• Pastillas de madera molida y prensada.

En PortalEnergia.es vamos a elaborar una serie de artículos en los que trataremos de explicar de la forma más completa posible las características de estos tres tipos de calderas de biomasa.

A pesar de que todas las calderas tienen características en común (como pueden ser algunos componentes o las medidas de seguridad mas elementales) si que podemos encontrar diferencias en los usos recomendados, principios de funcionamiento, el tipo de combustible y algunos componentes específicos de cada uno de los modelos. Esto hace que valga la pena tener en cuenta cada uno de los tipos y las medidas de seguridad específicas de cada uno de ellos. Diferenciaremos, así, los tres tipos de calderas:

• Calderas para la combustión de madera en tarugos.
• Calderas de astillas.
• Calderas de pellets.

Continuamos la serie de artículos con las calderas de astillas.

Características generales

Las calderas de astillas usan madera virgen cortada en pequeños trozos de pocos centímetros de tamaño. El combustible procede de podas desmenuzadas, desechos de serrería o biomasa procedente de las actividades forestales.

Estos sistemas son totalmente automatizados y sin limite de tamaño (pueden alcanzar potencias térmicas de varios MW) lo que los hace realmente indicados para calefacción de edificios medianos o grandes como hoteles, hospitales o centros comerciales.

Componentes

El sistema de calefacción de astillas consta de:

• Caldera.
• Contenedor o silo para almacenar las astillas.
• Sistema de movimiento del combustible.
• Centralita de regulación.
• Posibilidad de incorporar un acumulador inercial y un calentador para agua sanitaria.

Principios de funcionamiento

Al realizarse la carga de combustible automáticamente en la caldera, el silo debe estar al lado del cuarto de caldera. También se recomienda que el silo este situado bajo el nivel del suelo para facilitar las operaciones de descarga de astillas. Desde el silo las astillas son extraídas de forma automática y se envían a la caldera donde se realiza la combustión.

La combustión se realiza en calderas con rejilla. Esta rejilla puede ser fija (para quemar materiales finos o con bajo contenido de humedad) o móvil (para quemar combustibles de tamaño mas grueso o con un gran contenido de cenizas y humedad).

El encendido de las astillas puede ser manual o automático con dispositivos eléctricos o con combustible liquido.

Algunos modelos incorporan una función de mantenimiento de brasas que permiten un encendido inmediato al volver a activar el sistema gracias a una pequeña cantidad de brasas encendidas durante las pausas de funcionamiento.

Sistemas de seguridad

Estas calderas también están obligadas a tener un vaso de expansión abierto pero el riesgo de ebullición es menor comparadas a las de leña ya que tienen un deposito que contiene pequeñas cantidades de combustible que se quema rápidamente al llegar a la rejilla de combustión.

Los dispositivos de seguridad que siempre deben encontrarse son los que evitan retornos de llama de la caldera al silo de almacenaje. En esta linea encontramos un primer sistema que interrumpe la continuidad física del flujo de astillas del silo a la caldera. Por esto los sistemas de astillas suelen tener una tolva de caída del combustible colocada entre dos diferentes alimentadores de tornillo sin fin: uno viene del silo y el otro lleva el material a la caldera. Gracias a un cierre corta-llama o a una válvula (dispositivo mas caro) con forma de estrella, se puede interrumpir el flujo de astillas. En la parte final del tornillo sin fin que viene del silo, se puede instalar también una válvula de seguridad térmica conectada a la conducción de agua que, en caso de emergencia, introduce agua en el calan del alimentador impidiendo la propagación del retorno de la llama.

También es importante la existencia de un dispositivo de control de la presión en el hogar ya que, si en el hogar hay una presión positiva, es mas fácil que se den las condiciones para un retorno de llama hacia el silo.

Instalación de una caldera de astillas

Las mismas indicaciones de las calderas de leña en tarugos son validas para las calderas de astillas. Es útil la presencia de un acumulador inercial si el circuito de caldera está separado del resto del sistema de calefacción por medio de un intercambiador de calor y si la caldera tiene que funcionar en verano para la producción de agua caliente sanitaria.

El acumulador inercial es más pequeño que el de una caldera de leña de tarugos que tenga la misma potencia ya que la cantidad de combustible que puede haber en el hogar de una caldera de astillas es mucho mas pequeña respecto a la potencia térmica erogada.

Diseño del sistema

Para decidir el diseño de los sistemas de calefacción de astillas se pueden utilizar criterios parecidos a los de los sistemas convencionales de gasóleo o gas. Si pretendemos instalar o mantener en funcionamiento un caldera de gas/gasóleo para reserva o emergencia, la caldera de astillas debería tener un tamaño aproximado del 70% de la potencia máxima. Gracias a esto ahorraríamos en la instalación ya que los picos de demanda de potencia suelen ser de breve duración y limitados a algunos días del mes. Así conseguiríamos cubrir mas del 90% de la demanda con energía de la biomasa.

Si una sola caldera de astillas tenga que proporcionar la calefacción a muchos usuarios conectados por una red de calefacción, para calcular la potencia de la caldera de biomasa debemos sumar las potencias de todos los usuarios conectados y restarle el coeficiente de simultaneidad (evaluado caso por caso) que considera las características de la necesidad térmica de cada usuario.

Cuarto de la caldera

Para el cuarto de la caldera aplicaremos las mismas normas que para las calderas de leña pero, en este caso, debemos tener en cuenta la existencia de un silo en el proyecto y que este deberá estar a su lado.

Almacenamiento de las astillas

Es muy importante que, al construir un sistema de calefacción de astillas, tengamos en cuenta la disponibilidad de un local para el almacenamiento (silo). Este silo deberá encontrarse en una posición accesible para los medios de transporte del combustible.

El tamaño del silo depende directamente de la potencia y rendimiento de la caldera así como de las características del combustible y la autonomía deseada. El silo se puede colocar en un local ya existente o construir uno explícitamente pero, en cualquier caso, debe estar protegido de filtraciones de agua.

En la base del silo estará instalado el extractor de astillas que es el encargado de llevar el combustible al canal transportador. En caso de sistemas pequeños, un extractor con brazo giratorio (para el que se requiere una sección del silo circular o cuadrada) es lo mas idóneo. En caso de tratarse de un sistema de mayor potencia, las astillas deberán ser empujadas al canal del alimentador de tornillo sin fin mediante unas rejillas paralelas accionadas hidráulicamente que forman extractores a fondo móvil.

Combustible

Las astillas son un combustible derivado de la trituración de madera virgen procedentes de diferentes fuentes: desechos de serrería, podas,... El tamaño y forma de los trozos de madera varían en función del material de origen y del tipo de maquina utilizada para triturar.

Se trata de un material caracterizado por una alta tendencia a formar aglomerados y fácilmente fermentable cuando el contenido de humedad es elevado con un precio que puede variar en mucho según las características del producto.

Es importante realizar un cuidadoso control de calidad del combustible para evitar y descartar a proveedores que no cumplan requisitos necesarios de calidad del producto ya que se pueden presentar diversos inconvenientes. Uno de los inconvenientes principales se da en sistemas pequeños con alimentador de tornillo sin fin ya que, si encontramos piezas de mayor tamaño, se puede producir un atasco en el sistema de alimentación.

También es importante tener en cuenta el contenido de humedad aunque existen en el mercado calderas que pueden quemar madera recién cortada o ligeramente secada. El contenido de humedad influye en el poder calorífico del combustible por lo que debe ser tenida en cuenta a la hora de estudiar el precio.

Para más información puede consultar Tipos de calderas de Biomasa para uso doméstico (I) y Tipos de calderas de Biomasa para uso doméstico (III).