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BIOMASA

Instalaciones de biomasa a pequea y mediana escala

para aplicaciones en edificios

ING. PAOLA LY TRIVEO RAMOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

Antecedentes. Condiciones de bienestar trmico e higiene

Demanda de Energa Trmica en los edificios

Instalaciones para aprovechar la energa de la biomasa

Biomasa para usos domsticos o residenciales

Pequeos sistemas de combustin de biomasa

Produccin de calor mediante calderas de biomasa

Calderas e instalaciones de carga automtica de combustible

granular: Astillas, hueso, etc

Calderas y quemadores de carga automtica de pelets

Almacenamiento y transporte de los pelets hasta la caldera

Diseo de instalaciones:

Caractersticas relevantes para el diseo de instalaciones

Esquemas hidrulicos de conexin

Aspectos econmicos de las instalaciones de biomasa. Ejemplo.

Centrales termo-frigorficas de barrio (District heating)

Calefaccin con biomasa en edificios: antecedentes

Condiciones de bienestar trmico e higiene

Satisfacer la demanda de bienestar trmico e higiene de los usuarios del edificio mediante un

uso racional de la energa atendiendo a consideraciones tanto econmicas como de proteccin

del medio ambiente.

El objetivo de una instalacin de biomasa en un edificio ser:

Parmetros de bienestar (RITE):

Temperatura operativa del aire en la zona ocupada

La humedad del ambiente

La velocidad media del aire en la zona ocupada

La calidad del aire interior y el nivel sonoro

Norma de referencia es UNE EN ISO 7730 Ambientes trmicos moderados:

Parmetros de bienestar trmico controlados: 5 a 15% de personas insatisfechas (ppi)

Diseo slo enfocado al control de la temperatura ambiente: Ms de 30 % de ppi

La calefaccin y el control de la humead ambiente

Un aire demasiado seco trata de saturarse, de absorber agua del ambiente para

alcanzar el equilibrio, se comporta como una esponja que trata de robar la humedad

de todo aquello con lo que entra en contacto, y esto es algo que puede llegar a tener

desagradables consecuencias sobre el bienestar y la salud de las personas,

as como sobre determinados materiales:

Se producen molestias en ojos y mucosas, as como irritaciones en las pieles ms sensibles. Especialmente en bebs

Las personas se vuelven ms vulnerables ante agentes de la gripe y bacterias

Desecamiento de las mucosas de las vas respiratorias, dando lugar a catarros, dolores de cabeza y desgana

general

Determinados materiales higroscpicos como la madera, cuero, fibras textiles, sufren las

consecuencias de un ambiente seco, con la aparicin

de grietas. Se vuelven speros y quebradizos

Los problemas de electricidad esttica


Potencia Trmica demanda para calefaccin y ACS:

Partir de condiciones exteriores de diseo adecuadas: Programa AMT - A

Fijar condiciones interiores de diseo racionales: Segn norma y uso del edificio

Implementar medidas de ahorro y eficiencia energtica

Optimizar el diseo del sistema de preparacin de ACS

Diagrama horario

de consumo ACS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Hora

Gas

to A

CS

(l/h

)

Tipo de local

Temperatura

operativa

(C)

Dormitorios (mayor grado de vestimenta) 16 a 19

Aseos 25

Salas de estar, comedor, estudio y similares 22

Zonas de trabajo, cocina, plancha

(mayor actividad) 18

Potencia demandada en da extremo

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

14 16 18 20 22 0 2 4 6 8 10 12

Hora

Pot

enc

ia W

Con zonificacin y sin horario

Con zonificacin y con horario

Sin zonificacin

Ajuste de la potencia demandada . Sistemas de zonificacin:

18 C

25 C

20 C

Cuadro comparativo correspondiente a un ejemplo de vivienda de 497 m2 en Granada

Combustible usado Lea Hueso aceituna Plets de madera

Rendimiento global instalacin 60% 70% 80%

Poder calorfico Inferior seco kWh/kg 4,07 5,00 5,81

Humedad tpica 20% 20% 8%

Precio del combustible /t 90 72 150

Caso 1: Se considera zonificacin pero no se contempla el horario de utilizacin de las habitaciones

Demanda de energa final kWh/ao 36.487 36.487 36.487

Consumo de combustible 18.678 13.031 8.527

Coste de adquisicin combustible /ao 1.681 938 1.279

Caso 2: Se considera zonificacin y se contempla el horario de utilizacin de las habitaciones



Coste de adquisicin combustible /ao 1.042 581 793

Caso 3: No se considera zonificacin



Coste de adquisicin combustible /ao 2.186 1.220 1.664

Demanda de energa para calefaccin y ACS:

Mtodos de clculo adecuados: Mtodo bin frente a mtodo grados - da

Uso de datos meteorolgicos y de consumos de ACS fiables

Influencia en el diseo de la instalacin de biomasa

Rendimiento de la instalacin y consumo de biomasa:

1q)11

(

f

rc

s

M

Caldera con limpieza

automtica de los tubos

de intercambio de calor

Caldera sin limpieza automtica de los tubos de

intercambio de calor

0,98 Correctamente atendida Poco atendida

0,97 0,96

Caldera excelentemente

aislada 0,02

Caldera correctamente aislada 0,03

Caldera mal aislada 0,04

Valores del factor de ensuciamiento y prdidas


El objetivo de la instalacin renovable en un edificio ser:

Satisfacer la demanda de bienestar trmico e higiene de los usuarios del edificio mediante un

uso racional de la energa atendiendo a consideraciones tanto econmicas como de

proteccin del medio ambiente.

Opciones renovables para producir energa trmica en un

edificio:

Instalacin solar apoyada con energas convencionales

Instalacin de biomasa

Instalacin de biomasa apoyada con energas convencionales

Instalacin mixta solar biomasa

Demanda de calor en edificio

Demanda de agua caliente sanitaria

Demanda de climatizacin

Sistema de encendido o produccin de calor desconectable rpidamente:

Si en cualquier caso de buen o de mal funcionamiento (p.e. fallos de energa) la

generacin de calor puede interrumpirse con una rapidez que impida cualquier estado

de funcionamiento peligroso tanto en el lado agua como en el lado fuego (combustin).

Por estado de funcionamiento peligroso debe entenderse cualquier elevacin de la

temperatura del agua de la caldera por encima de 110 C o cualquier formacin de mezclas

gases-aire explosivas en la cmara de combustin y/o en los conductos o pasos de humos.

Sistema de encendido o produccin de calor desconectable parcialmente:

Sistema en el que una parte importante de la generacin de calor se puede interrumpir

brevemente accionando los dispositivios de control y de seguridad sin provocar un estado

de funcionamiento peligroso en el lado del fuego (cmara de combustin).

Potencia til residual:

Porcin remanente de potencia til que se sigue transmitiendo desde los producto de la

combustin hacia el lado del agua despus de desconectar la generacin de calor.

Acumulador:

Depsito que almacena un exceso de energa (debido a la diferencia entre la potencia

til de la caldera y la potencia real disipada por el sistema de calefaccin).

Rendimiento de un equipo generador de calor UNE 303-5

ecombustibl de calorfico Consumo

equipo elpor aportada til Potenciaequipo del oRendimient

Mtodo directo:

En el mtodo directo, el rendimiento de la caldera se determina por la frmula:

Consumo o gasto calorfico: Cantidad de energa por unidad de tiempo aportada por

el combustible a la cmara de combustin de la caldera,

expresada en funcin del PCI

Mtodo indirecto:

En el mtodo indirecto, el rendimiento de la caldera se determina por la frmula:

BSUA qqqq1

Aq

Uq

Sq

Bq

Prdida debida al calor sensible de los gases de la combustin

Prdida debida a la combustin incompleta

Prdida debida a la radiacin, a la conveccin y a la conduccin

Prdida debida al combustible inquemado en las cenizas

Valores relativos

referidos al gasto

calorfico

Ejemplo:

Piscina climatizada en Cazorla (Jan)

)Q

Q 0,3-(1 Q T 15

min

HNB SPV

donde

VSP Volumen del depsito de inercia (l)

QN Potencia til nominal especificada por el fabricante (kW)

TB Autonoma (h)

QH Carga de calefaccin o necesidades trmicas del edificio (kW)

Qmin Potencia til mnima especificada por el fabricante (kW)

La norma indica que en el caso de calderas mixtas o multicombustibles, el clculo del

volumen de acumulacin, se basar en el tipo de combustible que requiera mayor tanque

de acumulacin, y que si el volumen calculado es inferior a 300 l, se puede prescindir de

dicho sistema por entenderse no necesario.

Autonoma o perodo de combustin en calderas de carga manual o no desconectables

rpidamente,

tiempo necesario para quemar la carga mxima de combustible hasta que

retorna al nivel del lecho de brasas.

En general, por autonoma (perodo de combustin) se entiende la duracin de la

combustin a la potencia til nominal.

Evacuacin del exceso de calor mediante un depsito o tanque de acumulacin:

Ejemplo

La carga trmica calculada para una vivienda es 15 kW.

Se ha instalado una caldera de lea cuya potencia til nominal es 20 kW y la potencia

til mnima declarada por el fabricante es 10 kW. De igual forma, en la documentacin

tcnica de la caldera, el fabricante expresa que a la potencia til nominal la autonoma

o tiempo de combustin es 5 horas (el combustible de ensayo, haya, coincide con nuestro

combustible de diseo).

Basndonos en estos datos podemos calcular el volumen del depsito de inercia

requerido por la norma UNE-EN 303-5.

l 825 )10

15 0,3 - (1 20 5 15 SPV

Este es el valor del volumen de acumulacin mnimo. Una buena eleccin sera un

acumulador trmico de 1.000 litros.

La incorporacin de un depsito de inercia a un sistema de generacin de calor

desconectable rpidamente est justificado por el aumento del rendimiento medio

estacional que se puede conseguir si se dimensiona de una manera adecuada.

Antecedentes








Calderas y quemadores de carga automtica de plets

Almacenamiento y transporte de los plets hasta la caldera



Menor volumen almacn

Apto para usos domsticos

Inconvenientes:

Se deshacen con la humedad

Mayor precio (por el transporte)

Faltan canales comerciales

Pellets de madera

Ventajas:

Alto poder calorfico

Mayor densidad energtica

Mayor rendimiento calderas


Hogares abiertos

Efecto visual en la estancia

Slo calefacta una habitacin

Pequeas potencias: 1 a 3 kW

Combustible: lea o briquetas

Rendimientos muy bajos: 20%

No es un sistema de calefaccin

adecuado

Hogares cerrados

Efecto visual en la estancia

Puede calefactar toda la casa

Medianas potencias: 5 a 30 kW

Combustible: lea o briquetas

Rendimientos aceptables: 80%

Puede ser un sistema de calefaccin

adecuado y adems producir ACS

Hogares cerrados como sistemas de generacin

de calor centralizados

Para producir ACS

necesitan caldera de

apoyo

Distribucin del calor:

Por aire: Conductos

Por agua: Radiadores

Suelo radiante

Convectores Hogares de fuego continuo:

Autonoma de combustin de ms de 10 horas

Consumo de lea, entre 25 y 40 kg/da

Dos o tres cargas / 24 horas

Ecomonoblocco 66 de Palazzetti

Dimensiones en cm 74,4 x 58,5 x 160 (altura)

Potencia calorfica total (cedida) kW 12,8 kW

Potencia calorfica cedida al aire kW 4,9 kW

Rendimiento certificado 76 %

Toma de aire exterior 15 cm

Electroventilador (opcional) m3/h 900 con 80 W y 4 velocidades

Peso 187 kg

Cantidad de lea aconsejada 3 a 5 kg/h

Material del hogar 75 kg de hierro fundido con 8

mm de espesor de las chapas

Sistema de regulacin Regulacin manual del tiro

Termostato ambiente

Sistema de combustin Doble combustin

Extras

Sistema de encendido

automtico

Encendido remoto GSM

Precio de equipo 2.520

Precio instalacin con distribucin a

5 habitaciones y revestimiento

sencillo 6.500

Monoblocco Termopalex 78 de Palazzetti

Dimensiones en cm 85 x 52 x 161 (altura)

Potencia calorfica total (cedida) 34,8 kW

Potencia calorfica cedida al agua 23,4 kW

Rendimiento certificado 78 %

Toma de aire exterior 15 cm

Peso 237 kg

Cantidad de lea aconsejada 3 a 9 kg/h

Material del hogar 75 kg de hierro fundido con 8 mm

de espesor de las chapas

Sistema de regulacin Regulacin manual del tiro

Termostato ambiente

Sistema de combustin Doble combustin

Extras

Sistema de encendido

automtico

Encendido remoto GSM

Precio de equipo 2.920

Precio instalacin con 6 uds de

radiador y revestimiento sencillo 7.400

Hogar para la produccin de agua

caliente para calefaccin y

preparacin de ACS

1 Cuerpo de la caldera

(tubos de intercambio del calor)

2 Sistemas de seguridad

3 Puerta de vidrio cermico

(800 C)

4 Hogar de fundicin

(utilizable para cocinar)

5 Sistema de regulacin del tiro

7 Sistema de elevacin de la puerta

Pequeos equipos de combustin de plets

Equipos insertables a plets:

Equipos que slo pueden quemar plets

Equipos que pueden quemar leos/briquetas o plets

Segn la manera de cargar los plets:

Carga mediante tolva

Carga superior con o sin extraccin del equipo

Carga frontal

Fluido Trmico generado:

Aire caliente

1

1 Multifire 70 de generacin de aire de Palazzetti

Carga automtica y combustin a lea o plets

Hogar en hierro fundido con doble combustin provisto de depsito para plet

Medidas: 74 x 66 x 116 cm Peso: 220 kg Precio tarifa 2.005: 3.860

2 Pellbox de generacin de aire de Edilkamin


Carga frontal de plets sin tener que extraer el hogar

Funcionamiento automtico o manual

Evacuacin de gases combustin con tubo de humos tradicional

Programador de funcionamiento (encendido y apagado)

Mando a distancia y panel sinptico

Datos Tcnicos especificados por el fabricante

Potencia mn/mx 3,6 / 7,2 kW

Rendimiento 80 %

Capacidad depsito de plets 23 kg

Consumo de plets mn/mx 0,9 / 1,8 kg/h

1. Frontal de fundicin 2. Puerta de cristal cermico

3. Bocas para carga de plets 4. Embudo y paleta para carga del plet

5. Alojamiento del embudo y paleta para la carga de plet

6. Alojamiento de la tarjeta electrnica extraible

7. Temporizador 8. Salida del aire de calefaccin 9. Cajn de cenizas

10. Maneta de apertura del cajn de cenizas 11. Panel sinptico

Autonoma mnima

de funcionamiento:

12,8 horas

3

ECO Aire Insert de Ecoforest

Carga automtica y combustin a plets

Carga frontal-superior de plets sin tener que extraer el hogar

Potencia 13,5 kW

Rendimiento especificado fabricante 90%

Capacidad de la tolva 32 kg de plets (dos sacos)

Plets de 6 mm

Consumo horario de plets (mn. / mx.): 0,9 / 2,5 kg/h

Autonoma de funcionamiento (mn. / mx.): 35 / 13 h

4 ECOTHERM INSERT de thermorossi

Funcionamiento a cmara estanca

Sistema de doble combustin controlada con recuperacin

de humos

Potencia 3 a 10 kW

Ventilacin forzada a 10 velocidades (5 niveles de potencia)

Rendimiento especificado fabricante hasta 86%

Capacidad de la tolva 22 kg de plets

Consumo elctrico Watt (mn. / mx.): 65 / 130 W

Consumo horario de plets (mn. / mx.): 0,7 / 2,2 kg/h

Autonoma de funcionamiento (mn. / mx.): 27 / 8,5 h

Telecomando, programador semanal, modem GSM

Medidas: 72,5 x 59 x 59 cm Peso: 155 kg Precio tarifa 2.005: 2.690

Hogares a plets:

Equipos que slo pueden quemar plets

Equipos que pueden quemar leos/briquetas o plets

Segn la manera de cargar los plets:

Carga mediante tolva

Fluido Trmico generado:

Aire caliente Agua caliente

1

2 1

2

Nuevo Multifire 45 de generacin de aire de Palazzetti


Hogar en hierro fundido con doble combustin

Encendido automtico, programable, con brasero giratorio autolimpiable

Nuevo Multifire 45 de generacin de agua de Palazzetti


Funciona como una caldera

Hogar en hierro fundido con doble combustin

Encendido automtico, programable, con brasero giratorio autolimpiable

Provisto de bomba circuladora, vlvulas de seguridad y vlvula de descarga trmica con serpentn

Medidas: 74 x 66 x 116 cm Peso: 220 kg Precio tarifa 2.005: 3.860

Ejemplo:

Estufa de pellets

13,5 kW

Crdoba

Precio: 2.225

Ayuda: 1.322

Estufas

Efecto visual del fuego

Generacin aire caliente o

agua caliente. Radiacin

Lea, briquetas o pellets

Elevados rendimientos:

cerca del 90% si pellets

Distancias de seguridad

Estufa de plet para generacin de aire caliente

1 Depsito de plet

2 Tornillo de alimentacin del plet

3 Entrada aire primario

4 Ventilador de aire de calefaccin

5 Toberas impulsin del aire caliente

6 Ventilador tiro forzado

7 Quemador de plets desmontable

8 Vidrio cermico resistente y autolimpiable

10 y 11 Aire secundario y limpieza vidrio

Principales funciones que incorporan las modernas estufas o insertables de plets

Humidificador: Ayuda a mejorar la calidad del ambiente a acondicionar

Mandos a distancia: Encender y apagar el equipo o gestionar todas las funciones del panel sinptico

Mando a distancia con panel sinptico (en los modelos ms sofisticados)

Panel sinptico: Para el manejo de todas las funciones de la estufa y su programacin

Programador de funcionamiento horario: Programa el encendido y apagado del equipo

Encendido a distancia mediante un telfono mvil o bien control, diagnosis y reparacin del equipo

Funcionamiento manual o automtico del equipo

Sistema de control con temperatura de consigna y/o autoregulacin completa de la combustin: La

estufa mide el consumo de combustible, la temperatura de los gases de la combustin y regula la

combustin

La estufa se puede autochequear para detectar posibles anomalas en su funcionamiento

Sistemas de autolimpieza del crisol (no excluye su limpieza manual ordinaria con la estufa fra)

Sistemas de anclajes y colgadores ocultables

Nota: Se han utilizado los iconos que incorpora Edilkamin en su catlogo comercial

Estufa de plets Edilkamin con evacuacin forzada de gases de la combustin

1. Depsito de combustible (plet)

2. Tornillo sinfn de carga de plet hacia el hogar

3. Motoreductor

4. Crisol de combustin

5. Resistencia elctrica

6. Conducto de salida de gases de la combustin (8 cm de dimetro)

7. Ventilador aire caliente

8. Rejilla de impulsin del aire caliente

9. Panel sinptico

Estufa de plets Edilkamin con evacuacin natural de gases de la combustin

1. Depsito de combustible (plet)

2. Hogar de combustin

3. Cargador de plets

4. Crisol de combustin

5. Base de fuego y crisol de fundicin extraible con maneta

6. Conducto de salida de gases de la combustin tradicional (13 cm de dimetro)

7. Ventilador aire caliente

8. Rejilla de impulsin del aire caliente

9. Panel sinptico

El diseo: Un valor aadido a las estufas de plets

Antecedentes













Sistemas de calefaccin central ubicados en sala de calderas separada

y que pueden cubrir toda la demanda de energa trmica del edificio

Tipos de generadores

de calor

Calderas de

carga manual Calderas de

carga automtica

Calderas

de lea

Calderas de pellets,

astillas, hueso, etc

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

Jahr

CO

(m

g/N

m3

) Calderas eficientes para combustin de biomasa slida

40

50

60

70

80

90

100

80 82 84 86 88 90 92 94 96 98

Year

Th

erm

al

Eff

icie

nc

y (

%)

Contaminacin

ambiental

Rendimiento

proceso

Condiciones

variables

La tecnologa desarrollada para el control

de la combustin de biomasa se basa en:

Calderas certificadas por Organismos

de Control Oficiales

UNE EN 303-5 Calderas especiales para

combustibles slidos, de carga manual y

automtica hasta 300 kW

Resultados pblicos: www.blt.bmlf.gv.at

ao

ao

Sin lmite de potencia

Queman cbles. granulares

Carga manual o automtica

Potencias limitadas a 150 kW

Seguridades adicionales

Carga manual

Calderas de lea o mixtas:

Tipos de calderas para generacin de agua caliente en edificios


Slo queman plets

Carga manual o automtica

Calderas de astillas:

Calderas de plets:

Calderas de carga manual del combustible:

Calderas de lea:

Se instalan en sala de calderas separadas

Funcionan con lea o con briquetas


Sistemas de seguridad adicionales

Encendido automtico de la caldera

Conveniencia de instalar un depsito inercial

Existen calderas mixtas carga manual/autom.

Tapa de carga

Regulacin

caldera

Placa de bypass de gases

Ventilador de tiro de aspiracin

con regulacin lambda

Cmara de carga de

acero inoxidable

Encendido

automtico

Vaciado

de cenizas Almacn de biomasa

Calderas de carga manual de combustibles granulados:

Calderas de carga manual para quemar

astillas, hueso de aceituna, cscara de

almendra, etc

Ms econmicas que las de alimentacin

automtica

Menor comodidad de uso

Menor autonoma

Calderas de carga manual para

quemar plets

Ms compactas

Menores potencias (hasta 50 kW)

Mayor rendimiento

Calderas de carga automtica del combustible:

Partes de la instalacin: Caractersticas de la instalacin:

Depsito de almacenamiento Instalacin totalmente automtica

Sistema de alimentacin Energticamente eficiente

Calderas de biomasa alto rendimiento Instalacin segura y fiable

Sistemas de seguridad Respetuosa con el medio ambiente

Sistemas de regulacin y control Integrada en el edificio y limpia

Almacn de

biomasa

Sala de calderas

Calderas clsicas para combustin de biomasa slida

Caldera TCN-H de agua caliente de Vulcano Sadeca

Aplicaciones de calefaccin, ACS y usos industriales

Calderas horizontales, cilndricas, con envolvente de acero inoxidable

Idneas para combustibles limpios (plets de madera, hueso de aceituna, etc)

Hogar en depresin

Desde 112 kW hasta 2.326 kW

Pueden llevar tambin un quemador auxiliar de gas o gasleo (y de fuel en aplicaciones

industriales) por si no existe seguridad en la disponibilidad del combustible slido

Caldera TCN SUPER de agua caliente de Vulcano Sadeca

Aplicaciones de

calefaccin, ACS

y usos industriales

Calderas verticales,

cilndricas, con

envolvente de acero

inoxidable

Idneas para

combustibles no

limpios (orujillo)

Hogar en depresin

Desde 58 kW hasta

1.744 kW

Altos intervalos entre

paradas para limpieza

Precio calderas clsicas biomasa

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

58 116

233

349

465

581

698

814

1.16

3

1.39

5

1.62

8

Potencia kW

Eu

ros

Precio quemador slidos especial

Precio caldera biomasa

Precio total con quemador slido especial

Calderas para biomasas limpias vs calderas para biomasas no limpias

Versatilidad y fiabilidad de funcionamiento

Mayor precio por kW:

Calderas comb. limpio 87 kW 213 /kW 1.628 kW 35 /kW

Calderas comb. No limpio 87 kW 204 /kW 1.628 kW 32 /kW

Necesidad de incorporar un quemador de slidos especial para asegurar emisiones de

CO inferiores a 1.440 ppmv

Nuevas calderas de astillas o combustibles granulares

Alimentacin automtica

Depsito intermedio

Recogida, compactacin y almacenamiento de ceniza

Sistema de limpieza automtica

Caldera pirotubular de agua caliente con haz de tubos verticales

Cpula para conseguir el

efecto de llama envolvente

Boquillas de aportacin aire

secundario

Dirigidas para aumentar la

turbulencia

Zona de combustin grande

para mejorar la combustin

Aportacin aire primario

Sistema de alimentacin inferior

mediante tornillo sifn

El tornillo est revestido de

carburo de tungsteno y

montado sobre cojinetes dobles

Ajuste de la relacin combustible comburente para cada condicin de funcionamiento

Sistema de regulacin de

la entrada de combustible

Sistema de seguridad mediante

vlvula de descarga de agua

Encendido automtico mediante

inyeccin de aire caliente y resistencia elctrica

Ventilador de aire primario con ajuste

electrnico del rgimen de funcionamiento

Ventilador de aire secundario con

ajuste electrnico del rgimen

Sistema de regulacin mediante PLC

Controla el funcionamiento de los ventiladores y la cantidad de biomasa

Optimiza energticamente el funcionamiento de la caldera

Adapta la produccin de calor a la demanda en cada momento

Posibilidad de control remoto

Aislamiento de lana de

vidrio

Minimiza las prdidas por

conveccin / radiacin con

el exterior

Sistemas de seguridad independientes

que funcionan incluso sin suministro

elctrico

Compuerta de cierre estanco

Depsito de agua para el

rociador de extincin de

emergencia

Soluciones al problema de las cenizas

Posible problema de Clinkering

segn qu biomasa

Solucin al problema:

Parrilla giratoria

Evita la acumulacin de la ceniza en la

parrilla. No se obtaculiza aire primario

(control velocidad de la combustin)

Tornillo

especial para

provocar el

giro de la

parrilla

Posible problema de Fouling

segn qu biomasa


Limpieza automtica de

los tubos de intercambio

Su funcionamiento se programa

segn el tipo de biomasa y el

funcionamiento de la caldera

Optimiza el rendimiento

Posible problema de Slagging

segn qu biomasa


La cpula dirige la ceniza hacia abajo

Adems la cpula acorta la llama y ayuda

a la creacin de turbulencia

Funcionamiento del quemador

Suministro de aire

Exceso de aire no superior al 40% siempre que permita

la combustin completa de la materia combustible

Proporcin adecuada entre aire primario y secundario

La velocidad de la combustin depende del tiro de la caldera. El hogar se

mantiene en ligera depresin -0,01 mbar. Tiro compensado

Factor tiempo

Los gases deben permanecer > 0,5 seg en la zona de

combustin (reaccin de oxidacin de CO es lenta)

Margen de regulacin adecuado a la variacin en las necesidades de calor

El margen tpico de regulacin en biomasa es de 1:3

Buena estabilidad de funcionamiento dentro del margen de regulacin

La llama se mantiene cuando la caldera trabaja en su rango

de funcionamiento

Efecto envolvente conseguido por la cpula. Se consigue lo siguiente:

La recirculacin de los gases hace que no se llegue a 1.200 C de temperatura de la llama

A temperaturas de 1.200 C Se disocia el (Reaccin endotrmica)

Aumenta la formacin de

2CO

XNO

Aumenta la turbulencia y hace que se acorte la llama

Se consigue La llama ideal :

Una llama corta e intensa

Conseguida con:

Altas velocidades + turbulencia

Llamas largas y suaves son el resultado de:

Mezcla incompleta + velocidades bajas

BIOMASA

AIRE

Control de la combustin mediante sonda lambda

En el caso de la combustin estricta y perfecta el contenido

de O2 en los humos es nulo

Las proporciones en tanto por uno en volumen de O2 y CO

presentes en los gases de la combustin estn relacionados

con el exceso de aire mediante la relacin siguiente:

(O2) = 0,5 (CO) + 0,21 (e -1) Vao/Vg

CONTROLADORES

DE LA MEZCLA

CALDERA

DE

BIOMASA

GASES PRODUCTO

DE LA

COMBUSTIN

UNIDAD DE REGULACIN

DE LA COMBUSTIN

SONDA

LAMBDA

Aislamiento de lana de

vidrio

Minimiza las prdidas por

conveccin / radiacin con

el exterior

Sistemas de seguridad independientes

que funcionan incluso sin suministro

elctrico

Compuerta de cierre estanco

Depsito de agua para el

rociador de extincin de

emergencia

Calderas de carga automtica de combustible granular: Astillas, hueso, etc

Agitador para la

alimentacin

Tornillo para la

alimentacin


Depsito de almacenamiento Tornillo de alimentacin

Agitador para la

alimentacin

Tornillo para la

alimentacin


Depsito de almacenamiento Tornillo de alimentacin

Agitador para la

alimentacin

Depsito de almacenamiento para calderas de biomasa granular:

El depsito de combustible puede tener forma circular, cuadrada o rectangular y

situarse al mismo nivel de la sala de la caldera, por debajo o por encima.

Ejemplos de construccin:

Sistema de vaciado del depsito de

biomasa mediante:

Suelo deslizante

Para biomasas que no

sean homogneas

Posibilidad de depsitos

alargados

Diferentes configuraciones

(vistas en planta)

Llenado del depsito de biomasa granular:

Llenado del depsito mediante

camin con volquete

Lugar accesible para el camin

Depsito en planta stano

Integracin de la boca de descarga

en el edificio

Llenado del depsito mediante bombeo de biomasa granular: hueso, astilla, etc

Ejemplo: Instalacin de biomasa en un Colegio de primaria en Austria

Llenado del depsito de astillas de madera por gravedad

Accesos al depsito de biomasa y

a la antesala de calderas


Quemadores de plets de alimentacin inferior

Ventaja:

Es fcil determinar y controlar el nivel de plets en el hogar de combustin

Inconvenientes:

El plets entra en contacto directo con la zona de fuego. Esto supone un riesgo de incendio del depsito de alimentacin

El tornillo puede compactar e incluso destruir los plets

Pueden darse condiciones no homogneas en el lecho de combustin, que puede hacer que parte de los plets lleguen a la zona de cenizas sin quemar

Se crea un recalentamiento de la zona de combustin, al estar siempre llena

Quemadores de plets de carga lateral o de retorta

Ventaja:

Se utiliza un sistema de encendido que tiene una velocidad de respuesta mayor cuando se producen cambios en el control

Inconvenientes:

El plets entra en contacto directo con la zona de fuego. Esto supone un riesgo de incendio del depsito de alimentacin

El tornillo puede compactar e incluso destruir los plets

Caen ms cenizas sin quemar que con otros tipos de alimentacin del quemador

Quemadores de plets de alimentacin superior

Ventajas:

El plets no entra en contacto directo con la zona de fuego. Esto evita el riesgo de incendio en el

depsito de alimentacin

El tornillo no compacta ni incluso daa los plets

La forma de carga de los plets permite un lecho de combustin homogneo y no compactado, con lo que

se reduce la produccin de cenizas

Inconveniente:

No es fcil determinar y controlar el nivel de plets en el hogar de

combustin

Calderas de carga automtica de plets

Tornillo de

alimentacin

en ngulo

Extraccin mediante

tornillo y alimentacin

con bomba

mx. 25 m

Alimentacin mediante

agitador y tornillo sinfn

Ejemplo:

Vivienda austriaca a la que da

servicio una instalacin de plet

con caldera de 20 kW


Posibilidades para el almacenamiento de los plets

Silos metlicos o de material sinttico

Habitculo del edificio anexo o no a la sala de calderas

Tolvas integradas o no en el edificio

Depsitos enterrados

Sistemas de extraccin y trasporte a la caldera

Extraccin con tornillo sinfn

Extraccin mediante agitador y tornillo sinfn

Extraccin a vaco mediante sistema neumtico

Extraccin mediante gravedad desde silo y transporte neumtico o con tornillo

Extraccin mediante suelo deslizante y cinta trasportadora o tornillo sinfn

Llenado del depsito de plets:

El combustible se alimenta al

depsito por el vaco creado por

la bomba del camin de suministro

Boquillas de llenado

Silo de plets de material

sinttico y estructura acero

Tejido permeable al aire

pero no deja pasar polvo

Descarga de los plets

Utilizacin de camin cisterna

Mxima longitud manguera: 30 m

Descarga rpida, limpia y silenciosa

Diferentes configuraciones

Calderas depsito de combustible

Silo material

sinttico

Silo exterior

enterrado

El caso ms comn:

Un

caso

difcil

Caldera

junto a silo

Caldera

separada

de silo

Silo

exterior

edificio

Depsito de plets enterrado en el

exterior del edificio

No hay suficiente espacio interior

El depsito puede ser de hormign

o plstico

Sistema con aspiracin y

depsito intermedio Sistema con depsito

Sistema directo de extraccin

con tornillo

Sistema directo de extraccin

con bomba

Espacio vaco

Tornillo de extraccin

Tablero de madera

30

h

0,5 m

b

Seccin de

un almacn

de plets

Boquillas de carga

El volumen de plets almacenado se obtiene como:

donde l es la longitud, que se elegir segn la autonoma deseada o posible

Es recomendable que la anchura b est entre 2 y 3 m

l),b),h(b(V 15050 2

Diagrama de flujo para la eleccin del sistema de almacenamiento:

Se trata de un edificio con bajo

consumo energtico o bioclimtico?

Si

No

Tolva de alimentacin

integrada en la caldera

Hay posibilidad de almacenamiento de

pellets en el interior de la casa?

No

Foso Subterrneo

exterior

Si

Extraccin desde silo

con tornillo sinfn

Extraccin a vaco

desde un silo

Extraccin a vaco

desde un depsito

Extracc. con tornillo

desde un depsito

Existe ya un almacn de pellets o hay posibilidad de construirlo?

Si

Si

Si

No No

Est el almacn de pellets junto a la caldera?

No

Est el almacn junto a la sala de calderas?

Ejemplo: Instalacin mixta solar-biomasa con carga neumtica de plets

Quemador de plets integrado

en depsito de acumulacin de

un sistema solar

Potencia mxima 15 kW

Potencia mnima 4,9 kW

Rendimiento a carga mx. 96%

Rendimiento a carga mn. 97,5%

Volumen depsito agua 800 l

Volumen depsito pellets 60 l

Regulacin con microprocesador

y sonda lambda

Encendido mediante varilla

incandescente de 260 W

Regulacin con sonda exterior

Diseo moderno

Precio: 14.500 + accesorios

Depsito de plets

Turbina de aspiracin

del plets

Sinfn de carga

de plets 100 W

Cuerpo de caldera

de acero inoxidable

Parrilla de

combustin

Sonda lambda

Registro de aire secundario

con motor de ajuste

Conducto de

aire primario

Cenicero y puerta

Varilla incandescente

Pantalla del

sistema de

regulacin

Motor del ventilador

de tiro (regulacin

de la combustin)

Intercambiador

de calor con limpieza

automtica

Quemadores de plets

Sistema de evacuacin de los gases de la combustin

El correcto diseo de la chimenea es crtico para el buen

funcionamiento de la instalacin.

Es clave conseguir el tiro adecuado.

El tiro puede ser:

Natural

Forzado

Un tiro correcto depende de varios aspectos:

Seccin y altura de la chimenea

Material de la chimenea

Aislamiento y estanqueidad de la chimenea

Capacidad de adaptarse a las variables condiciones

exteriores

Recorrido y piezas especiales usadas

Condiciones de combustin estables: De diseo

Tiro forzado

Regulador de tiro

Se deben evitar los codos a 90

Retirada automtica

de las cenizas

OBJETIVO:

Que las instalaciones de biomasa sean totalmente equiparables a las instalaciones convencionales

en cuanto a

fiabilidad,

seguridad y

comodidad

Algunos elementos de calidad en las instalaciones:

Sistema de control

para optimizar la

combustin

Encendido

automtico

Limpieza

automtica

de caldera

Tecnologa de combustin de biomasa madura DISEO EXTERIOR

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