La biomasa es, en definitiva, un tipo de energía renovable que se basa en la combustión de la materia orgánica procedente de residuos agrícolas, forestales o de industrias agroforestales, lo que implica una reducción de los costes energéticos y económicos.
El calor producido por las calderas de biomasa se utiliza principalmente para satisfacer las demandas de calefacción, climatización y agua caliente sanitaria, pero puede utilizarse para otras aplicaciones como procesos industriales.
El uso de la biomasa presenta diferentes ventajas frente al uso de las calderas convencionales, como ser una fuente de energía inagotable y no contaminante, disminuir la dependencia hacia los combustibles fósiles y los problemas derivados de su uso, ayudar a la limpieza de los montes facilitando y economizando la manera de desprenderse de la poda, incentivar el uso de los residuos de determinadas industrias, como la maderera o la agrícola (cáscaras de frutos secos, huesos de aceituna...), generar menores emisiones que los combustibles fósiles y fomentar la creación de puestos de trabajo. Además, tiene un coste muy inferior al de la energía convencional, por lo que genera unos ahorros importantes, y existe una tecnología muy avanzada, con garantía de funcionamiento, alto rendimiento, fiabilidad y una gran seguridad.
Funcionamiento de una caldera de biomasa
Si tomamos como ejemplo una caldera de biomasa y analizamos su funcionamiento, nos daremos cuenta de que el fabricante no ha dejado nada a la improvisación, sino que todo su funcionamiento está perfectamente diseñado y optimizado para obtener los mejores resultados, con el mayor ahorro y la máxima seguridad.
Así, por ejemplo, tomemos el modelo Powerfire de KWB, que puede alcanzar hasta 300 kW de potencia, con un rendimiento que ronda el 93% y que utilice un sistema de alimentación de combustible automático desde el silo de almacenamiento, compuesto por un tornillo sinfín y un agitador de lamas de acero. El agitador gira dentro del silo y empuja la biomasa hasta hacerla caer en el canal en el que está alojado el tornillo sinfín. Una vez en dicho canal, la biomasa se transporta por el tornillo sinfín hasta un depósito intermedio desde el cual se alimentará directamente al quemador de la caldera mediante un tornillo sinfín de menor capacidad, adecuado a las necesidades de combustible en el plato.
El sistema de combustión está formado por una parrilla giratoria. El combustible se desplaza describiendo una trayectoria circular, realizándose la combustión de forma progresiva. Se trata de un sistema de combustión exclusivo de KWB, que facilita la correcta distribución del combustible en la parrilla asegurando la formación óptima de un lecho de brasas estacionario y unas condiciones de gasificación óptimas.
El encendido de la caldera es totalmente automático. En función de si existen brasas remanentes o no, se introduce aire frío o aire previamente calentado haciéndolo pasar por una resistencia eléctrica.
La combustión primaria, en la que el carbón del combustible se combina con oxígeno, formando principalmente CO, se produce en una parrilla giratoria. La entrada de aire de combustión primaria se produce a través de ventiladores con regulador de velocidad situados debajo de la parrilla giratoria. Ésta cuenta con un sistema especial de distribución de aire, que gracias al movimiento giratorio de la parrilla asegura un suministro de aire progresivo y escalonado. La progresiva entrada de aire permite una adaptación óptima de la cantidad de aire suministrado y de la velocidad de gasificación del combustible en la parrilla.
La combustión secundaria, en la que el CO producido en la combustión primaria se combina con más moléculas de oxígeno para formar CO2, se realiza en una cámara con efecto ciclón, en la que se consiguen los tres factores necesarios para la combustión completa: oxígeno, temperatura y tiempo de residencia. En esta cámara se produce, gracias a las toberas de introducción de aire secundario con un diseño exclusivo, un flujo rotativo de los gases para que se produzca una mezcla perfecta, así como un efecto ciclón. Este efecto ciclón asegura además una mínima emisión de partículas, ya que parte de éstas se depositan antes de pasar por el intercambiador de calor.
El intercambiador de calor está compuesto por un haz de tubos vertical con turbuladores de alta eficiencia. Estos turbuladores cumplen la doble función de facilitar un elevado intercambio de calor debido a la turbulencia creada al paso de los gases; así como permiten la limpieza de los gases de salida. Los turbuladores están conectados a un sistema automático de limpieza de la ceniza, lo que permite mantener la eficiencia al máximo en todo momento. Finalmente un tornillo sinfín de extracción de la ceniza retirará toda la ceniza del sistema, que luego será compactada en un contenedor externo.
La caldera cuenta con numerosos sistemas de seguridad integrados. En cuanto al sistema de seguridad anti-incendio, éste comprende varios niveles independientes unos de otros: unas células fotoeléctricas que regulan la introducción de combustible a la cámara de combustión, un depósito de agua para extinción de emergencia en caso de aumento de temperatura en el canal de alimentación y una compuerta de cierre estanca que se cerraría incluso en caso de corte eléctrico para impedir el retroceso de la llama hacia el silo de combustible.
La caldera cuenta además con un sistema de regulación de la depresión en la cámara de combustión, así como una sonda lambda que mide la cantidad de oxígeno en los gases de salida. En función de la concentración de oxígeno medida regula, mediante un sistema proporcional integral derivativo, la introducción tanto de combustible como de aire secundario.
El sistema de regulación de la caldera KWB, con microprocesador KWB Comfort 3, modula la potencia de la caldera automáticamente desde el estado de disposición hasta el de plena carga. Este sistema de regulación garantiza unas condiciones óptimas de combustión, pocas emisiones y la máxima rentabilidad.
La instalación puede incorporar el programa Confort Visio de KWB para la monitorización y telegestión de la caldera, que permite gestionarla mediante un control remoto a través de un ordenador.
La sala de calderas y el silo de combustible
Las salas de calderas difieren poco de una sala para calderas convencionales, con los aislamientos y las salidas de humos adecuadas. Los silos si que marcan la diferencia, ya que la biomasa ocupa un mayor volumen que los combustibles fósiles. Así se hace necesaria la construcción de silos adecuados y de fácil acceso para facilitar las cargas de combustible. Hay diversos sistemas, pero en silos de acceso más complejo es frecuente utilizar mangueras de llenado, que se conectan directamente desde los camiones que transportan el combustible. Y también es habitual utilizar silos enterrados o a nivel inferior que permiten el llenado desde una compuerta superior.
El uso de tornillos sinfín para la alimentación de las calderas puede permitir también que el silo esté situado a cierta distancia de la sala de calderas y resolver dicho tramo mediante un mayor número de metros de tornillo sinfín y transportar la biomasa por su canal hasta la caldera o un depósito intermedio. Otros modelos de caldera, tanto de KWB como de otros fabricantes, permiten cubrir estas distancias mediante sistemas de alimentación neumática.
También es posible utilizar silos de lona u otros sistemas adaptados, si la construcción de silos de hormigón no es posible o no hay espacio para ello.
La inversión y el ahorro en biomasa
La inversión inicial en calderas de biomasa puede ser superior a la instalación de una caldera convencional (esto sin tener en cuenta las normativas que obligan al uso de algún sistema renovable en nuevas instalaciones y que hacen encarecer una instalación de caldera convencional con, por ejemplo, sistemas solares complementarios). En cualquier caso, el ahorro que supone utilizar un combustible más barato hace que la inversión se amortice en un corto período de tiempo. Por ejemplo, para una caldera de biomasa de 300 kW, la inversión total para caldera e instalación puede llegar a 130.000€. Pero la diferencia de precio entre los dos combustibles hace que el gasto en éste se reduzca a menos de la mitad pudiendo llegar con determinadas biomasas, como las astillas, a un ahorro de un 70-80%. Así, el gasto anual de gasoil para una caldera de 300 kW sería aproximadamente de 45.000€, mientras que si se consume biomasa el gasto se reduce a 11.000€ anuales (ahorro del 75%). En este caso vemos que en un año se ahorrarían unos 34.000€, quedando amortizada la instalación en menos de 4 años (teniendo en cuenta que el precio del gasoil permanecerá estable, cosa bastante improbable). En 20 años la instalación tendrá un ahorro total de más de 500.000 € en la factura de calefacción.
Fuente: HC Ingeniería y Biomasa
