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Observatorio Industrial del Sector de Fabricantes de Bienes de Equipo

ANÁLISIS TECNOLÓGICO DE BIENES DE

EQUIPO RELACIONADOS CON LA EFICIENCIA

ENERGÉTICA EN LA INDUSTRIA Y LOS

SERVICIOS

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Índice

1. OBJETIVO DEL ESTUDIO ......................................................................................... 162

2. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 163

2.1. Efi ciencia energética ................................................................................................. 163

2.2. ¿Qué es una caldera? ............................................................................................... 163

2.3. Usos de las calderas ................................................................................................. 165

2.3.1. Calderas para generación de energía en plantas Térmicas . .......................... 165

2.3.2. Calderas en plantas industriales ................................................................... 166

2.3.3. Calderas para cogeneración .......................................................................... 168

2.3.4. Urbanas y de uso doméstico. Para calefacción y Agua caliente ................... 169

2.4. Efi ciencia térmica de la combustión en las calderas ................................................ 169

3. SITUACIÓN ACTUAL ................................................................................................. 171

3.1. Patentes ..................................................................................................................... 171

3.1.1. Estrategia de búsqueda ................................................................................. 171

3.1.2. Situación general en cuanto a patentes ......................................................... 174

3.2. Fabricantes que más patentan vs. Líderes del mercado ........................................... 176

3.3. Publicaciones científi cas .......................................................................................... 178

3.4. Eventos .................................................................................................................... 179

4. NECESIDADES DE I+D Y TENDENCIAS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ...................................................................................... 181

4.1. Recuperadores de calor ............................................................................................ 184

4.2. Calderas de condensación ........................................................................................ 185

4.3. Economizadores ....................................................................................................... 185

4.4. Precalentadores ........................................................................................................ 187

4.5. Calderas de biomasa ................................................................................................ 189

4.5.1. Quemador de parrillas .................................................................................. 191

4.5.2. Tecnología de lecho fl uidizado ..................................................................... 193

4.5.3. Comparación de tecnologías, quemador de parrillas y lecho fl uidizado ............................................................................................ 198

4.5.4. Quemador ciclónico ..................................................................................... 199

4.5.5. Quemador de tornillo sinfín o crisol ............................................................ 201

4.5.6. Mercado de las plantas de producción energética Mediante biomasa ........................................................................................ 201

4.6. Otras tecnologías ..................................................................................................... 206


161

4.6.1. Tecnología de hogar controlado ................................................................... 206

4.7. Documentos bref sobre las mejores técnicas Disponibles (mtd) ............................. 207

5. RANÁLISIS DEL SECTOR EN ESPAÑA EN CUANTO A ASPECTOS TECNOLÓGICOS ......................................................................................................... 209

5.1. Actividad de las empresas encuestadas .................................................................... 209

5.2. Competitividad de las empresas .............................................................................. 212

5.3. Actividades relacionadas con la efi ciencia energética ............................................. 215

6. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 219

7. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 221

8. ANEXO I – TIPOS Y PARTES DE CALDERAS ....................................................... 224

8.1. Tipologías de calderas ............................................................................................. 224

8.1.1. Según la presión de trabajo: ......................................................................... 224

8.1.2. Según combustible: ...................................................................................... 224

8.1.3. Según sus materiales .................................................................................... 225

8.1.4. Según su generación: .................................................................................... 225

8.1.5. Según la circulación del agua y los gases calientes en la zona de tubos de las calderas ..................................................................................... 226

8.2. Partes de una caldera ............................................................................................... 230

8.2.1. Hogar-cámara de combustión ....................................................................... 230

8.2.2. Intercambiador (gases-agua) ........................................................................ 231

8.2.3. Circuito de aire comburente ......................................................................... 232

8.2.4. Circuito de gases .......................................................................................... 232

8.2.5. Calderín o tambor de vapor .......................................................................... 232

8.2.6. Sobrecalentadores ......................................................................................... 232

8.2.7. Equipos de recuperación de calor: economizadores y Calentadores de aire ..................................................................................... 233

8.2.8. Sistema de regulación y control ................................................................... 233

9. ANEXO II: IMPLICACIÓN NORMATIVA ............................................................... 235

9.1. Legislación referente a la fabricación de equipos .................................................... 235

9.1.1. Directiva de equipos a presión 97/23/ce ....................................................... 235

9.2. Legislación referente al control de las emisiones y el Diseño ecológico en el sector energético e industrial ........................................................................... 237

9.3. Normas UNE ........................................................................................................... 238

10. ANEXO III: ENCUESTA TIPO ................................................................................. 262

11. ANEXO IV: BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ........................................................ 267


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1. OBJETIVO DEL ESTUDIO

La Federación Española de Centros Tecnológicos (FEDIT) en el marco de sus actividades para el Observatorio Industrial de Fabricantes de Bienes de Equipo, ha realizado el presente trabajo, que trata el análisis tecnológico de bienes de equipo relacionados con la eficiencia energética.

Como objetivo del trabajo se ha abordado el estudio de las calderas industriales.

Esta elección se ha tomado teniendo en cuenta la elevada presencia que estos equipamientos tienen en cualquier tipo de industria (alimentación, papelera, caucho, química, textil, etc.), así como los condicionantes que se exponen a continuación:

Considerando que el sector Industrial es el responsable del 31% del consumo de energía en España, y que dentro de los procesos productivos del sector industrial, las calderas juegan un importante papel como consumidor de energía, el desarrollo de medidas de eficiencia energética en este tipo de equipamientos es sumamente importante. De hecho, según datos del Departamento de Energía de Estados Unidos, el 35% de la energía consumida en la industria se consume en sistemas de generación de vapor. Sin embargo, aproximadamente el 20% de esta energía se pierde debido a ineficiencias en las instalaciones.

El objetivo principal del estudio ha sido el llegar a una serie de conclusiones de carácter tecnológico en general y en materia de eficiencia energética que ayuden a las empresas del sector a potenciar su oferta tecnológica.

El trabajo ha abordado el estudio de la situación del sector en materia de I+D a nivel nacional e internacional, así como de las principales tendencias en materia de eficiencia energética. Con esta información se ha llevado a cabo un análisis que pusiera de manifiesto las principales Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades que se presentan para el sector de calderas industriales en cuanto a aspectos tecnológicos y de Eficiencia Energética.

Para apoyar toda esta información, también se ha realizado un análisis teórico sobre los tipos de calderas existentes y sus partes integrantes, así como un análisis de las normas y normativas aplicables al sector.


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2. INTRODUCCIÓN

2.1. EFICIENCIA ENERGÉTICA

La eficiencia energética está relacionada con la cantidad de producto que se obtiene de un proceso por unidad de energía y se define como el conjunto de actividades encaminadas a reducir (u optimizar) el consumo de energía en términos unitarios, manteniendo el nivel de los servicios prestados. Según lo anterior un proceso puede compararse con otro, en materia de eficiencia, comparando índices de consumo.

La eficiencia energética se puede medir en una parte de una máquina, en la máquina completa, en el proceso que tiene esa máquina o en el conjunto de procesos integrados y depende de tres variables que se discutirán a continuación:

La eficiencia propia de la máquina: una máquina tiene una capacidad de conversión asociada con la transformación de la energía.

El consumible energético: En este caso la eficiencia final del proceso energético depende del tipo de consumible, es el caso de procesos térmicos como la cocción de alimentos, donde la eficiencia cambiará si se usa electricidad o gas combustible.

El hábito o costumbre: En el caso de industrias este término se conoce y se confunde con el protocolo de utilización, manual, norma etc., y en general no es más que la forma en que se interpreta como debe utilizarse un equipo o proceso. Es común que en la industria se tengan, de forma consciente o inconsciente, procesos ineficientes. Esto responde a que no es habitual realizar análisis en la búsqueda de mecanismos para operar de forma eficiente, desde el punto de vista energético de las plantas.

2.2. ¿QUÉ ES UNA CALDERA?

A simples rasgos, una caldera es un intercambiador de calor en el que la energía se aporta generalmente por un proceso de combustión. El diagrama básico de una caldera podría representarse como se muestra en la Figura 1.

En esta figura se pueden diferenciar dos sistemas distintos. El primero sería el sistema agua-vapor. En él, el agua que se introduce en la caldera es convertida en vapor, que sale de la caldera al recibir el calor necesario mediante la transferencia de calor a través del metal de los tubos. El segundo sistema es el de combustible-aire-gases que es el que proporcionará el calor que se transmite al agua.

En este sistema, el aire y el combustible se mezclan y queman en el hogar. El hogar suele estar formado por paredes de tubos con un fluido que recibe el calor radiante de la llama y es por tanto donde se produce la máxima transferencia de calor.

Los gases de combustión, como resultante de esta pérdida de calor, se enfrían y abandonan el hogar pasando a la zona de recuperación de calor formada por tubos de vapor en donde la llama ya no se ve y el calor se transmite por convección.


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Figura 1: Diagrama básico del funcionamiento de una caldera. Fuente: http://www.instrumentacionycontrol.net

El calor aportado al fluido, que se vaporiza o no, se transporta a un consumidor, en el que se cede esa energía. Esta energía resultante puede utilizarse para la generación de calor o para la generación de movimiento. En el gráfico siguiente se muestra un diagrama de los usos de la energía producida por la combustión.

Figura 2: Diagrama de usos de la energía producida por la combustión en una caldera Fuente: Ahorro y uso racional de la energía de combustión. http://www.tecnimiralles.com

En la siguiente figura se observa un corte esquemático de una caldera para mostrar los elementos que la componen. A grandes rasgos, el quemador crea la llama en el hogar para transmitir el calor al fluido que se encuentra en el intercambiador. Y a su vez, los humos se expulsan por la chimenea.

Para mayor detalle sobre las partes de que consta una caldera y los tipos de calderas existentes, consultar anexo I.


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Figura 3: Esquema caldera Fuente: http://www.empresaeficiente.com

2.3. USOS DE LAS CALDERAS

Teniendo en cuenta la aplicación a la que van destinadas las calderas, éstas se clasifican en cuatro grupos principales:

Calderas para generación de energía

Calderas para plantas industriales

Calderas para cogeneración

Calderas urbanas o de uso doméstico

Entre estos tipos de calderas haremos más hincapié en las industriales y de cogeneración ya que son las que están directamente relacionadas con la finalidad del presente estudio.

2.3.1. CALDERAS PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA EN PLANTAS TÉRMICAS

En España, el 50% de la electricidad se genera a base de combustibles fósiles utilizados en plantas o centrales termoeléctricas, las cuales consumen gas natural, fuel y carbón. El 21% proviene de las energías renovables, el 19% de la energía nuclear, y casi el 10% de la cogeneración.

La mayoría de las plantas generadoras de electricidad queman combustibles fósiles para producir calor y vapor de agua en una caldera. Una central térmica clásica se compone de dos elementos esenciales: la caldera y la turbina. Es decir, la energía mecánica que se necesita para mover la turbina se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en la caldera.

El vapor generado tiene una gran presión y se hace llegar a las turbinas para que en su expansión sea capaz de mover los álabes de las mismas. La turbina está conectada a un generador y cuando éste gira, convierte el movimiento giratorio en electricidad.


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Después de que el vapor pase a través de la turbina, es llevado a una torre de enfriamiento, donde se condensa y se convierte nuevamente en agua líquida para ser utilizada otra vez en la caldera y repetir el proceso indefinidamente.

2.3.2. CALDERAS EN PLANTAS INDUSTRIALES

Muchas industrias tienen calderas de diferentes tipos dependiendo del tamaño y de sus necesidades, siendo una instalación esencial en las plantas de producción.

Las calderas de las plantas industriales son diferentes a las de las centrales térmicas principalmente por tres razones:

El diseño

El tamaño de las calderas

Por los usos que va a tener el vapor generado

Diseño

Las calderas industriales utilizan diferentes sistemas y diseños dependiendo del tipo de combustible, de la aplicación del vapor o agua caliente producida y del volumen y capacidad de las plantas. Se construyen en un amplio campo de tamaños, presiones y temperaturas, desde las de vapor saturado a 1,2 bar y 103ºC hasta 125 bar y 538ºC para plantas generadoras de electricidad.

Los parámetros que especifican las calderas industriales son:

Presión y Temperatura de vapor

Flujo de vapor

Temperatura y calidad del agua de alimentación

Capacidad de reserva y número de unidades

Las calderas industriales suelen distinguirse también por:

Los métodos de transmisión de calor (acuotubulares, pirotubulares)

Sistemas de combustión empleados y tipos de hogares, quemadores y forma de alimentación del combustible

Tipo de combustibles y sus propiedades

Características de las cenizas

Límites de emisiones medioambientales SO2, NOx, partículas sólidas y otras

Tamaño

Las calderas industriales son mucho más pequeñas que las de una central térmica. Una caldera típica de una central térmica produce unas 2000 T de vapor por hora mientras que una caldera industrial media produce entre 5 y 500 T de vapor/h. También se clasifican por el consumo de combustible en millones de Btu por hora (MMBtu/hr). Un Btu es aproximadamente 0,3 W.h


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Es útil relacionar el tamaño de una caldera con la potencia eléctrica que genera. Una caldera típica que consuma 100MMBtu/hr genera unos 10 MW de electricidad.

Un factor importante es la temperatura y presión que se quiere para el agua caliente o vapor. En este aspecto se pueden clasificar las calderas en 3 grupos:

Las instalaciones para agua caliente (usadas para empresas de servicios de alimentación, hospitales y calefacción de edificios) son las más pequeñas. Trabajan con temperaturas de agua caliente inferiores a 120ºC y presiones inferiores a 17 bar.

Las calderas industriales de baja presión de vapor <100 MMBtu/hr, se encuentran en las pequeñas empresas o como calderas auxiliares en plantas mayores. Este tipo de pequeñas calderas industriales producen vapor saturado a temperaturas de 175ºC a 205ºC y presiones entre 8,6 bar y 17 bar.

Las grandes empresas como las refinerías, plantas químicas, papeleras, metalúrgicas utilizan calderas de alta presión de vapor, superior a 205 bar y temperaturas por encima de los 370ºC, con consumos mayores a 100 MMBtu/hr.

Usos del vapor y agua caliente generados

Las aplicaciones de las calderas industriales se centran en:

Generación de vapor

Agua sobrecalentada

Vapor presurizado

Las calderas industriales suministran vapor para más de una aplicación, no sólo para generar electricidad como las centrales térmicas. Incluso en una misma industria pueden existir diferentes aplicaciones para el vapor generado por la caldera dependiendo de la actividad industrial.

Por otra parte, la demanda de vapor también varía mucho más que en una central térmica (por ejemplo en invierno que en verano). Incluso pueden no operar constantemente.

Las aplicaciones de las calderas de vapor son muy numerosas, y su empleo en los diferentes sectores industriales es muy extendido. Cada tipo de industria requiere una caldera y por tanto cambian los diseños según las aplicaciones y necesidades, entre las que destacamos:

Calderas de vapor para papeleras e industria del cartón: secaderos, engomadoras, calandras

Para Refinerías: columnas de destilación, cracking

Metalurgia y Siderurgia (acerías): túneles de secado, líneas de lavado y desengrasado

Plantas químicas detergentes y jabones: secaderos, autoclaves, atomización

Plantas de betunes y asfaltos: calentamiento, vaporizadores, secaderos

Alimentación, conserveras, agricultura, invernaderos


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Textil, pieles, lavanderías y tintorerías industriales: baños de tintes,

secados, producción de agua caliente

Madera y muebles: secaderos de chapa, tablones, hornos de vaporización, líneas de barnizado, cabinas de pintura, hornos de tratamientos superficiales

Corcho: calderas para cocción, secados y acabados superficiales, granulados y aglomerados

Caucho: hornos de cocción, autoclaves

Industria cerámica y ladrillos: hornos de secado, procesos de colaje

Conserveras: autoclaves, aparatos de cocción, producción de vapor

2.3.3. CALDERAS PARA COGENERACIÓN

Se define la cogeneración como la producción y aprovechamiento conjunto de energía eléctrica (o energía mecánica) y energía térmica (vapor o agua caliente) partiendo de un único combustible. Este aprovechamiento simultáneo de electricidad y calor conlleva un rendimiento global más elevado, y es lo que la distingue de la generación eléctrica convencional.

La cogeneración es un sistema alternativo, de alta eficiencia energética, que permite reducir de forma importante la factura energética de ciertas empresas, sin alterar su proceso productivo.

La cogeneración es una fuente de energía con gran potencial en España y se ha introducido en numerosas aplicaciones industriales, sobre todo en grandes empresas.

En España existen unas 900 instalaciones de cogeneración que producen unos 6000Mw y se prevé alcanzar los 9000Mw en 2020.

En los últimos años se va extendiendo el uso de la cogeneración a numerosas empresas industriales y se vienen instalando sistemas de microcogeneración, es decir la cogeneración de menos de 50 Kw

Hay 4 tipos de sistemas de cogeneración dependiendo de las aplicaciones:

Para pequeñas plantas, utilizadas principalmente en usos domésticos de agua caliente y calefacción, se basan en motores de combustión.

Para grandes instalaciones asociados a la producción de vapor y aplicado a las industrias, usando principalmente turbinas de gas o vapor.

Para grandes instalaciones asociadas a centrales de energía o incitadoras que recuperen el calor y lo destinen a usos domésticos de barrios o ciudades.

Sistemas de cogeneración asociados a calderas con energía renovable, utilizados en todo tipo de industrias y usos domésticos.

Existe una gran heterogeneidad de calderas de plantas de cogeneración, debido a que tienden a adaptarse a las necesidades del cliente.


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2.3.4. URBANAS Y DE USO DOMÉSTICO. PARA

CALEFACCIÓN Y AGUA CALIENTE

Son calderas de pequeña potencia. En general se usan para calentamiento de agua en:

Hospitales y hoteles

Edificios comerciales

Edificios de oficinas y viviendas

2.4. EFICIENCIA TÉRMICA DE LA COMBUSTIÓN EN LAS CALDERAS

La eficiencia total de las calderas se contabiliza mediante la relación entre la energía bruta que sale sobre la que entra y viene dada por lo completa y eficiente que sea la reacción Oxígeno-Carbono.

Esta eficiencia disminuye con el aumento de O2 necesario para la combustión completa. También disminuye si los combustibles no se queman por completo. Además, el contenido de CO en los gases, significa una combustión ineficiente.

A continuación se muestra un balance típico de energía en una caldera, donde se observan los porcentajes de pérdidas y el porcentaje de energía producido en función de la energía entregada por el combustible, estos porcentajes variarían en función del combustible utilizado y el tipo de caldera empleada:

Figura 4: balance energético de una caldera Fuente: Ahorro y uso racional de la energía en la industria dirigido a las “Mipymes”

Se considera que una caldera es eficiente si convierte toda la energía química del combustible en energía calorífica y la transfiere al fluido. En la práctica, este hecho no se cumple. Las desviaciones que impiden la combustión completa del combustible, así como la transferencia total del calor, se agrupan como pérdidas. Por lo tanto, es necesario que estas pérdidas se reduzcan para conseguir una mayor eficiencia en la caldera.


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Las pérdidas más importantes se agrupan en la siguiente tabla:

SITUACIÓN Y/O FOCO DE PÉRDIDA

REPERCUSIONES SOLUCIONES

Alta temperatura de los gases de escape.

Cada 20-22ºC sobre la temperatura óptima del flujo de gases, significa una pérdida de energía del 1%. Las pérdidas por los humos que salen por la chimenea son del orden del 5% al 15% según el caso.

Para aprovechar el calor se pueden instalar recuperadores de calor o economizadores.

Inquemados del combustible.

Rebaja la eficiencia de combustión.

Ajustar los porcentajes de combustible y oxígenos necesarios para una combustión completa. La combustión en lecho fluidizado ayuda a reducir la pérdida de combustible sin quemar.

Elevado porcentaje de O2 en los gases, producto de un alto exceso de aire.

Cada 1% de Oxígeno (equivalente a 5% de exceso de aire) en los humos es indicativo de una pérdida de energía de 0,5%

Procurar la mejor combustión, manteniendo los quemadores bien ajustados para una relación perfecta del aire/combustible, con el exceso de aire apenas necesario, y una medición frecuente de gases de la combustión, especialmente el % de O2.

Mantener buen sello en toda la caldera para evitar las infiltraciones de aire, que aumenten el exceso de éste.

Baja calidad del vapor por arrastre de agua.

Aparición de daños durante el funcionamiento de las calderas.

Hacer un buen tratamiento del agua de alimentación, un control frecuente del agua y purgas regulares ya que con los arrastres e incrustaciones se presentan pérdidas de calor.

Excesivo caudal de purgas o purgas muy continuas.

Pérdidas de calor. Analizar los sistemas de tratamiento de agua, para poder reducir la purga continua. Recuperar el calor de la purga continua.

Paradas frecuentes por averías.

Reducción de la eficiencia debido a las pérdidas de calor.

Mantener buena limpieza en las superficies de los tubos, interna y externamente. Realizar una observación periódica de estos. Evitar sobredimensionamiento de la caldera para evitar demasiados arranques y paradas.

Entrada de agua de alimentación fría a la caldera.

Mayor consumo energético.

Sistema de precalentamiento del agua antes de la entrada. Recuperara condensados para retornarlos a la caldera: se ahorra calor y químicos de tratamiento de agua.

Fugas de vapor, falta de estanqueidad.

Pérdidas de calor, entradas parásitas de aire o fugas de humos (con el peligro de los escapes de CO).

Detectar y corregir.

Condensaciones en los humos.

Formación de ácido sulfúrico.

Impedir que las temperaturas de entrada de los fluidos a los economizadores o recuperadores descienda por debajo del punto de rocío del anhídrido sulfúrico de los humos (aprox. 130ºC).

Tabla 1: Focos de pérdida energética en las calderas

Fuente: Elaboración propia


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3. SITUACIÓN ACTUAL

Con la finalidad de conocer el estado del arte actual en el ámbito de las calderas a nivel internacional, se ha realizado un análisis de diferentes variables, como son:

Patentes

Identificación de los líderes de mercado

Publicaciones científicas

Eventos

3.1. PATENTES

3.1.1. ESTRATEGIA DE BÚSQUEDA

Para identificar tanto las patentes como publicaciones científicas más relevantes del sector de las calderas, se han utilizado como fuentes las bases de datos de patentes (Derwent Innovation Index; Web of Knowledge) y de publicaciones (Web of Science; Web of Knowledge). Siempre que haya sido posible, se ha hecho especial hincapié en el aspecto de eficiencia energética de las calderas, que es el objetivo del presente proyecto.

Para la búsqueda de patentes relacionadas con las calderas, los códigos CIP (Clasificación Internacional de Patentes) que se han utilizado en las búsquedas son los que se indican en la Tabla 1:

La Clasificación Internacional de Patentes es un sistema jerárquico de símbolos que sirve para clasificar las patentes y los modelos de utilidad con arreglo a los distintos sectores de la tecnología a los que pertenecen.

SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA

F22

PRODUCCION DE VAPOR (aparatos químicos o físicos para la producción de gas B01J; producción química de gas, p. ej. bajo presión, Sección C; eliminación de los productos o residuos de la combustión, p. ej. limpieza de tubos de calderas contaminadas por la combustión, F23J; elaboración de productos de combustión a alta presión o a gran velocidad F23R; aparatos calentadores de agua para otro fin que el producir vapor F24H, F28; limpieza de superficies internas o externas de los conductos de transferencia de calor, p. ej. de los tubos de agua de las calderas, F28G)

F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION

F24

CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION (protección de las plantas por calentamiento en jardines, huertos o bosques A01G 13/06; hornos y aparatos de panadería A21B; dispositivos para cocinar con excepción de hornillas A47J; forjado B21J , B21K; especialmente adaptados para vehículo, véanse las subclases apropiadas de B60-B64; aparatos de combustión en general F23; secado F26B; hornos en general F27; elementos y disposiciones de la calefacción eléctrica H05B)

F28

INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor C09K 5/00; disposiciones o montaje de intercambiadores de calor en acondicionamiento de aire, humidificación de aire o ventilación F24F 13/30)

Tabla 2: Códigos CIP utilizados en el estudio


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En las búsquedas de patentes, además de utilizar los códigos CIP, también se han utilizado algunas palabras clave como “boiler” y “energy efficiency”.

Códigos CIP con mayor número de patentes

Dentro de las familias F22, F23, F24 y F28, los siguientes códigos son los que mayor número de patentes acumulan:

F22B-037/00

Partes constitutivas o detalles de las calderas de vapor (dispositivos para la ventilación F16K 24/00 ; purgadores del agua de condensación o aparatos similares F16T; construcción de las paredes de los tubos de los hogares incluidos en los hogares de las calderas F23M 5/00 )

F22B-001/00

Métodos de producción de vapor caracterizados por la forma de producirse el calor (utilización del calor solar F24J 2/00; medios de refrigeración por camisa exterior de agua, aceite, etc. u otros en los cuales se produce vapor que sirve para refrigerar otros aparatos, véanse las subclases correspondientes a tales aparatos).

F22B-001/18

Métodos de producción de vapor caracterizados por la forma de producirse el calor (utilización del calor solar F24J 2/00; medios de refrigeración por camisa exterior de agua, aceite, etc. u otros en los cuales se produce vapor que sirve para refrigerar otros aparatos, siendo el portador del calor un gas caliente, p. ej. gases residuales como los de escape de los motores de combustión interna (utilización del calor perdido en las máquinas motrices de combustión, en general, F02).

F22B-001/28

Métodos de producción de vapor caracterizados por la forma de producirse el calor (utilización del calor solar F24J 2/00; medios de refrigeración por camisa exterior de agua, aceite, etc. u otros en los cuales se produce vapor que sirve para refrigerar otros aparatos, véanse las subclases correspondientes a tales aparatos) en calderas calentadas eléctricamente.

F22B-035/00

Sistemas de control para calderas de vapor (control o regulación de las instalaciones de centrales de vapor F01K 7/00; para regular la alimentación de agua F22D; para controlar la temperatura de sobrecalentamiento F22G 5/00; control de combustión F23).

Tabla 3: Códigos de la familia F22 con mayor número de patentes

F23G-005/00 Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o de combustibles de baja calidad

F23J-015/00 Colocación de dispositivos para el tratamiento de humos y vapores (para los dispositivos en sí, y los métodos de tratamiento de humos y vapores, véanse las subclases apropiadas para los tratamientos, p. ej. B01D 53/00)

F23N-005/24 Sistemas contra el desarrollo de condiciones anormales o indeseables, es decir, dispositivos de seguridad F23N 5/02-F23N 5/18 tienen prioridad)

F23G-005/44 Partes constitutivas; Accesorios



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F24F-011/02 Disposición o montaje de los dispositivos de control o de seguridad

F24F-01/00 Unidades de habitación para aire acondicionado, p. ej. recibiendo el aire primario de una unidad central

F24F-013/00 Detalles comunes o relativos al acondicionamiento del aire, a la humidificación del aire, a la ventilación o a la utilización de corrientes de aire como pantallas

F24J-002/00

Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar ( destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 25/00, H01L 31/00; dispositivos semiconductores provistos de una matriz de células solares que utilizan energía térmica H01L 31/058; generadores en los que la radiación luminosa es directamente convertida en energía eléctrica H02N 6/00)

F24F-005/00 Sistemas o aparatos de acondicionamiento de aire no cubiertos por F24F 1/00 ó F24F 3/00


F28D-015/02

Aparatos cambiadores de calor en los cuales el agente intermediario de transferencia térmica está en tubos cerrados que pasan por, o a través de, las paredes de las canalizaciones en los cuales el agente se condensa y se evapora, p. ej. tubos térmicos

F28F-013/00 Dispositivos para modificar la transferencia del calor, p. ej. aumento, disminución F28F 1/00-F28F 11/00 tienen prioridad)

F28D-001/04

Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones solamente para uno de los medios intercambiadores de calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización, y siendo el otro medio intercambiador de calor una gran masa de fluido, p. ej. radiadores domésticos o de motores de automóviles (F28D 5/00 tiene prioridad) con canalizaciones tubulares

F28F-001/10 Elementos tubulares o sus conjuntos con medios para aumentar la superficie de transferencia de calor, p. ej. con aletas, con salientes, con ahuecamientos ( elementos rameados u ondulados F28F 1/06 , F28F 1/08)

F28D-009/00 Aparatos cambiadores de calor que tienen conjuntos fijos de canalizaciones en forma de placas o láminas para los dos medios que intercambian calor, estando cada uno de los medios en contacto con un lado de la pared de la canalización.



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3.1.2. SITUACIÓN GENERAL EN CUANTO A PATENTES

A continuación se muestra la evolución en la solicitud de patentes para el período 1990-2009, bajo los códigos IPC (F22, F23, F24 y F28).

Figura 5: Evolución solicitud de patentes en el ámbito de calderas (1990-2009) Fuente: Derwent Innovation Index y elaboración propia

La evolución creciente del número de patentes publicadas demuestra que, aunque se trata de un sector maduro, el campo de las calderas aún muestra una intensa actividad de I+D.

A continuación se ha realizado un gráfico en el que se detalla el número de patentes solicitadas por solicitantes de diversos países en el período 1990-2009. Analizando el gráfico se puede determinar qué países son más intensivos en cuanto a actividades de I+D en el campo de las calderas:


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Figura 7: Evolución de la publicación de patentes por países Fuente: Derwent Innovation Index y elaboración propia

Figura 6: Patentes solicitadas por solicitantes de diversos países (1990-2009) Fuente: Derwent Innovation Index y elaboración propia

Como se puede comprobar China es el país de procedencia de una gran parte de los solicitantes de patentes en los últimos 20 años. Esto demuestra la gran actividad de I+D que está realizando este país, frente a países como Alemania o Estados Unidos, que históricamente han sido los más intensivos en actividades de I+D en este campo.

Así mismo, se ha analizado cuáles son los países en los que tienen efecto todas estas patentes, es decir, en qué países, los solicitantes, protegen sus invenciones.


176

Figura 8: Evolución de la publicación de patentes por países Fuente: Derwent Innovation Index y elaboración propia

Como se puede comprobar, en los últimos treinta años, y bajo los códigos F22, F23, F24 o F28, Japón es el país dónde hay un mayor nivel de protección de invenciones relacionadas con las calderas, seguido por Estados Unidos, Alemania, China, España, Francia e Italia. El hecho de ser territorios dónde mayoritariamente se protegen las invenciones demuestra la importancia estratégica de estos países, como mercados para las empresas solicitantes de las patentes.

Cabe destacar que, en los últimos años, China ha experimentado un espectacular aumento en cuanto a solicitudes de patentes, pasando de 5.952 solicitudes en el período 1991-2000 a 54.829 solicitudes realizadas entre los años 2001 y 2009.

3.2. FABRICANTES QUE MÁS PATENTAN VS. LÍDERES DEL MERCADO

Realizando búsquedas de patentes bajo las palabras clave “Boiler” y “High Efficiency”, los solicitantes que disponen de más patentes son Babcock-Hitachi, Bong y Chen G.

Pese a estos datos, existe otra realidad que es la de los líderes del mercado, que no se muestran tan activos como los primeros en materia de propiedad industrial.


177

Según un estudio del grupo Baxi, los fabricantes que lideran el mercado de las calderas son los siguientes: Vaillant, BBT (Bosch Thermotechnik GmbH), Baxi, MTS, Riello, Ferroli, Viesmann, Immerfin, Caradon, Ariston, Zehnder, De Dietrich, etc.

Figura 9: Reparto del mercado de las calderas (2003) Fuente: Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EBPG)

Las marcas que comercializan estos líderes se resumen en la siguiente tabla:

EMPRESA MARCAS

Vaillant Vaillant, AWB, Bulex, Glow-Worm, Saunier Duval

BBT Bosch, Buderus, Nefit, ELM Leblanc, Geminox, Worcester

Baxi Baxi, Brötje, Chappée, Ideal Standard, Potterton

MTS MTS, Rendamax, Ariston, Chaffoteaux & Maury, Elco

Riello Riello, Beretta, Thermital

Ferroli Ferroli, Joannes, Rapido, Euroterm

Viesmann Viessmann, Tasso

Immerfin Hydrotherm

Caradon Ideal Stelrad

Tabla 7: Marcas comercializadas por los líderes de mercado Fuente: Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EBPG)

Así mismo, y dado que el presente estudio está focalizado en las calderas industriales, a continuación se muestra una tabla en la que se identifica si la actividad de dichas empresas está focalizada en calderas industriales, domésticas o ambas:


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EMPRESA TIPO CALDERAS

Industrial Doméstica

Vaillant X X

BBT X X

Baxi X

MTS X

Riello X X

Ferroli X X

Viesmann X X

Immerfin X

Caradon X

Tabla 8: Tipos de calderas comercializadas por los líderes de mercado Fuente: Elaboración propia

3.3. PUBLICACIONES CIENTÍFICAS

En cuanto a publicaciones científicas que contienen la palabra clave “Boiler” en el título, se ve una evolución ascendente desde el año 2003 (no se encuentran disponibles los datos del año 2002).

Figura 10: Evolución en la publicación de artículos Fuente: Bases de datos de publicaciones científicas (Web of Science) y elaboración

propia

Teniendo en cuenta la publicación de artículos por países, aquellos en que se han publicado más artículos relacionados con la temática de calderas son EE.UU., China, USSR, Canadá y Japón, sobrepasando el tercio de todas las publicaciones existentes hasta la actualidad.


179

NOMBRE FECHA DESCRIPCIÓN LUGAR WEB

8th Heat Treatment/Industrial Furnace Expo

10.08.2011 a 12.08.2011

Heat Treatment/Industrial Furnace Expo

Beijing, China

http://www.clocate.com/conference/The-8th-China-Beijing-International-Heat-Treatment-Industrial-Furnace-Expo-2011/11631/

INFUB 26.04.2011 a 29.04.2011

9th European Conference on Industrial Furnaces Exhibition

Estoril, Portugal

http://www.cenertec.pt/infub/

12th Guangzhou Heat Treatment, Industrial Furnaces Exhibition

23.06.2011 a 25.06.2011

International Heat Treatment, Industrial Furnaces Exhibition

Guangzhou, China

http://www.julang.com.cn/english/reculi/index.asp

Thermprocess 28.06.2011 a 02.07.2011

10th International Trade Fair and Symposium for Thermo Process Technology

Düsseldorf, Alemania

http://www.thermprocess-online.com/

Korea Metal Week 2011

28.09.2011 a 01.10.2011

International Foundry, Forging, Furnace and Thermal Processing Technology Exhibition for Korea

Gyeonggi-do, Corea

http://korea-metal.com/english/info02.asp

Figura 11: Distribución de las publicaciones por países Fuente: Bases de datos de publicaciones científicas (Web of Science) y elaboración propia

3.4. EVENTOS

En la siguiente tabla se recogen las ferias y conferencias más importantes relacionadas con el sector de las calderas, que tendrán lugar hasta el año 2013.


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M+M China 2012 09.05.2012 a 12.05.2012

12th International Foundry, Metal Forming, Industrial furnaces and Metallurgy Industry Expo

Beijing, China http://www.mm-china.com/index.php?scriptlet=CMS/Start&id=721&language=en

Thermotec 2013 Julio de 2013

6th International Exhibition on Industrial Furnace, Thermal Technology, Equipment and Material

Tokio, Japón http://www.mesago-messefrankfurt.com/thermotec/english/index.php

Tabla 9: Eventos relacionados con el sector de las calderas



181

4. NECESIDADES DE I+D Y TENDENCIAS EN MATERIA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA

Las necesidades de I+D en el sector de las calderas industriales se dirigen

fundamentalmente hacia aspectos de eficiencia energética y aspectos ecológicos como los que se listan a continuación:

Aumento del uso de materiales ecológicos

Utilización de energías renovables

Aumento de la reciclabilidad

Aumento de la seguridad

Reducción de ruidos y emisiones

Reducción de los precios

Según la European Heating Industry las demandas del mercado y las exigencias político-legislativas tienen como consecuencia una serie de necesidades que deben ser cubiertas por los equipos de calderas industriales. Estos son los que se detallan en el cuadro adjunto:

Figura 12: Demanda del mercado y exigencias político-legislativas Fuente: European Heating Industry

Si bien los anteriores aspectos son comunes a todas las calderas, en las siguientes tablas, se analizan las necesidades de I+D diferenciando por tipo de caldera, calderas acuotubulares y calderas pirotubulares. Las características de estos tipos de calderas están descritas en el Anexo I del presente informe.


182

COMBUSTIÓN EFICIENCIA DEL SISTEMA SENSORES/CONTROL INTEGRACIÓN DE SISTEMAS TRANSFERENCIA DE CALOR OTROS

Flexibilidad del combustible - Sólido - Líquido - Gas

Calderas de alta presión y altas temperaturas

Calderas automáticas con autodiagnóstico

Tecnologías híbridas (CHP)

Tubos sumergidos en un quemador incandescente para mejorar la transferencia del calor

Valoración económica del sistema integral

Integración de la tecnología de membranas para la separación del aire en la caldera

Revisión integral para comprobar que se están logrando los temas relacionados con la eficiencia

Sensores de muy bajo coste para la detección de emisiones O2, CO, NOx

Calderas más compactas Tratamientos intermetálicos y superficiales

Educación

Requerimientos/ especificaciones del combustible: - Necesidad de más combustible - Fluctuaciones (proveedores)

Cómo reducir la bajada de presión, requerimientos del combustible y requerimientos de presión

Sistemas de control inteligentes

Diseño modular de las calderas Mejora del aislamiento Nuevas tecnologías de fabricación

Preparación de combustibles para combustibles sólidos - Quital el agua (de la madera, hierba, etc.)

Extracción y uso del calor latente Reducir los costes de control/sensores (<10% del total del coste)

Bombas de calor/calderas híbridas utilizando la tecnología de absorción

Extender la transferencia de calor superficial

Menores emisiones con combustibles provenientes de la biomasa

Acumuladores de vapor para picos

Sensores y controles inteligentes (control activo)

Usar energías renovables para precalentar el agua de alimentación - Solar

Tecnologías para la auto-limpieza de los tubos de las calderas

Operaciones sin exceso o con bajo exceso de aire

Eficiencia de costes, generadores con pequeñas turbinas de vapor (microturbinas de vapor)

Combustión de combustibles sólidos

Combustión oxifuel con recuperación de CO2

Materiales para mayor flujo de calor (recubrimientos y otros materiales)

Calderas con 0 emisiones Almacenamiento de calor Interfaces mejorados para los operadores

Tendencia hacia calderas con menor impacto ecológico

Aplicación de la combustión de 2 fases con un estadio intermedio de refrigeración

Combustión superficial: enfoque hacia un mayor número de quemadores (más pequeños y mejor controlados) utilizando más superficie para la combustión

Sensorización de la combustión en tiempo real

Calderas flexibles Combustión catalítica dentro de los tubos

Pre-tratamiento del combustible (especialmente combustible sólido)

Tratamiento de aguas Fluidos térmicos, incluyendo diseños híbridos

Mejoras acústicas en la combustión

Reducción de ruidos

Alternativas a la cogeneración - Termo-fotovoltaico - Termoeléctrico - Ciclos Rankine orgánicos

Tabla 10: Necesidades de I+D en calderas acuotubulares Fuente: US Department of Energy

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183

COMBUSTIÓN CHP TRANSFERENCIA DE CALOR SENSORES/CONTROLES RECUPERACIÓN DEL

CALOR OTROS

Combustibles/fuentes de energía alternativos y tecnologías de combustión

Nuevas tecnologías de cogeneración: pequeñas turbinas de gas, etc.

Optimización de los tubos

Sensores/controles integrados entre las calderas y sistemas auxiliares, incorporando mecanismos de procesamiento más avanzados

Desarrollo de materiales asequibles para los intercambiadores de calor

Evaluación económica y análisis de coste del ciclo de vida para determinar la competitividad en costes y el impacto ecológico de los nuevos materiales y tecnología respecto a los actuales

Explorar el efecto de la temperatura del aire del calentador en la capacidad de los super-low NOx

Nuevas tecnologías para la generación de vapor

Sensores y controles para la reducción de las necesidades de testeo de emisiones y los costes asociados para los usuarios finales

Mejorar la eficiencia de los recuperadores de calor

Educación

Pre-tratamiento del combustible para reducir el exceso de aire requerido para la combustión de combustibles sólidos

Materiales más avanzados para la construcción que permitan: - Reducción de la presión trasera - Extensión de la superficie de transferencia de calor - Mejoras en el aislamiento

Sensores y controles en red para la monitorización en tiempo real del proceso y con un sistema de retroalimentación que permite la aplicación de acciones correctivas sin la presencia de un operario

Integración de componentes en todo el sistema de generación de vapor

Acciones para la mejora los efectos acústicos en la cámara de combustión

Control mejorado de las variables de recuperación de calor

Tabla 11: Necesidades de I+D en calderas pirotubulares

Fuente: US Department of Energy

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184

La necesidad de reducir el consumo de energía y, consecuentemente, las

emisiones de contaminantes, ha llevado a los fabricantes a la búsqueda de equipos cada vez más eficientes. En este sentido, los esfuerzos van encaminados a la reducción de consumo de combustibles y la recuperación del calor residual, a través de la creación de nuevos equipos. Los dispositivos que se basan en este principio y que se instalan en los procesos industriales para aumentar los rendimientos de la instalación, son los siguientes: recuperadores de calor, calderas de condensación, economizadores y precalentadores.

A continuación se realiza un análisis de cada uno de estos elementos.

4.1. RECUPERADORES DE CALOR

Un recuperador de calor absorbe una parte importante de la energía calorífica de los gases generados en la combustión de un combustible sólido, líquido o gaseoso. La energía calorífica absorbida es transmitida a otro fluido, la mayoría de las veces el aire de combustión para el propio proceso, y el ahorro de combustible es tan considerable que el recuperador se amortiza en pocos meses, consiguiendo además una reducción drástica de emisiones de gases invernadero.

Para ver qué evolución se ha llevado a cabo en el tema de publicación de patentes referentes a la recuperación de calor se ha realizado una búsqueda en la base de datos de patentes Esp@cenet con las palabras clave “heat recovery” y los códigos F22 or F23 or f24 or F28, en un periodo de 1990 a 2010. Los resultados, 4329 patentes, se recogen en la siguiente tabla.

Figura 13: Evolución en la publicación de patentes sobre recuperación de calor Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

Como se observa en el gráfico, las patentes de este tipo de sistemas han ido

creciendo a lo largo de las dos últimas décadas, lo que muestra un creciente interés

por esta tecnología de aprovechamiento del calor de los gases de las calderas.


185

4.2. CALDERAS DE CONDENSACIÓN

Las calderas de condensación aprovechan el calor que se desprende de la condensación del agua en forma de vapor contenido en los humos, para hacer un precalentamiento del agua de retorno a la caldera.

Con una caldera clásica de tipo atmosférico, una parte del calor latente es evacuado por los humos, lo que implica una temperatura muy elevada de los productos de combustión. La utilización de una caldera de condensación permite recuperar una parte importante de ese calor latente para el precalentamiento del fluido de retorno, y además, esta recuperación de energía reduce la temperatura de los gases de combustión limitando así las emisiones de gases contaminantes.

En este caso, la estrategia utilizada para la búsqueda de patentes de calderas de condensación ha sido el uso de las palabras clave “condensing boilers” y los códigos F22 or F23 or f24 or F28 en el periodo de tiempo 1990 a 2010.

Figura 14: Evolución en la publicación de patentes sobre calderas de condensación Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

Se obtuvo un resultado de 913 patentes distribuidas en el tiempo como se muestra en el gráfico. Como en el caso anterior, se muestra una evolución positiva en la publicación de patentes de este tipo de calderas, no obstante el número de patentes es mucho menor que en el caso anterior.

4.3. ECONOMIZADORES

Consiste en un conjunto de tubos de agua expuestos a los gases tras la zona de

recuperación de calor, con el propósito de calentar el agua de alimentación y

aprovechar al máximo el calor de los gases de la combustión antes de abandonar la

caldera.


186

Figura 15: Esquema de una caldera con economizador Fuente: http://www.instrumentacionycontrol.net/es/curso-control-de-calderas/132-cap-11-

introduccion-al-control-de-calderas.html

Las ventajas que ofrece la instalación de un equipo de estas características son las siguientes:

Incremento de la eficiencia térmica de la caldera.

Disminución del consumo de la caldera, consiguiendo un ahorro de combustible.

Reducción del caudal y la temperatura de emisión de los gases de combustión a la atmósfera.

Disminución del diferencial térmico entre el agua de alimentación y la del interior de la caldera, reduciendo el estrés térmico en los componentes de la caldera y estabilizando la presión de funcionamiento de la misma.

Para mostrar el número de patentes publicadas sobre esta tecnología, se ha realizado una búsqueda con la palabra clave “economizer” y los códigos F22 or F23 or F24 or F28, en un periodo de 1990 a 2010.

Los resultados obtenidos fueron 1009 patentes, los años de publicación de las cuales se muestran en el gráfico siguiente.


187

Figura 16: Evolución en la publicación de patentes sobre economizadores Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

En este caso, la evolución es más irregular ya que se muestran picos bien diferenciados para los años 1999, 2002, 2004 y 2008, por lo que en los últimos años se muestra un mayor volúmen de patentes, con lo que se podría considerar una evolución positiva.

4.4. PRECALENTADORES

Este sistema aprovecha los gases de salida para elevar la temperatura del aire de entrada, tal y como se muestra en la siguiente figura. En este caso se debe considerar que dichos gases pueden tener limitada su mínima temperatura si en su composición está presente el azufre.

Figura 17: Esquema de una caldera con precalentador de aire Fuente: http://www.instrumentacionycontrol.net/es/curso-control-de-calderas/132-cap-11-

introduccion-al-control-de-calderas.html


188

En este caso la estrategia de búsqueda de patentes ha sido la palabra clave

“preheater” y los códigos F22 or F23 or F24 or F28, desde 1990 hasta 2010. Se obtuvieron 1793 resultados repartidos de la siguiente manera.

Figura 18: Evolución en la publicación de patentes sobre precalentadores Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

Se observa una evolución irregular con algunos picos, pero la línea de tendencia es positiva, aunque de menor pendiente que en los casos anteriores.

Uno de los últimos desarrollos basados en este concepto, consiste en utilizar energía solar para precalentar los gases de retorno antes de la entrada en la caldera. Una de las grandes ventajas que tendría este sistema híbrido en centrales de generación de electricidad, sería que al disponer de agua con una mayor temperatura en la caldera se reduciría la cantidad de carbón necesaria para calentar el líquido y producir el vapor que requiere la turbina generadora de electricidad.

De esta manera, los últimos progresos van encaminados a conseguir aumentos en la eficiencia energética de las calderas. Además, la búsqueda de equipos más económicos y de operación más eficiente por parte de los usuarios, así como los dispositivos de control más precisos, han derivado en un mejor diseño y operación de las cámaras de combustión de las calderas y sus quemadores.

Las calderas modernas, equipadas con mejores quemadores, pueden tener:

Recirculación de gases de combustión para asegurar que ésta alcance su nivel óptimo y con la mínima cantidad de exceso de aire.

Controles electrónicos sofisticados, que pueden monitorear los componentes de los gases de combustión y realizar los ajustes en los flujos de combustible y aire, para mantener las condiciones de operación dentro de los parámetros especificados.

Capacidad de mantener la eficiencia y los parámetros de emisión sobre un rango amplio de operación.


189

Por otro lado, la búsqueda de alternativas a los combustibles tradicionales, de

tal manera que éstos puedan ser renovables y no depender de fuentes agotables como ocurre con el carbón o el petróleo, desemboca en el diseño de nuevas calderas que se alimentan de combustibles alternativos.

Dentro de estos sistemas alternativos se encuentran las calderas de biomasa, las cuales se describen en el siguiente apartado.

4.5. CALDERAS DE BIOMASA

El ritmo de implantación de estos sistemas en la industria crece cada año debido al tipo de combustible utilizado, que proviene de fuentes renovables.

Existe incluso un Observatorio Nacional de Calderas de Biomasa, www.avebiom.org, que analiza la evolución de las pequeñas y medianas instalaciones de uso térmico en los ámbitos doméstico, público e industrial.

Las emisiones de CO2 de estas calderas se consideran nulas ya que siguiendo el ciclo del carbono, el CO2 emitido al hacer la combustión de biomasa es el que absorberían las plantas al hacer la fotosíntesis, siempre que se explote racionalmente, es decir, siempre que no se utilicen cantidades superiores a las que la naturaleza es capaz de reponer.

Se entiende por Biomasa toda aquella materia orgánica que procede directa o indirectamente de la energía solar fijada en la Tierra mediante el proceso de fotosíntesis. Toda ella se utiliza o trata de utilizar como vector energético.

Dentro de este concepto se incluyen muy diversos productos:

Residuos agrícolas

Residuos forestales

Residuos de la industria maderera

Residuos ganaderos

Cultivos energéticos

Los combustibles más frecuentes se resumen en la tabla siguiente:

Tipo de biomasa PCI

1 medio

(Kcal/kg)

Densidad

media

aparente

(kg/m3)

Humedad

media (% base

húmeda)

Kg biomasa

equivalente a

1 kg de

gasóleo

Serrín húmedo 2500 220 35 4,0

Serrín seco 3500 160 10 2,8

Viruta húmeda 2500 110 35 4,0

Viruta seca 3250 90 15 3,0

1 PCI: Poder Calorífico Inferior


190

Cortezas no resinosas,

verdes 2000 450 50 5,0

Corteza de pino 2000 200 40 5,0

Polvo de lijado 4000 280 5 2,5

Restos de carpintería 3500 150 10 2,8

Restos maderas duras

secas 4500 300 10 2,2

Chapillas secas

tablero contrachapado 3500 130 5 2,8

Recortes chapas finas

o decorativas secas 3000 120 10 3,3

Tabla 12: Combustibles para biomasa Fuente: Cigalat Navarro, E. “Factores que afectan al rendimiento de una caldera de combustión

de biomasa”

Todos estos orígenes y productos constituyen un área dentro de las energías renovables que se ve favorecida en su desarrollo por los criterios de introducción de estos recursos en los sistemas energéticos de los distintos países.

La Biomasa como sistema o recurso energético puede dirigirse a la transformación en electricidad en plantas térmicas o puede ser utilizada como combustible de uso directo. Las plantas de generación eléctrica a partir de biomasa siguen el esquema básico de generación del Ciclo Rankine, en que se quema la biomasa en una caldera, con lo que se produce vapor y éste, gracias a una turbina, genera electricidad.

A continuación se muestra una clasificación de los procesos de extracción de energía de la biomasa.

Figura 19: Aplicaciones de la biomasa Fuente: Energía de la biomasa y de los residuos sólidos


191

Para este estudio, el proceso de extracción de energía que se trata es el de la

combustión.

Aunque hay un mayor número de instalaciones en el ámbito doméstico, es en la industria donde encontramos más kW instalados debido al uso de calderas de mayor potencia.

La potencia media unitaria en instalaciones industriales (industria de la madera y el mueble, agroganadera, etc.) es de 350 kW; en los hogares se instalan calderas o chimeneas de potencia media 55 kW; mientras que en el sector público (ayuntamientos, polideportivos, colegios, district heating, etc.) las calderas tienen 300 kW de potencia media.

En el sector industrial son las fábricas relacionadas con el mundo agrario y de la madera las que mayor número de instalaciones y potencia reúnen, debido, sobre todo, a la mayor facilidad de acceso a la materia prima. Un ejemplo destacable es una cooperativa agrícola de Losar de la Vera, Cáceres, que entre 2007 y 2008 instaló 6 calderas para sus secaderos de tabaco; en total 9.900 kW. 2

Cada vez son más las instalaciones deportivas y colegios que emplean biomasa, aunque los district heating en comunidades de vecinos son los que más potencia unitaria aportan (250 kW/instalación deportiva frente a 1MW/ District Heating, como media). Hospitales y establecimientos hosteleros son potenciales grandes consumidores de biomasa que aún parecen acercarse con timidez a esta posibilidad.

Dentro del campo de la biomasa, existen diferentes tecnologías de combustión según el tipo de quemador. A continuación se hace una clasificación, en la que se detallan en profundidad las tecnologías más importantes:

4.5.1. QUEMADOR DE PARRILLAS

Esta tecnología se basa en el avance del combustible mediante el arrastre de unos elementos provistos de movimiento relativo entre sí que sostienen el combustible, introduciendo entre ellos el aire necesario para la combustión. Según avanzan los residuos, se completa su combustión, de forma que a la salida el contenido de inquemados es bajo.

El material de combustión pasa por tres etapas. En la primera se produce el secado, en la segunda tiene lugar la combustión principal, y la última sirve para completar la combustión.

Los gases desprendidos de la combustión se envuelven en una corriente de aire al abandonar las parrillas.

Las parrillas pueden ser fijas, móviles o sistemas mixtos. En el caso de las fijas, suelen estar dispuestas en forma inclinada y con un sistema de vibración para facilitar la distribución del combustible y favorecer la evacuación de cenizas al recipiente de recogida de cenizas.

Los gases calientes de la combustión se hacen pasar a través de la sección de convección de la caldera, generalmente situada en la parte superior de la parrilla, donde ceden el calor al agua de circulación y se produce el vapor que alimenta a la turbina. En ocasiones se instala un economizador que puede ser exterior o interior a la

2 Observatorio Nacional de Calderas de Biomasa


192

cámara de combustión y donde se baja la temperatura de los humos hasta unos 100°C.

La alimentación de aire primario se lleva a cabo mediante soplantes, introduciéndose normalmente el aire a nivel de la cámara de combustión, por debajo de la parrilla, si bien también a veces se introduce aire primario en la zona de precombustión en el caso de algunas calderas alimentadas con balas de paja.

Asimismo, es imprescindible la inclusión de aire secundario en el proceso a efectos de producir una buena combustión de los volátiles desprendidos de la biomasa. Como en el caso del aire primario, el secundario se introduce con soplantes, por orificios situados en la parte superior de la cámara de combustión.

El sistema más extendido de alimentación para biomasa, son tornillos cuya velocidad regula el flujo de combustible. Asimismo, otro sistema muy difundido es el de las válvulas alveolares que son utilizadas para lograr un flujo más homogéneo del combustible, evitando atascos a la entrada de la caldera, así como el posible revoque de las llamas. Otro método de alimentación, utilizado sobre todo en pequeñas plantas, es el de pistón hidráulico.

Cuando el biocombustible son partículas de pequeño tamaño, como en el caso de los serrines o la paja, el sistema más común de alimentación es por transporte neumático combinado con un sistema de válvula alveolar que descarga sobre un tornillo. Dada la alta reactividad de la biomasa, en estos casos la combustión de las partículas es tan rápida que suele ocurrir estando las mismas en suspensión, por lo que la superficie de parrilla necesaria es muy pequeña.

Existen diferentes tipos de parrillas, siendo este elemento una de las características diferenciadoras más importante de cada fabricante.

En términos generales, se puede distinguir cuatro tipos de parrillas:

De barras longitudinales.

De barras transversales.

De rodillos.

De alimentación invertida.

También se puede diferenciar entre parrillas móviles y fijas:

Figura 20: Parrilla fija y Parrilla móvil horizontal o Parrilla viajera Fuente: Procesos de conversión energética. Biomasa


193

Un quemador de parrilla móvil recibe el combustible por el lateral o por arriba en un lado. La parrilla realiza unos movimientos de vaivén, por eso se llama móvil, que producen el avance del combustible y luego de la ceniza a la parte contraria del quemador donde generalmente está el sistema de recogida de cenizas principal. Es el sistema que utilizan la mayoría de quemadores de grandes potencias (Mw), porque permite un mejor reparto del combustible y mezcla con el comburente (aire), lo que se traduce en una mejor combustión y por tanto rendimiento.

Estado del arte. Quemadores de parrillas en calderas de biomasa

Para comprobar el nivel de desarrollo e interés que suscita esta tecnología, se ha hecho un estudio del estado del arte, en el que se ha analizado la evolución en la publicación de patentes relacionadas con la tecnología de parrillas. Para ello, se ha utilizado la base de datos Esp@cenet, dónde introduciendo las palabras claves “grate furnace” or “grate boiler” y el código F23C, desde el año 1990 hasta la fecha actual, se han obtenido un total de 691 patentes. Estos datos se representan en el siguiente gráfico:

Figura 21: Evolución en la publicación de patentes sobre la tecnología de quemadores de parrillas

Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

El gráfico anterior muestra una evolución irregular en la publicación de patentes, no obstante, la línea de tendencia es positiva.

De esta manera, se puede considerar que los quemadores de parrillas son sistemas que se siguen estudiando y mejorando hoy en día.

4.5.2. TECNOLOGÍA DE LECHO FLUIDIZADO

Esta tecnología consiste en desarrollar la combustión en el seno de una masa en suspensión formada por partículas de combustible, cenizas y un inerte, los cuales son fluidizados por una corriente de aire de combustión que asciende.

Solamente entre un 2 y 3% del lecho es carbonoso; el resto está compuesto de material inerte (arena). Este material inerte proporciona un gran almacén de calor en el hogar, amortiguando el efecto de las posibles fluctuaciones en el poder calorífico del


194

combustible, debidas a las variaciones de humedad o composición del combustible, en la generación de vapor.

Las emisiones de SO2 producidas por la combustión de biomasa y residuos son generalmente muy bajas, pero cuando el contenido de azufre es elevado, se puede añadir caliza al lecho fluido para lograr un alto grado de retención de azufre en el mismo.

Cuando la velocidad del aire es baja, éste pasará a través de la masa de partículas sin dar lugar a ninguna distorsión en las mismas. Si se aumenta la velocidad del aire, llegará un momento en que la fuerza impulsora del aire sea próxima a la fuerza de la gravedad que mantiene juntas a las partículas en el fondo del cilindro, momento en el que comienzan éstas a moverse y se observa un aumento de la porosidad en el lecho. Al aumentar aún más la velocidad del aire, llega un momento en el que las partículas individuales se ven forzadas a un movimiento hacia arriba, viéndose suspendida en la corriente de aire y originando el denominado “lecho suspendido”. Un aumento de la velocidad del aire originará una expansión del lecho, y permitirá el movimiento de las partículas en su interior, dando lugar a la fluidización.

Figura 22: Caldera de biomasa de lecho fluidizado Fuente: http://bioebro.micaldera.es/informacion%20tecnica.htm

Las calderas de lecho fluidizado que se han extendido para la combustión limpia de carbones de mala calidad se empiezan a utilizar para ciertas biomasas que presentan problemas de proceso en las parrillas.


195

Una primera cuestión a analizar es la morfología de la biomasa. En unos casos es

una pasta húmeda como son los residuos de la industria aceitera. En este supuesto es más fácil la alimentación y combustión en una caldera de lecho fluidizado.

En otros casos nos podemos encontrar con residuos de tipo herbáceo de baja densidad, cuyo discurrir por una parrilla no sea de fácil control. En este supuesto también es aconsejable la caldera de lecho fluido. Otra cuestión a tener en cuenta es el contenido de las cenizas y las características de las mismas. En algunos casos el contenido en álcalis es elevado (residuos herbáceos). En este supuesto se pueden producir sintetizados en la combustión, tanto más frecuentes y problemáticos en la medida en que la temperatura sea más elevada, en este caso es preferible la utilización de calderas de lecho fluidizado.

Existen dos tipos de combustores de lecho fluidizado, atendiendo al grado de fluidización del lecho y, por tanto, a la velocidad de fluidización:

Burbujeante

Opera con bajas velocidades del aire de fluidización y se caracteriza por permanecer en el lecho la mayor parte de los sólidos y solamente una parte, normalmente inferior al 10%, pasan al ciclón. Este tipo de fluidización se denomina “en fase densa”, caracterizándose por la superficie libre del lecho que permanece definida.

Estas calderas se construyen para bajas potencias eléctricas inferiores a 60 MW eléctricos.

Circulante

Con velocidades muy elevadas del aire de fluidización se produce el arrastre de gran cantidad de sólidos del lecho, pudiéndose reciclar una gran parte de éstos mediante un ciclón o multiciclón, dando lugar al denominado “lecho fluidizado circulante”.

A diferencia de las de lecho fluidizado burbujeante, este tipo de calderas se construyen para las altas potencias, hasta 300 MW eléctricos.

Las principales ventajas de esta tecnología se muestran en el siguiente esquema:

Figura 23: Ventajas del lecho fluidizado circulante

Fuente: http://www.renovetecingenieria.com/biomasa/calderasbiomasa.html


196

Desde el punto de vista de la presión de operación del combustor, pueden hacerse

dos divisiones: lechos fluidizados atmosféricos, que operan a la presión atmosférica, y lechos fluidizados a presión (5-20 Kg/cm2). La combustión en lecho fluidizado a presión aunque es más compleja de operar ofrece la posibilidad de utilizar turbinas de gas en la generación de electricidad, empleando ciclos combinados gas-vapor con un alto rendimiento global.

La combustión fluidizada a presión sólo es aconsejable para altas capacidades de producción térmica (superiores a 200 MW), ya que conlleva en su diseño una considerable reducción del tamaño del combustor.

En este caso, se dispone de una corriente de aire que impulsa arena y la mantiene flotando en el horno formando un lecho. El combustible se introduce en el interior de este lecho, donde se mantiene la suspensión. La temperatura existente en el mismo, del orden de 850°C, provoca su combustión inmediata. Se produce un reparto de aire uniforme, lo que impide una atmósfera reductora, minimizando el rozamiento mecánico, así como la formación de depósitos. Hoy en día existen diferentes tipos de lechos fluidizados, con aplicación a combustibles convencionales.

Estado del arte. Tecnología de lecho fluidizado en calderas de biomasa

A continuación se muestra el número de patentes encontrados mediante la base de datos Esp@cenet.

En una primera búsqueda se ha utilizado el código internacional de patentes para calderas de lecho fluidizado que corresponde al código F23C10, obteniendo un total de 6.520 patentes para el periodo de 1990 a 2010.

Figura 24: Evolución en la publicación de patentes sobre la tecnología de lecho fluidizado Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

El gráfico de tendencia muestra una evolución negativa en este tipo de calderas, no obstante, en 2010 se observa un aumento considerable, lo que refleja un nuevo interés por esta tecnología. En el Plan de Energías Renovables 2005-2010 se comenta que una de las necesidades para la evolución de la biomasa en España es la


197

investigación y mejora de las calderas de lecho fluidizado para biomasa, por lo que posiblemente en los próximos años crezca el número de patentes en este campo.

La empresa Babcock-Hitachi es líder en cuanto a mayor número patentes solicitadas en el campo de lecho fluidizado.

Seguidamente, se ha comprobado la progresión de los tipos de lecho fluidizado explicados en el estudio. Éstos son:

Lecho fluidizado burbujeante:

En este caso se han encontrado un total de 82 patentes coincidentes con la palabra clave “bubbl*” y el código F23C10, que como se muestra en el gráfico siguiente, muestran una línea irregular. El número de patentes es muy bajo, lo que hace pensar que su estudio no tiene demasiado interés. En este sentido, se han obtenido mejores resultados para la tecnología de lecho fluidizado circulante ya que presenta mayores ventajas debido a que el control de emisiones es más efectivo y la eficiencia de combustión es superior.

Figura 25: Evolución en la publicación de patentes sobre la tecnología de lecho fluidizado burbujeante



198

Lecho fluidizado circulante:

Para esta tecnología se han encontrado 933 patentes que coinciden con las palabras clave “circulating” y el código F23C10. Éste es un número importante de patentes si lo comparamos con el sistema anterior. Además, a diferencia del caso general y del burbujeante, la tendencia es positiva.

Figura 26: Evolución en la publicación de patentes sobre la tecnología de lecho fluidizado circulante


4.5.3. COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS, QUEMADOR DE PARRILLAS Y LECHO FLUIDIZADO

Las ventajas que presenta la tecnología de parrillas son las siguientes:

Es una tecnología previamente utilizada para la combustión de todo tipo de combustibles, por lo que es una tecnología probada y existen numerosas referencias en el mercado.

Admite una alta variación en la granulometría del combustible.

Comparando la tecnología de lecho fluidizado con la de parrillas, la tecnología de lecho fluidizado presenta las siguientes ventajas:

Presenta mayores rendimientos, ya que se le añade una aditivación en el lecho y la corrosión es menor.

Facilidad de operación: debido a la rapidez del proceso de combustión, la inercia del horno es muy reducida, lo que permite paradas y arranques en periodos de tiempo muy cortos.

Facilidad de control: teóricamente se pueden ajustar con precisión los ratios para admitir incluso diferentes combustibles.


199

Facilidad de mantenimiento: las dimensiones del horno para igual

capacidad son menores que en el caso de las parrillas, no existiendo elementos móviles dentro del mismo.

Los inquemados del horno se pueden enfriar y separar de la arena por procedimientos en seco, evitándose el efluente de apagado de escorias.

Permite la adición de combustibles con un mayor rango de PCI, así como la posibilidad de realizar mezclas de los mismos.

Mejor calidad de los gases de combustión, gracias a la posibilidad de usar aditivos correctores en el lecho.

Admite perfectamente una alta variación en la humedad de combustible.

Los inconvenientes que presenta la tecnología de lecho frente a la de parrillas son los siguientes:

Es una tecnología de más reciente implantación, con lo que las referencias existentes son menores que en la de parrillas.

Como consecuencia del manejo de arena de sílice, se produce mayor cantidad de polvos en los humos, lo que implica la necesidad de eliminarlos mediante filtros de mangas posteriores.

En la mayoría de los casos se necesita una trituración homogénea de los residuos de la combustión, ya que de otra forma se pueden producir atascos en los sistemas de alimentación y problemas en los hornos.

Mayor consumo de energía eléctrica, por la incidencia que representa el soplante del lecho.

4.5.4. QUEMADOR CICLÓNICO

El quemador ciclónico se utiliza para sólidos pulverizados o de pequeño diámetro. El combustible se introduce mediante un sistema neumático y adopta un movimiento helicoidal dentro de la cámara al mezclarse con el aire de combustión.

El menor diámetro de la salida de gases impide salir al combustible sólido hasta su gasificación.

Este tipo de quemadores necesita un combustible adicional, lo que conlleva un alto coste y sólo son recomendables para instalaciones de gran potencia.


200

Figura 28: Evolución en la publicación de patentes sobre la tecnología de combustor ciclónico Fuente: Esp@cenet y elaboración propia

En el gráfico se observa una tendencia positiva, además el número de patentes es elevado, por lo que de esta información se desprende el gran interés por esta tecnología.

Figura 27: Esquema de un quemador ciclónico Fuente: Centrales térmicas, Pedro Fernández Díez, Redsauce Engineering Services 2009

En el estudio del estado del arte mediante la palabra clave “cyclon*” y los códigos internacionales de patentes F22 or F23 or F24 or F28 desde 1990 hasta 2010, se han obtenido un total de 2.330 patentes. A continuación se muestra el gráfico del número de publicaciones por año en el periodo descrito.


201

4.5.5. QUEMADOR DE TORNILLO SINFÍN O CRISOL

Este sistema es el más utilizado para instalaciones de pequeña capacidad y combustibles con una humedad de hasta el 30%.

Las mayores limitaciones que presenta este sistema son que se forman escorias ya que se alcanzan altas temperaturas y tiene un bajo rendimiento ya que se opera con elevados excesos de aire de combustión. En la siguiente figura se muestra un esquema del quemador.

Debido a sus características de funcionamiento, este tipo de quemador es el que generalmente se emplea para el uso de pellets de biomasa como combustible.

Figura 29: Quemador de tornillo sinfín o crisol Fuente: Fuente: Procesos de conversión energética. Biomasa

Debido a su bajo rendimiento, este tipo de quemadores no tendría interés desde el punto de vista de la eficiencia.

4.5.6. MERCADO DE LAS PLANTAS DE PRODUCCIÓN ENERGÉTICA MEDIANTE BIOMASA

En Europa, uno de los mercados más maduros en cuanto a aprovechamiento de la energía de la biomasa es Austria gracias al gran recurso de biomasa que posee. Este mercado tiene pautas de crecimiento de cerca de 75 MW por año en los próximos años.

Las empresas más importantes que comercializan calderas de biomasa en Europa pertenecen a este país ya que es un mercado muy desarrollado. Estas empresas son:

- Fröling (www.froeling.com/es/)

Es considerada como la empresa más importante por su volumen de ventas en Europa. Fabricante de calderas de entre 10 y 1.000 kW, cubriendo así necesidades domesticas y de pequeñas industrias. Pueden quemar cualquier tipo de biomasa, pellets, hueso de aceituna, cáscaras de almendras, astillas, piñones, virutas de madera.


202

- Ököfen (www.okofen.es/)

Ha diseñado sistemas de calefacción familiares, con instalaciones de entre 8 y 220 kW, basadas en sistemas aromáticos de pellets. Ofrece también colectores solares.

- KWB (http://www.kwb.at/en/index.php?option=com_frontpage)

Tiene una gama de productos similar a la anterior, sistemas domésticos. El rango de potencias es desde 10 hasta 300 kW, pero además de pellets, puede utilizar astillas, troncos de madera y otros combustibles.

Para conocer el mercado de la biomasa en España, se ha consultado un estudio de Frost&Sullivan3 sobre el mercado europeo de Plantas de Biomasa para la Generación Eléctrica. A continuación se muestra un resumen de los datos extraídos del estudio.

En el estudio se incluyeron las siguientes tecnologías:

Calderas de biomasa a gran escala

Calderas de lecho fluidizado circulante

Calderas de lecho fluidizado burbujeante

Además, los grupos de usuarios finales considerados son los productores de energía, tanto públicos, industriales o privados. El estudio cubre las plantas con capacidades por encima o igual a 5MWe.

El área geográfica estudiada corresponde a Europa, donde se ha encontrado que Austria, Finlandia, Alemania y Suecia, son los países líderes en términos de producción, con mayor soporte, tecnología y nivel de penetración. Estos países representan el 40% del total de la producción de bioelectricidad de Europa.

España, junto con Francia y Reino Unido se presentan como mercados futuros debido al bajo nivel de penetración de la industria de la energía de biomasa, sin embargo, estos países están en mejores condiciones para explotar los recursos naturales y pueden ser testigos de un rápido desarrollo de la industria de la biomasa.

Uno de los factores contribuyentes a la baja implantación de estos sistemas en los países mencionados, es que el potencial de sus recursos naturales no se ha estado explotando y tomará un tiempo llegar a los mismos niveles de los mercados maduros.

Otra de las razones de la falta de desarrollo de esta tecnología en España, es la falta de experiencia y conocimientos comparado con otros países europeos.

- Tecnología

Por tecnologías, en Europa las calderas de lecho fluidizado circulante representaron el 40% del mercado en 2009 y se observan principalmente en instalaciones a gran escala. En cambio, a media escala, se utilizan las de lecho fluidizado burbujeante y las de parrillas.

En España, a través del limitado número de instalaciones se muestra una preferencia por la tecnología de lecho fluidizado.

3 European Biomass Power Plants Market, Frost&Sullivan 2009.


203

- Usuarios finales

La mayoría de usuarios de plantas de cogeneración y de electricidad fueron entre 2006 y 2009, el sector industrial, con alrededor del 42% de todas las instalaciones. El resto se divide entre IPP’s y utilidades.

En España, el sector de la biomasa ha tenido, hasta ahora, la mayoría de las instalaciones para la generación de energía industrial.

- Materia prima

La materia prima más popular es la madera y su disponibilidad es abundante y fácilmente accesible, por lo que es un factor que contribuye de forma positiva en la extensión de su uso. Los cultivos energéticos están alcanzando rápidamente a las otras materias primas.

Como en España todavía no se ha desarrollado plenamente el sector de la biomasa, no se tiene una tendencia clara en cuanto a preferencias de combustible.

- Coste

La caldera representa un 50% del coste total de la planta eléctrica. En cambio, el combustible, el transporte del combustible y los costes de almacenamiento dependen de la fuente del combustible y del modo de transporte.

La mayoría de la biomasa en Europa se utiliza para la producción de calor. En el sector de la calefacción más del 60% de la biomasa se consume para calentar las casas individuales y edificios públicos, que constituyen el uso más antiguo y más ampliamente extendido de la biomasa.

En el siguiente gráfico se muestran las previsiones de crecimiento de la biomasa en España para la creación de potencia:

Figura 30: Previsiones capacidad de potencia de biomasa instalada en España Fuente: Frost & Sullivan

En el gráfico anterior se observa que el ratio de crecimiento aumenta en algunos años en concreto, pero que en general, el sector tiene un cierto estancamiento. Podría deberse, como se ha comentado anteriormente, a la falta de experiencia,


204

conocimientos y tecnología, no obstante, cuando se superen estas limitaciones, gracias a los recursos disponibles en el país, puede aumentar considerablemente la instalación de plantas de este tipo.

A continuación se muestran las características de algunas de las plantas instaladas en España:


205

TAMAÑO DE PLANTA

BIOMASA

UBICACIÓN

TIPO DE

VALORIZ.

CRITERIO DE UBICACIÓN

Consumo

biomasa

(tn/año)

Potencia

Provincia Calidad Situación

Red Eléctrica

Proximidad

biomasa

Precio/Coste

actual bioamsa

Proximidad del

consumo

térmico

Lejanía del

núcleo

urbano

Generación

puestos de

trabajo

Eléctrica

(MW)

Rendim

Energ.

160.000 25,0 35,9% Paja cereal Navarra Buena Generación

eléctrica Próxima

Entorno

amplio Precio alto - Lejano 30

150.000 12,4 33,1% Alperujo Córdoba Buena Cogeneración Próxima poco

cargada Allí mismo Coste bajo Allí mismo 25

30,0 Cortezas y

lejías negras Pontevedra

Muy

buena Cogeneración

Próxima

cargada Allí mismo Coste bajo Allí mismo 0,5 km

103.236 16,0 27,1% Orujillo Jaén Buena Generación

eléctrica Próxima

Entorno

amplio Coste bajo - Lejano 30

Tabla 13: Plantas de gran tamaño instaladas. Generación eléctrica y cogeneración Fuente: Procesos de conversión energética. Biomasa

TAMAÑO DE PLANTA

BIOMASA

UBICACIÓN

TIPO DE

VALORIZ.

CRITERIO DE UBICACIÓN

Consumo

biomasa

(tn/año)

Potencia

Provincia Calidad

Situación

Red

Eléctrica

Proximidad

biomasa

Precio/Coste

actual bioamsa

Proximidad del

consumo

térmico

Lejanía del

núcleo

urbano

Generación

puestos de

trabajo

Eléctrica

(MW)

Térmica

(MW)

Rendim

Energ.

80.000 5,0

Corteza y

residuo

madera

La Coruña Muy

buena

Cogenera-

ción

Próxima

poco

cargada

Allí mismo Coste bajo Allí mismo

80.000 23.000 56,65% Residuos

madera Lleida

Muy

buena

Generación

térmica - Allí mismo Coste bajo Allí mismo

32.000 0,8

Cáscara

de girasol

Residuo

madera

La Coruña Muy

buena

Cogenera-

ción

Próxima

cargada

Allí mismo En

el entorno Coste bajo Allí mismo

RSU Cataluña Muy

buena

Cogenera-

ción

Allí mismo

cargada Allí mismo - Allí mismo 2 km 7

Tabla 14: Plantas de tamaño mediano. Cogeneración y generación térmica. Fuente:Procesos de conversión energética. Biomasa

OT

11500_03_Manual F


206

El gobierno español recientemente ha dado su apoyo a la biomasa y existen fuertes políticas para el sector de la calefacción.

Considerando el bajo nivel de penetración, España puede ser vista como mercado potencial para los inversores de biomasa, especialmente desde que la seguridad energética es una preocupación y la energía solar y eólica ya han sido explotadas.

4.6. OTRAS TECNOLOGÍAS

Como ya se ha comentado, para obtener una mayor eficiencia en las calderas, es muy importante el control de la combustión para que los parámetros sean adecuados, por lo que también existen nuevas tendencias en este aspecto.

4.6.1. TECNOLOGÍA DE HOGAR CONTROLADO

A pesar de su extraordinaria importancia económica y medioambiental, los procesos de combustión que se producen en hornos y calderas industriales presentan un grado de monitorización y control sorprendentemente reducido. Ello motiva que, por lo general, la regulación de estos procesos se realice mediante determinadas consignas sobre variables globales o indirectas, como el exceso de oxígeno o las propiedades del vapor generado, que no permiten un control real de las condiciones de combustión en el hogar. Estas consignas, con frecuencia responden más a criterios de estabilidad o seguridad de funcionamiento y de inercia histórica, siguiendo la práctica habitual, que a verdaderas condiciones de operación óptima de la instalación.

Ante esta situación, a la hora de afrontar escenarios de optimización como los que se exigen actualmente a estas instalaciones (mejora del rendimiento para minimizar el consumo de combustible y reducir las emisiones de CO2, así como las emisiones de NOx), se tiende a pensar en medidas que implican modificaciones significativas del diseño de la unidad (sustitución de quemadores, rediseño de cajas de viento, medidas de abatimiento, etc.), que generan unos costes considerables.

Para tratar de solventar esta problemática y servir como alternativa o complemento a las modificaciones comentadas, se ha creado una nueva tecnología llamada ABACO que se fundamenta en la tecnología de hogar controlado. Esta tecnología se basa en un adecuado control en bucle cerrado de las condiciones locales de combustión, dando lugar a lo que se denomina un escenario de hogar controlado. Para alcanzar las condiciones de hogar controlado, se precisa la implementación e integración de los elementos que se detallan a continuación.

Monitorización avanzada de la combustión, mediante la tecnología ABACO-Opticom, que asiste al operador para obtener el ajuste más adecuado de cada quemador individual.

Sistemas de regulación avanzados del aire de combustión, que optimizan la regulación individual del aporte de aire que se realiza a cada quemador.

Software de control, mediante el cual se desarrolla el control en bucle cerrado del proceso de combustión, a través de la integración de las capacidades de monitorización y regulación anteriores.


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Figura 31: Esquema conceptual de la tecnología de “Hogar controlado” Fuente: INECO

La aplicación de estrategias de hogar controlado permite convertir a cualquier quemador existente en uno de bajo NOx, con capacidades adicionales de minimización de la generación del NOx a nivel de hogar, dando origen al concepto de “hogar controlado de bajo NOx”. Por lo que esta tecnología podría ser una alternativa económicamente ventajosa a la sustitución de quemadores por otros de bajo NOx, o una herramienta de mejora en el caso de que estos quemadores se hayan implantado.

4.7. DOCUMENTOS BREF SOBRE LAS MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES (MTD)

Se puede definir como Mejores Técnicas Disponibles aquellas tecnologías utilizadas en una instalación junto con la forma en que la instalación esté diseñada, construida, mantenida, explotada y paralizada, y siempre que sean las más eficaces para alcanzar un alto nivel de protección del medio ambiente en su conjunto y que puedan ser aplicadas en condiciones económica y técnicamente viables.

Los documentos que recogen las MTD en el ámbito europeo son los llamados documentos BREF.

El objetivo de estos documentos es servir de referencia para el sector industrial al que sean de aplicación, por ejemplo para preparar la documentación para la solicitud de la autorización ambiental, así como servir de referencia para las autoridades ambientales responsables de establecer los valores límite de emisión en la autorización ambiental integrada según la Directiva 96/61/CE, relativa a la prevención y el control integrado de la contaminación (IPPC).


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En relación con el ámbito de las calderas, puede ser de sumo interés para las

empresas del sector conocer el documento BREF relativo a las Mejores Técnicas Disponibles en el ámbito de las grandes instalaciones de combustión.

Este documento BREF abarca, en general, las instalaciones de combustión con una potencia térmica nominal superior a 50 MW. Quedan incluidas la industria de generación de electricidad y las demás industrias consumidoras de combustibles «tradicionales» (disponibles en el mercado y específicos) cuyas unidades de combustión no se especifican en ningún otro BREF sectorial. Se consideran combustibles tradicionales el carbón, el lignito, la biomasa, la turba, los combustibles líquidos y gaseosos (incluidos el hidrógeno y el biogás). No se incluye la incineración de residuos, pero sí la cocombustión de residuos y combustible recuperado en grandes instalaciones de combustión (GIC). El BREF engloba no sólo la unidad de combustión, sino también las actividades anteriores y posteriores directamente relacionadas con el proceso de combustión en sí. En este BREF no se incluyen las instalaciones de combustión que utilizan como combustible residuos de procesos industriales o subproductos, los combustibles no comercializables como combustibles específicos ni los procesos de combustión que forman parte integrante de un determinado proceso de producción.

Este documento recoge muchas de las técnicas descritas en el presente estudio, y puede representar una fuente de información muy valiosa para las empresas. El documento BREF puede ser descargado a través de la siguiente página web: http://www.prtr-es.es/data/images/BREF%20Grandes%20Instalaciones%20de%20Combustión-DDD5F411391B95FD.pdf

También puede ser de gran interés la consulta del documento BREF sobre las Mejores Técnicas Disponibles de Eficiencia Energética.

En este documento se consideran las técnicas de eficiencia energética en sistemas, procesos y equipos que utilizan energía, tales como: combustión, vapor, recuperación de calor, cogeneración, alimentación eléctrica, subsistemas con motor eléctrico, sistemas de bombeo, calefacción, aire acondicionado y ventilación, así como alumbrado, secado y separación.

Dicho documento puede ser consultado a través de la siguiente página web: http://www.prtr-es.es/data/images/Eficiendia-energética.pdf


209

5. ANÁLISIS DEL SECTOR EN ESPAÑA EN CUANTO A ASPECTOS TECNOLÓGICOS

Para la realización del análisis del sector en España en cuanto a aspectos de I+D

se ha diseñado y desarrollado una metodología que ha consistido en la elaboración de un cuestionario tipo que ha incluido preguntas referentes a aspectos técnicos y de I+D. Este cuestionario ha sido remitido a empresas del sector de fabricantes de calderas industriales.

Las 17 respuestas obtenidas han permitido la realización del presente análisis.

Cabe destacar que el cuestionario elaborado, así como las visitas realizadas posteriormente a algunas de las empresas participantes, se han llevado a cabo juntamente con SERCOBE, entidad que ha realizado, dentro de las actividades del Observatorio de Fabricantes de Bienes de Equipo, un trabajo relacionado con los huecos de mercado de oferta/demanda en relación con las calderas industriales.

En el Anexo III se puede consultar la relación de preguntas del cuestionario analizadas en el presente estudio.

5.1. ACTIVIDAD DE LAS EMPRESAS ENCUESTADAS

De los datos recogidos a través de las respuestas de la encuesta, las actividades que mayoritariamente realizan las empresas del sector son las de instalación (88%), seguido de las de fabricación (82%) y diseño e ingeniería (76%).

A continuación se muestra un gráfico en que se detallan, en porcentaje, las actividades de dichas empresas.

Figura 32: Actividades de las empresas encuestadas Fuente: Elaboración propia


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En cuanto a las tipologías de calderas en que las empresas encuadran sus actividades, en el siguiente cuadro se detallan los datos recogidos en la encuesta.

Las tipologías de calderas han sido subdivididas teniendo en cuenta diversas clasificaciones: por tipo de combustible, por tipo de caldera, por método de circulacion del fluido caloportador y por el tipo de fluido caloportador.

Según el tipo de combustible empleado las calderas de gas natural, gasolina y gasóleos, así como las de biomasa forestal son las que mayoritariamente ocupan la actividad de las empresas encuestadas:

Figura 33: Tipologías de calderas de las empresas encuestadas por tipo de combustible Fuente: Elaboración propia

Según el tipo de caldera, las calderas de recuperación de calor, seguidas de las calderas para sistemas de cogeneración són los tipos de calderas que más trabajan las empresas analizadas:

Figura 34: Tipologías de calderas de las empresas encuestadas por tipo de caldera Fuente: Elaboración propia


211

Según el método de circulación del fluido caloportador, las calderas acuotubulares

y las pirotubulares son las que copan las actividades de las empresas encuestadas.

Figura 35: Tipologías de calderas de las empresas encuestadas por tipo de circulación del fluido caloportador


Según el tipo de fluido caloportador las calderas de agua y vapor son las que más trabajan las empresas encuestadas, seguidas de lejos por las empresas que trabajan las calderas de fluido térmico.

Figura 36: Tipologías de calderas de las empresas encuestadas por tipo de fluido caloportador Fuente: Elaboración propia

Respecto a las necesidades de los clientes que son cubiertas por las empresas del subsector de calderas industriales, el 76% de las empresas declara que cubre las necesidades de generación de vapor de sus clientes, seguido de un 59% que cubre las necesidades de cogeneración. El 53% de las empresas declara que cubre necesidades de reducción de emisiones y residuos contaminantes y el 47% necesidades de generación de energía eléctrica. Por último, el 35% considera que cubre necesidades de regulación y control de sus clientes.

En cuanto a los equipos que comercializan las empresas encuestadas en relación con las calderas industriales, los equipamientos más comercializados son los quemadores y los economizadores, seguidos de los ventiladores y los acumuladores de vapor u otros fluidos.


212

Figura 37: Equipos comercializados por las empresas encuestadas Fuente: Elaboración propia

Cabe destacar que los economizadores, descritos en el apartado 4.3. del presente informe, son uno de los equipamientos que más influye en la mejora de la eficiencia térmica de las calderas, permitiendo la disminución del consumo de las mismas, la reducción del caudal y temperatura de emisión de los gases de combustión y la disminución del caudal térmico entre el agua de alimentación y la del interior de la caldera.

5.2. COMPETITIVIDAD DE LAS EMPRESAS

Según las empresas de la muestra, los aspectos más fuertes de las mismas en comparación con la competencia son los que quedan recogidos a continuación:


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Figura 38: Puntos fuertes de las empresas encuestadas Fuente: Elaboración propia

Podemos comprobar que las empresas del subsector de calderas industriales consideran que sus mayores fortalezas respecto a sus competidores son la elevada calidad de sus productos, el elevado conocimiento tecnológico, los cumplimientos en cuanto a plazos de fabricación y/o entrega de sus productos, la fidelización y relación con sus clientes, así como el servicio postventa.

Cabe destacar que desde el punto de vista de sus clientes, los factores que más valoran éstos al adquirir productos de las empresas encuestadas, son la posibilidad de adquirir un producto diseñado a medida según sus necesidades, así como la elevada calidad del producto.

El subsector español de calderas industriales es un subsector con una gran experiencia y calidad de sus productos, aunque con precios superiores a los de la competencia internacional.

En relación con la competencia internacional, el 70% de las empresas encuestadas afirma que existen empresas competidoras extranjeras que venden sus productos en España, y que la cuota del mercado español que cubren es inferior al 50%.

Los principales países de procedencia de dichas empresas son Alemania, Italia, Francia y Estados Unidos, cubriendo una gran variedad de productos, entre los que destacaríamos las calderas de vapor y pirotubulares, así como determinados equipos auxiliares de calderas.

En cuanto a los países de la Unión Europea que, según las empresas encuestadas, poseen una mayor experiencia y nivel técnico en el subsector de actividad de las calderas industriales, éstos son por orden de importancia: Alemania, Reino Unido, Francia, Holanda, Dinamarca, Italia y Suiza.

Un reflejo de esta excelencia en cuanto a nivel técnico es el grado de actividad inventiva que presentan estos países, y una forma de medir esta actividad es mediante el análisis del número de patentes solicitadas por estos países en el campo de estudio.


214

Como se ha podido comprobar en el apartado 3 del presente informe, la mayoría de estos países presentan ratios de solicitud de patentes muy elevados.

En cuanto a la situación de las empresas encuestadas en relación al número de patentes solicitadas, sólo el 29% de las empresas dispone de patentes relacionadas con la actividad de calderas industriales.

Así mismo, sólo el 41% de dichas empresas declara haber recibido ayudas públicas como apoyo a la realización de actividades de I+D+i.

Los aspectos tecnológicos que según las empresas de la muestra deberían mejorarse con tal de potenciar la competitividad de la oferta nacional de calderas industriales y sus equipamientos son los que se definen a continuación. Los porcentajes corresponden a las empresas de la muestra que han considerado importante cada uno de los aspectos:

Figura 39: Aspectos tecnológicos a mejorar Fuente: Elaboración propia

Como se puede comprobar, el aspecto que requiere una mayor atención por parte de las empresas es la mejora de la formación técnica del personal, seguido de la necesidad de establecer actividades de vigilancia tecnológica en las empresas, la mejora de la gestión técnica de proveedores y la disminución de los tiempos de construcción. La implementación y conocimiento de programas de diseño también es un aspecto que según las empresas debería mejorarse.

Atendiendo a la actual situación de crisis económica, casi todos los encuestados coinciden en que, el sector de las calderas industriales, es un sector muy afectado por la misma, debido principalmente a:

Reducción de la inversión. Se ha producido un aumento de los gastos destinados al mantenimiento de equipos en detrimento de las inversiones en renovación de productos.


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Problemas de financiación. La mayoría de los clientes y de las PYME

del sector sufre problemas de liquidez, restricción de créditos y difícil acceso a los mercados de capital.

Reducción del margen entre los precios y los costes: subida de los costes de la energía, de los materiales y de otros factores de producción por un lado, y presión de los usuarios finales para reducir el precio de venta por otro.

Reducción del consumo y demanda eléctrica en los últimos años.

Además de estas circunstancias, cabe destacar que el elevado número de competidores del sector es percibido como una importante amenaza externa por parte de las empresas encuestadas.

Ante esta situación, las estrategias de futuro para las empresas del sector son variables. De esta manera:

El 24% de las empresas expresan su intención de trasladarse a mercados nuevos al tiempo que comienzan la producción de productos innovadores y de mayor competitividad tecnológica.

El 29% de las empresas apuesta por un cambio de estrategia únicamente en relación con el tipo de productos, manteniéndose en los mismos mercados.

El 47% apuesta por un cambio de los mercados objetivos con sus mismos productos.

El 24% afirma no modificar su estrategia de actuación.

Así, nos encontramos ante un subsector con una gran adaptabilidad ante la posibilidad de reorientar su actividad, ya sea abriéndose a nuevos mercados o planteándose la fabricación de nuevos productos.

Según las empresas, existen algunos huecos de actividad que podrían ser acometidos de manera más eficiente por parte de la industria nacional, permitiendo mejorar su competitividad ante las circunstancias anteriormente citadas.

Estos huecos de actividad son principalmente aquellos relacionados con la reducción de emisiones contaminantes (CO2, Nox, SO2), regulación y control de los equipos, en la gestión de residuos (instalaciones de combustión de residuos) y en la especialización y mejora en el campo de la eficiencia energética.

5.3. ACTIVIDADES RELACIONADAS CON LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

Como ya se ha comentado anteriormente, el sector Industrial es el responsable del 31% del consumo de energía en España.

La elevada presencia de las calderas en todo tipo de procesos industriales así como el elevado gasto energético de las mismas, hace que este tipo de equipamientos sean los que mayoritariamente supongan un consumo más elevado de energía en la industria.


216

De hecho, según datos del Departamento de Energía de Estados Unidos, el 35%

de la energía consumida en la industria se consume en sistemas de generación de vapor. Sin embargo, aproximadamente el 20% de esta energía se pierde debido a ineficiencias en las instalaciones.

Es por ello de gran importancia el desarrollo de medidas de eficiencia energética en este tipo de equipamientos, lo cual permite reducir el consumo energético en la industria.

Dada la importancia del vector de eficiencia energética para este subsector, a continuación se analizan las actividades que realizan las empresas para mejorar la eficiencia energética de sus productos, la percepción que tienen de la necesidad de aplicar medidas de eficiencia en los equipos, así como otros aspectos relacionados con este tema.

El análisis de estos parámetros, al igual que en los apartados anteriores se ha basado en las respuestas obtenidas por parte de las empresas que han participado contestando al cuestionario elaborado a tal fin.

La mayoría de los encuestados, el 76%, considera que es rentable invertir en productos que mejoren la eficiencia energética y alegan como principales razones las siguientes:

El 31% cree que la fabricación de estos equipos, los cuales son percibidos como producto verde, es rentable dado que actualmente cuentan con una gran demanda en el mercado.

El 50% de las empresas cree que aunque los costes de fabricación de estos equipos son superiores y por tanto su precio de venta es mayor, el ahorro de costes que suponen a largo plazo es un aspecto muy valorado en la toma de decisiones de compra de sus clientes.

A diferencia del caso anterior, un 19% considera que los costes de fabricación de equipos más eficientes son similares a los de otros productos.

Por otro lado, señalar que existe un 24% de las empresas analizadas que no consideran rentable realizar una inversión en productos que incrementen el ahorro y la eficiencia energética, dado que los clientes únicamente tienen en cuenta su precio a la hora de comprar el producto, siendo un criterio menos valorado el ahorro de costes obtenido a largo plazo.

A pesar de estas excepciones, de un modo general se observa que la mayoría de las empresas son conscientes de que los aspectos ambientales y energéticos son muy importantes en el diseño y fabricación de sus productos.

Así, de esta manera, el 75% de las empresas encuestadas considera que sus calderas y equipos son eficientes energéticamente, mientras que el 25% declara que podrían mejorar la eficiencia de sus equipos, por ejemplo aplicando economizadores en la salida de humos de las calderas.

Según las empresas encuestadas los principales factores y actuaciones que permiten que el uso de sus productos genere un mayor ahorro y eficiencia energética son los que se resumen a continuación.


217

Figura 40: Factores que permiten un mayor ahorro y eficiencia energética Fuente: Elaboración propia

Como se puede comprobar, las actividades de operación y mantenimiento adecuadas, el uso de combustibles idóneos, así como el uso de nuevas tecnologías, son los factores que según las empresas son más determinantes para la mejora de la eficiencia energética de sus productos.

En cuanto a las partes, accesorios, instrumentos y procesos de las calderas considerados como más relevantes en materia de eficiencia energética y con mayor potencial de mejora desde un punto de vista energético se destacan los quemadores, los economizadores y sistemas de regulación en la alimentación del agua, los sistemas de control automático o la mejora en el dimensionamiento de las cámaras de combustión.

Las empresas también fueron consultadas en referencia al uso de criterios de diseño ecológico en sus productos. El 68% declaró tenerlos en cuenta en al menos una fase del ciclo de vida de sus productos.

A continuación se detallan las fases del ciclo de vida en que las empresas tienen en cuenta dichos criterios:


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Figura 41: Fases en que las empresas tienen en cuenta criterios de diseño ecológico Fuente: Elaboración propia


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6. CONCLUSIONES

Con la finalidad de hacer el apartado de conclusiones más práctico y entendible, se ha decidido realizar un análisis DAFO en que se recogieran los aspectos más importantes extraídos de la elaboración del presente estudio.

FORTALEZAS DEBILIDADES

• Potencial del sector en aplicaciones para generación de vapor, cogeneración y reducción de las emisiones y residuos contaminantes.

• Elevada calidad de los productos nacionales

• Conocimiento tecnológico avanzado por parte de las empresas del sector

• Cumplimiento de los plazos de entrega

• Fidelización de los clientes y relación cercana con ellos

• Buenos servicios postventa

• Gran conocimiento en el desarrollo y fabricación de calderas de gasolina/gasóleos y gas natural

• Gran conocimiento en el desarrollo y fabricación de calderas con recuperación de calor y en sistemas de cogeneración

• Gran experiencia

• Conocimiento del mercado nacional

• Precio

• Adaptabilidad ante la posibilidad de reorientar su actividad, ya sea abriéndose a nuevos mercados o planteándose la fabricación de nuevos productos.

• En general las empresas consideran que sus calderas y equipos son eficientes energéticamente.

• Las empresas tienen en cuenta criterios de diseño ecológico principalmente en las fases de selección y uso de materias primas, diseño y utilización.

• Poco potencial en cuanto cobertura de necesidades de regulación y control

• Sólo el 33% de las empresas afirma haber recibido ayudas para proyectos de I+D+i

• Sólo el 27% de las empresas posee patentes relacionadas con calderas

• Insuficiente formación del personal a nivel técnico

• Necesidad de incrementar el conocimiento y uso de programas de diseño

• Mejorable gestión técnica de los proveedores y la subcontratación

• Tiempos de construcción demasiado largos

• Insuficiente conocimiento de la competencia y de los avances tecnológicos a nivel internacional

• Pese a tener un conocimiento tecnológico avanzado, hay países que tienen un mejor nivel, siendo los principales: Alemania, Francia y Reino Unido.


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OPORTUNIDADES AMENAZAS

Respecto a necesidades de I+D en el sector de calderas, se ve una clara orientación hacia aspectos energéticos y ecológicos. Es por eso que se está investigando en temas como la reducción de emisiones y ruidos, el aumento de la reciclabilidad, el uso de materiales ecológicos o el uso de energías renovables.

Tendencia hacia el uso de nuevos tipos de calderas más eficientes como las de lecho fluidizado, de condensación y de biomasa.

• Mejoras en eficiencia energética, enfocándolo desde un punto de vista global de todo el sistema de la caldera

• La crisis está haciendo que muchas empresas hayan tenido que sustituir grandes instalaciones de calderas por equipos más pequeños

• Introducción en nuevos mercados como Asia o Sudamérica que carecen de tecnología y conocimiento

• Hueco de actividad relacionado con actividades de mantenimiento preventivo y predictivo

• Tendencia hacia la reducción de los consumos energéticos durante la operación

• Tendencia hacia la reducción de emisiones contaminantes (CO2, NOx, SO2)

• Hueco de actividad en cuanto a temas de regulación y control. En España no hay empresas especializadas.

• Proyectos de cogeneración

• La incentivación de plantas que necesitan generadores de calor (vapor o agua) a partir de biomasa

• Elevado número de competidores

• Carencia de financiación

• Empresas competidoras extranjeras, principalmente de Alemania, Italia, Francia y Estados Unidos, que cubren entre un 15 y un 50% de la cuota de mercado nacional.

• Las ventajas de estas empresas extranjeras respecto a las nacionales se centran básicamente en aspectos de costes de producción o por acuerdos comerciales o del Grupo de empresas.

Tabla 15: Principales conclusiones del estudio Fuente: Elaboración propia


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7. RECOMENDACIONES

A continuación se listan las recomendaciones o propuestas de actuación en relación a las conclusiones del estudio.

Éstas han sido divididas en seis capítulos relacionados con:

La eficiencia energética de las calderas:

El sector Industrial es el responsable del 31% del consumo de energía en España y el de las calderas supone casi la mitad de ese consumo, por tanto, todo aquello que vaya en el sentido de un mejor control, disminución de las pérdidas y aumento de los rendimientos energéticos mejorará muy positivamente la eficiencia. En este sentido, se recomienda:

Efectuar un plan estratégico a nivel nacional del uso eficiente de la energía en las empresas que abarcase potenciales ahorros energéticos en los procesos industriales. El estudio comprendería tres partes:

- La realización de una auditoría energética a empresas industriales con el fin de detectar oportunidades y opciones de mejora en las calderas.

- La gestión energética para conocer los tipos de energía disponibles en cada lugar y las opciones de optimización y ahorro energético.

- Los planes de las diferentes administraciones para alinearlos con el de las empresas.

Investigar e innovar en cómo mejorar los componentes de las calderas que más potencial de mejora tienen como son los quemadores, los economizadores y los sistemas de regulación en la alimentación del agua.

Siguiendo con esta línea, hay una carencia en los sistemas de control automático que contribuirían también a la mejora energética de las calderas. Además las empresas fabricantes de estos sistemas no son nacionales. La recomendación sería incentivar el desarrollo de este tipo de sistemas a nivel nacional con programas de ayuda específicos para este tipo de empresas. Las ayudas parecen estar más destinadas al usuario final ya sean particulares o empresas que renuevan sus equipos por otros más eficientes pero no a los fabricantes.

La fabricación de las calderas:

En el DAFO realizado, aparecen como puntos fuertes la elevada calidad y el conocimiento tecnológico por parte de las empresas del sector, sin embargo, existe preocupación por:

Reducir el tiempo de fabricación de calderas. A pesar de que normalmente son producciones no seriadas, se recomienda efectuar un análisis de la automatización de diversas operaciones o procesos, como el ensamblado, soldadura y la incorporación del control de los ensayos no destructivos,

Introducir materiales más avanzados que eviten problemas de roturas, mejoren la resistencia a la corrosión, a la temperatura, o incorporar recubrimientos superficiales frente a la oxidación y refractariedad con el fin de mantener la alta competitividad de las calderas de fabricación nacional.


222

Nuevas calderas:

La cogeneración y la biomasa son una fuente de energía de gran potencial en España, ya se han introducido con éxito en numerosas aplicaciones y se pueden extender a las pequeñas empresas. Existe un gran recorrido en este campo como es la mayor introducción de la microcogeneración y el estudio de sistemas avanzados de lecho fluidizado o aprovechamiento de materiales orgánicos locales como combustible de calderas de biomasa o incluso la posibilidad de obtener combustibles "verdes" a partir de desechos, residuos o productos orgánicos agrícolas.

Mantenimiento preventivo y predictivo:

Otro factor que se ha detectado como muy influyente es la correcta utilización y mantenimiento de las calderas. La investigación, desarrollo, mejora e implementación de sistemas de mantenimiento preventivo y predictivo permitirá mejorar este aspecto.

La monitorización en uso y/o a distancia permite un mejor control de las emisiones de gases, del consumo energético e incluso de los problemas de mantenimiento. Actualmente hay en el mercado sensores capaces de enviar por control remoto información de todos esos aspectos a costes bajos.

Mercado:

Según se deriva del estudio, Alemania, Reino Unido y Francia están mejor posicionados que España en el mercado europeo, por lo tanto resulta complicado para las empresas españolas ganar cuota de mercado. Sin embargo la introducción en nuevos países como Asia o Sudamérica que carecen de tecnología y conocimiento puede resultar una buena oportunidad. Sudamérica es un socio comercial importante y ya consolidado con España, hay ya muchas empresas españolas instaladas allí e infraestructura comercial suficiente para que el desembarco de las empresas españolas sea más sencillo. Se recomienda efectuar un estudio de mercado en esos países.

Por otra parte, las empresas manifiestan insuficiente conocimiento de la competencia y de los avances tecnológicos a nivel internacional. Se recomienda efectuar un estudio de benchmarking sobre los principales competidores en Alemania, Francia, Reino Unido, Italia y Estados Unidos.

Dado que la crisis actual está haciendo que muchas empresas hayan tenido que sustituir grandes instalaciones de calderas por equipos más pequeños, se debería aprovechar esta circunstancia por parte de las empresas del sector.

Las nuevas oportunidades para el sector de las calderas en otros sectores, tales como el nuclear, eólico, ferroviario, etc. debería ser aprovechada por las empresas del sector, y de esta forma poder posicionarse respecto al resto.

De carácter organizativo

Para la mejora de la gestión técnica de los proveedores consultivos tanto en la cadena de valor como en la producción, se recomiendan programas de gestión e introducción de estudio de tiempos.

Uno de los puntos débiles detectados por las empresas es la falta de información sobre la competencia y los avances tecnológicos. Es por este motivo que la formación e implementación de metodologías de Vigilancia Tecnológica y Competitiva en el sector sería un factor importante a analizar.


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Así mismo, las empresas carecen de información suficiente sobre las ayudas

a la I+D+i. Es por ello que se recomienda la asistencia y asesoramiento a las empresas en materia de ayudas.

En España no existe una organización o asociación de fabricantes y usuarios de calderas industriales como la Council of Industrial Boiler Owner (CIBO) de EEUU que agrupa a fabricantes de calderas y equipos auxiliares, ingenierías, usuarios y CCTT de I+D y Universidades, para promover el intercambio de información entre los interesados y ser interlocutor con el gobierno relativo a cuestiones de seguridad, contaminación, emisiones y cuestiones medio ambientales, eficiencia energética, programas de desarrollo tecnológico, leyes y regulaciones que afecten a las calderas, estadísticas e inventarios (número de calderas por tipo de industria, por tamaño, por aplicaciones), así como de las necesidades de las industrias.

Esta organización es muy importante ya que permite conocer el tamaño del sector y su tendencia futura, tanto en número de empresas como en volumen económico; ofrece estimaciones de consumos y su distribución geográfica. Permite evaluar las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero, se puede confeccionar una tabla EXCEL con datos del instalador, localización de la instalación, marca, modelo, potencia, combustible, capacidad del silo/almacén, uso (industrial, doméstico o público).

Esta organización podría ser liderada por otras asociaciones ya existentes como SERCOBE (Bienes de Equipo), COGEN (Cogeneración) o AVEBIOM (Biomasa).

El aspecto tecnológico más importante que, según las empresas, debería mejorarse para potenciar la competitividad de la oferta nacional de calderas industriales, es la mejora de la formación técnica del personal. Es por este motivo que se debe abordar la realización de un plan de formación específico para el sector, definiendo las capacidades profesionales que se deberían alcanzar con el objeto de lograr niveles de desempeño compatibles con la naturaleza de las funciones / actividades que realizan o deberían realizar (por ejemplo temas de regulación y control, programas de diseño, etc.).


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8. ANEXO I – TIPOS Y PARTES DE CALDERAS A continuación se describen, de forma general, las diferentes tipologías de

calderas, atendiendo a diferentes criterios de clasificación. Así mismo, se realiza la descripción de las partes más importantes integrantes de una caldera.

Este apartado pretende ser una breve guía explicativa que permita una mejor comprensión de algunos de los aspectos que se han planteado a lo largo del informe.

8.1. TIPOLOGÍAS DE CALDERAS

Resulta difícil hacer una clasificación que abarque la totalidad de las calderas existentes, puesto que la variedad es muy extensa. Existen varias formas de clasificación de calderas, entre las que se pueden señalar:

8.1.1. SEGÚN LA PRESIÓN DE TRABAJO:

Baja presión : de 0 - 2.5 Kg./cm2 ( 15 a 60 psi)

Media presión : de 2.5 - 10 Kg./cm2 (60 a 150 psi)

Alta presión : de 10 - 220 Kg./cm2 (150 a 250 psi)

Supercríticas: más de 220 Kg./cm2. (más de 250 psi)

8.1.2. SEGÚN COMBUSTIBLE:

Sólidos

Líquidos

Gaseosos

Mixtas

Nucleares


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COMBUSTIBLES INDUSTRIALES

SÓLIDOS

NATURALES

MADERA, TURBAS, LIGNITOS, HULLAS,

ANTRACITA, RESIDUOS

VEGETALES

ARTIFICIALES

COQUES, BRIQUETAS, AGLOMERADOS,

CARBON VEGETAL

LÍQUIDOS

DERIVADOS DEL PETRÓLEO

RESIDUALES

GASEOSOS

GAS NATURAL

G. L. P.

GASES ARTIFICIALES

Figura 42: Combustibles utilizados en calderas industriales Fuente: Instituto de Energía y Termodinámica – UPB. Curso calderas

Las Propiedades de los combustibles a destacar son:

- Potencia o poder calorífico; el superior y el inferior

- Límite de inflamabilidad: porcentajes de combustible y aire en la mezcla, a presión y temperatura para que sea de forma autosostenida

- Velocidad de propagación de la llama: en un frente gaseoso

- Temperatura de ignición; punto de inflamación (combustibles líquidos); temperatura a la cual la velocidad de combustión es lo suficientemente elevada para que la combustión se propague.

- Indice Wobbe; (combustibles gaseosos), es el cociente entre el PCS (Poder Calorífico Superior) y la raíz cuadrada de la densidad relativa respecto del aire (MJ/m3)

8.1.3. SEGÚN SUS MATERIALES

Calderas de fundición; por elementos, la transmisión de calor tiene lugar en el hogar, área de intercambio pequeña y rendimientos bajo; tienen poca pérdida de carga en los humos y por ello suelen ser de tiro natural.

Calderas de acero; combustibles líquidos o gaseosos, por lo que tienen una mayor superficie de contacto y su rendimiento es mejor.

Calderas murales; de diseño compacto y reducido, empleadas para instalaciones familiares de ACS y calefacción.

8.1.4. SEGÚN SU GENERACIÓN:

De agua caliente

De vapor:


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- saturado (húmedo o seco)

- recalentado

8.1.5. SEGÚN LA CIRCULACIÓN DEL AGUA Y LOS GASES CALIENTES EN LA ZONA DE TUBOS DE LAS CALDERAS

Según esto se tienen 2 tipos generales de calderas:

Pirotubulares o de tubos de humo

En estas calderas los humos pasan por dentro de los tubos cediendo su calor al agua que los rodea. Básicamente son recipientes metálicos, comúnmente de acero, de forma cilíndrica o semicilíndrica, atravesados por grupos de tubos por cuyo interior circulan los gases de combustión. Para generar vapor, se regula el nivel medio del agua en su interior, de forma que varíe dentro de una banda prevista, sirviendo su cámara superior de separador del vapor generado, desde donde sale al consumo por la tubuladura de salida. Para generar agua sobrecalentada, la caldera está completamente inundada, siendo iguales los conductos de entrada y salida de agua. Las calderas para generar fluido térmico, son similares a las de generación de agua sobrecalentada, pero más simples en su construcción. Tienen escasa demanda.

Por problemas de resistencia de materiales, su tamaño es limitado. Sus dimensiones alcanzan a 5 m de diámetro y 10 m de largo. Se construyen para flujos máximos de 20.000Kg/h de vapor y sus presiones de trabajo no superan los 18 Kg/cm2.

Pueden producir agua caliente o vapor saturado. En el primer caso se les instala un estanque de expansión que permite absorber las dilataciones de agua. En el caso de vapor poseen un nivel de agua a 10 o 20 cm. sobre los tubos superiores.

Estas calderas son diferentes según que el combustible sea carbón o un combustible líquido o gaseoso. En función del combustible, se distinguen dos tipos de calderas pirotubulares:

- Calderas pirotubulares de carbón. Las calderas diseñadas para quemar carbón tienen un hogar amplio donde, por lo tanto, se originan pérdidas importantes de calor por convección y radiación, siendo imprescindible un buen aislamiento en el hogar. Estas calderas se pueden utilizar también para la combustión de otros combustibles sólidos.

- Calderas pirotubulares para combustibles líquidos o gaseosos. Se diferencian, básicamente, de las anteriores en el tamaño y/o la situación del hogar. A su vez pueden ser de dos tipos:

- De hogar integral. El combustible quemado es líquido o gas, por lo que se obtiene una llama alargada por la parte baja del hogar, que es mucho más pequeño que en las calderas de carbón.

- Compacta con tubo hogar: En estas calderas existe un tubo central sumergido en el agua, el cual hace de hogar. Los gases de combustión ceden calor a este tubo por radiación. Posteriormente son obligados a pasar por el resto de los tubos menores que también están sumergidos en agua.


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- Ventajas de las calderas pirotubulares

- Capacidad de soportar fluctuaciones de carga bruscas y grandes, produciéndose sólo ligeras variaciones en la presión debido a la gran cantidad de agua almacenada.

- Bajo coste inicial.

- Bajo coste de mantenimiento.

- Simplicidad de la instalación que sólo exige la cimentación y el interconexionado de la caldera a las redes de agua, vapor, combustible y electricidad de la fábrica.

- Las calderas compactas son más baratas en coste inicial que las acuotubulares para la producción de vapor de hasta 25t/h. En condiciones óptimas y a la máxima carga, pueden alcanzar un rendimiento de hasta el 90% o más, superior normalmente al de las calderas acuotubulares.

- Inconvenientes de las calderas pirotubulares

- Limitación en tamaño por resistencia de la carcasa.

- Tensiones térmicas altas: La diferencia de temperaturas entre ambos lados de los tubos es grande por lo que el flujo térmico a disipar también lo es, lo que provoca envejecimiento prematuro de los materiales.

- Riesgo de explosión por el efecto combinado de lo anterior y las incrustaciones, que dificultan la transmisión de calor, y que puede provocar un aumento excesivo de la temperatura y la presión en el interior de los tubos.

Figura 43: Caldera Pirotubular Fuente: http://www.empresaeficiente.com

Acuotubulares o de tubos de agua

El agua circula por dentro de los tubos, captando calor de los gases calientes que pasan por el exterior. Permiten generar grandes cantidades de vapor sobrecalentado a alta presión y alta temperatura, se usa en plantas térmicas para generar potencia mediante turbinas. Se componen por uno o más cilindros que almacenan el agua y vapor (colectores) unidos por tubos de pequeño diámetro por cuyo interior circula el agua. Originalmente estaban diseñadas para quemar combustible sólido.

Estas calderas son apropiadas cuando el requerimiento de vapor, en cantidad y calidad es alto. Se construyen para capacidades mayores a 5.000 Kg./h de vapor (5


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t/h) con valores máximos en la actualidad de 2.000 t/h. Permiten obtener vapor a temperaturas del orden de 550º C y presiones de 200kg/cm2 o más.

Por tener mayor seguridad, este tipo de caldera en general ha desplazado a las calderas de humo excepto en casos especiales como los diseños de calderas unitarias pequeñas y las de calor de desecho para aplicaciones de presión media y baja.

Estas calderas pueden generar indistintamente, vapor, o agua sobrecalentada (Imagen 2 y 3). Cuando las calderas se destinan a la generación de agua sobrecalentada no disponen de calderines, o la distribución de agua a los tubos de las paredes se realiza por medio de colectores.

En las calderas acuotubulares la circulación del agua por su interior es forzada por medio de bombas de circulación. En las calderas de generación de vapor se regula el nivel medio de agua en el calderín superior, de forma que varíe dentro de una banda prevista, sirviendo la cámara superior de separador del vapor generado, desde donde sale al consumo por la tubuladura de salida.

Figura 44: Caldera acuotubular para generación de agua sobrecalentada (sección transversal)

Fuente: http://www.sapiens.itgo.com


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Figura 45: Caldera acuotubular para generación de vapor (sección transversal) Fuente: http://pyruos.co.cc/acuotubular.html

Haciendo referencia a calderas con capacidades de vaporización desde 3t/h hasta 100t/h, se pueden distinguir dos tipos:

- Calderas acuotubulares compactas

- Construidas totalmente en talleres y enviadas como un bloque al lugar de utilización.

- Pueden suministrarse para quemar combustibles líquidos o gaseosos.

- Necesitan poco albañilería.

- Se diferencian dos tipos: De hogar integral pequeñas (hasta 60t/h) y de hogar integral grandes (hasta 200t/h)

- Calderas acuotubulares no compactas

- Estas calderas son montadas en obra.

- Se diferencian dos tipos: De tubos rectos y de tubos curvados

- Ventajas de las calderas acuotubulares:

- Pueden ser puestas en marcha rápidamente

- Trabajan a 300 o más psi.

- Inconvenientes:

- Mayor tamaño y peso, mayor costo.

- Debe ser alimentada con agua de gran pureza.


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8.2. PARTES DE UNA CALDERA

La amplia variedad de tipología de calderas existente, tal como se refleja en el apartado anterior, dificulta la definición de una descripción genérica de sus componentes válida para toda la casuística. Por esta razón la relación de componentes que se recoge en este apartado no pretende ser exhaustiva, enumerando principalmente los componentes más significativos de las calderas de vapor industriales así como la influencia de su diseño sobre la eficiencia del equipo.

8.2.1. HOGAR-CÁMARA DE COMBUSTIÓN

El hogar o cámara de combustión es la zona de la caldera donde se quema el combustible sólido, líquido o gaseoso. La cámara confina el producto de la combustión y debe resistir las altas temperaturas que se presentan y las presiones que se utilizan. Sus dimensiones y geometría se adaptan a la velocidad de liberación del calor, el tipo de combustible y al método de combustión, de tal manera que se haga lo posible por tener una combustión completa y se proporcione un medio apropiado para eliminar la ceniza.

En caso de combustibles líquidos o gaseosos el elemento generador de la combustión es un quemador y en el caso de sólidos, éstos se queman en parrillas o lechos.

Existen multitud de tipos de quemadores adaptados específicamente a la combustión de una tipología concreta de combustible. Así mismo el diseño de las parrillas o lechos debe adaptarse a la tipología y características del sólido a quemar.

La cámara de combustión ha de ser tal que la combustión sea completada antes de que los gases pasen a los recuperadores con el objetivo de reducir las pérdidas por inquemados.

En el caso de las calderas acuotubulares el hogar puede ser de dos tipos: de ladrillo refractario o de paredes de agua.

Las características termotécnicas importantes de los materiales refractarios empleados son: conductividad térmica a diversas temperaturas, calor específico (condiciona la cantidad de calor almacenado en el propio material), densidad, difusividad térmica y emisividad. Al mismo tiempo los ladrillos refractarios deben reunir una serie de propiedades mecánicas que garanticen su resistencia en el transporte y a la abrasión en aquellos casos en que los gases contengan muchas partículas. Por otro lado deben cumplir algunas especificaciones físico-químicas relativas a la solubilidad en los gases de combustión o, en el caso de hogares donde se quema carbón, en la pasta formada por la escoria y el carbón fundido.

El aislamiento del hogar debe completarse con una segunda capa de material aislante. En función de las características termotécnicas de esta segunda capa, se determina el espesor de la capa de ladrillo refractario. Como consecuencia, conviene elegir una combinación adecuada de ladrillo refractario y aislante, de tal forma que el espesor total de la pared del hogar sea el adecuado para que en él no se almacene una cantidad muy grande de calor, el cual se perdería en las paradas y arranques, así como en las variaciones de la carga que tuvieran como consecuencia variaciones en la temperatura del hogar.

En calderas grandes no es posible construir el hogar solamente con ladrillo por las siguientes razones:

Debido a la altura, el esfuerzo por compresión creado por el peso de los ladrillos sería mayor que la resistencia mecánica.


231

Debido a los diferentes tipos de combustible que pueden utilizarse, las

temperaturas que se alcanzarían en el hogar serían demasiado elevadas.

En calderas grandes de carbón pulverizado se depositarían cenizas y escorias en los ladrillos.

Es más económico aprovechar la superficie del hogar como superficie de calefacción en la caldera

La dilatación de la estructura y la caldera originaría problemas en la construcción de la obra de ladrillo.

Como consecuencia de lo anterior, se utilizan paredes de agua en los hogares, las cuales pueden ser de muy diversos tipos: de tubos y ladrillos, de tubos tangentes y ladrillos y de tubos con membrana metálica.

Las calderas pirotubulares han de estar perfectamente aisladas tanto en la virola como en los fondos. Igualmente, deben aislarse todos los accesorios y tuberías que conduzcan fluidos calientes, así como los aparatos de instrumentación y control en sus conexiones con la caldera.

El aislamiento de la virola debe realizarse siguiendo las normas de aislamiento para superficies cilíndricas, empleando aislantes en masa para alta temperatura. La superficie exterior del aislante debe recubrirse con una lámina metálica para protegerlo y dar compacidad a todo el conjunto. También pueden emplearse aislantes reflectantes.

Muchas calderas pirotubulares instaladas y en funcionamiento no tienen sus fondos aislados, lo cual conduce a pérdidas importantes de calor. El aislamiento de los fondos debe realizarse como si fueran superficies planas y el aislante debe estar recubierto de una lámina metálica.

8.2.2. INTERCAMBIADOR (GASES-AGUA)

Tal como se ha comentado en el apartado anterior, las calderas pueden tener diferentes configuraciones en cuanto intercambio de calor entre el agua (u otro fluido) y los gases de combustión. La configuración se corresponde básicamente con un intercambiador de carcasa y tubos en el que en unas calderas lo que circula por los tubos son los gases (pirotubulares) y en otras el agua (acuotubulares).

En cualquier caso la disposición de las superficies de transferencia con respecto al flujo de gases debe definirse con el objetivo de que se obtengan buenos coeficientes de convección.

Por otra parte el diseño de este sistema debe facilitar la limpieza de superficies para aumentar la seguridad y la economía. Sobre las superficies expuestas a los gases de combustión se deposita una película de hollines (polvo e inquemados) y sobre las expuestas al agua (si la calidad del agua en el interior de la caldera no es la adecuada) se forman incrustaciones. Estas películas de hollines o incrustaciones tienen un coeficiente de transmisión de calor pequeño, de tal forma que afectan al coeficiente de transmisión total, disminuyéndolo.

Al ser menor el coeficiente total de transmisión de calor, la temperatura de los gases es más alta y escapa más calor por la chimenea


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8.2.3. CIRCUITO DE AIRE COMBURENTE

El circuito de aire comburente en una caldera está constituido básicamente por los siguientes elementos:

Filtros de entrada de aire

Ventiladores para accionamiento del aire

Conductos para llevar el aire a los equipos de combustión

Cortatiros de regulación

La disposición relativa de estos elementos varía ligeramente de unas calderas a otras y puede suceder que en algunos casos no existan filtros y en otros, sobre todo en calderas pequeñas, que el conjunto sea una unidad compacta que se suministra dentro del mismo bloque de la caldera. También en ocasiones se instalan calentadores de airea comburente a partir de la energía de los gases que salen de la caldera.

8.2.4. CIRCUITO DE GASES

El circuito de gases está compuesto por una serie de conducciones diseñadas para permitir la salida de gases con la velocidad adecuada para evitar problemas de pérdidas de carga excesivas. Por otro lado han de estar aislados para evitar fugas de calor, sobre todo en aquellos conductos situados antes del último elemento recuperador de calor. Un elemento singular del circuito es la chimenea cuya doble misión es garantizar el tiro apoyando el efecto de los ventiladores y al mismo tiempo dispersar los gases de combustión en la atmósfera.

8.2.5. CALDERÍN O TAMBOR DE VAPOR

El tambor de vapor o calderín superior es el depósito en el cual el vapor se separa de la mezcla agua-vapor. En este tambor se realizan las siguientes operaciones:

Se introduce el agua de alimentación

Se introducen los aditivos químicos del agua de la caldera

Se realizan las purgas

El agua separada de la mezcla agua-vapor es llevada, conjuntamente con el agua de alimentación, a partir del tambor de vapor hacia las superficies de intercambio.

La relación superficie de vaporización en el calderín/capacidad de vaporización debe ser adecuada en orden a evitar la formación de espumas. Por otra parte la caldera deberá tener suficiente capacidad de agua y de vapor de forma que pueda absorber fluctuaciones en la demanda de vapor.

8.2.6. SOBRECALENTADORES

En las instalaciones en las que por necesidades de proceso se deba trabajar a temperaturas superiores a la de saturación, la caldera contará con un sobrecalentador. Este elemento está comunicado con el tambor de vapor, del que recibe vapor saturado, y con el proceso al que envían el vapor sobrecalentado. Existen diferentes tipos: de convección, de radiación, combinados convección-radiación o de calentamiento independiente en función de su integración en el cuerpo de la caldera y de la fuente de calor que los alimenta.


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8.2.7. EQUIPOS DE RECUPERACIÓN DE CALOR:

ECONOMIZADORES Y CALENTADORES DE AIRE

En general, de las calderas salen los gases a temperaturas altas desde el punto de vista de su aprovechamiento energético. Por tanto es rentable económicamente instalar equipos para recuperar energía de estos gases.

Los economizadores y los calentadores de aire son equipos que se colocan en el conducto de los gases de combustión, a la salida de la caldera, a fin de recuperar parte de su calor sensible. En el caso de los economizadores este calor se utiliza en calentar el agua de alimentación a la caldera y en el caso de los calentadores de aire para calentar el aire comburente.

En ambos casos debe originarse un ahorro en kilogramos de combustible calculable mediante el cociente entre el calor recuperado y el poder calorífico de aquel. En la práctica el ahorro es superior a éste debido principalmente a que al instalar un recuperador, se mejoran en general los aislamientos térmicos y se mejora, normalmente, la eficiencia de la combustión. Este último efecto es más acusado en caso de la instalación de calentadores de aire porque se producen los efectos siguientes:

Se reducen las pérdidas de calor en los gases de combustión

Aumenta la temperatura de la llama en la zona de combustión, lo que trae como consecuencia un aumento del calor transferido por radiación y con él un aumento del calor total transferido.

Al ser más alta la temperatura de la llama, el combustible puede ser quemado con un exceso de aire menor.

8.2.8. SISTEMA DE REGULACIÓN Y CONTROL

Los tres objetivos básicos del sistema de control son:

Mantener la presión del vapor constante y un caudal acorde con las variaciones de la carga (elasticidad de funcionamiento)

Mantener una forma de funcionamiento con las máximas garantías de seguridad

Optimizar el consumo de combustible a través de un aumento en el rendimiento

El control de la combustión consiste básicamente en introducir en cada momento el combustible y, en consecuencia, el aire necesario para mantener constante la presión de vapor. Por otra parte si se busca optimizar la combustión debe mejorarse el control por medio de la corrección de la relación aire/combustible.

La curva de rendimiento de la combustión, y por tanto del rendimiento de una caldera, presenta en cada momento un punto máximo que se corresponde con un determinado exceso de aire. Si en estas condiciones se reduce este exceso de aire, el rendimiento se hace menor debido a que aumentan los inquemados. Si el exceso de aire aumenta, se completan las reacciones de oxidación pero se malgasta energía en calentar el aire en exceso que se introduce.

Frecuentemente es deseable medir los productos obtenidos en los gases de combustión con el fin de controlar la cantidad de combustible a consumir y obtener la más alta eficiencia de combustión. Asimismo y con la finalidad de obtener la relación


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aire/combustible adecuada en cada momento y conocer cómo se produce la combustión, es necesario hacer continuos análisis de humos.

Habitualmente en los productos obtenidos en los gases de combustión se realizan una o varias de las siguientes medidas: O2, CO, CO2, hidrocarburos y opacidad de los gases.


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9. ANEXO II: IMPLICACIÓN NORMATIVA

9.1. LEGISLACIÓN REFERENTE A LA FABRICACIÓN DE EQUIPOS

9.1.1. DIRECTIVA DE EQUIPOS A PRESIÓN 97/23/CE

Con el texto de la directiva se eliminan las barreras técnicas y reglamentarias para la libre circulación de los productos en la Unión Europea. Además, limita las responsabilidades del fabricante por daños causados por sus productos.

La Directiva se aplica al diseño, la fabricación y la evaluación de la conformidad de los equipos a presión y de los conjuntos sometidos a una presión máxima admisible superior a 0,5 bar. Los equipos considerados como conjuntos deben estar compuestos por varios equipos a presión instalados para constituir una instalación funcional; dichos conjuntos incluyen desde conjuntos simples, como una olla a presión, a conjuntos complejos, como una caldera acuotubular. Cuando el fabricante de un conjunto destina el mismo -y no cada uno de sus elementos por separado- a su comercialización y puesta en servicio como tal, dicho conjunto debe atenerse a la presente Directiva; que, por el contrario, la presente Directiva no cubre la unión de equipos a presión realizada en el lugar de emplazamiento del usuario, bajo la responsabilidad de este último, como, por ejemplo, las instalaciones industriales.

Los equipos a presión deberán llevar, como norma general, el marcado «CE» fijado bien por el fabricante o bien por su representante establecido en la Comunidad; que el marcado «CE» indica que el equipo a presión es conforme a lo dispuesto en la presente Directiva y en las otras directivas comunitarias aplicables relacionadas con la fijación del marcado «CE»; que no se fijará el marcado «CE» en equipos a presión cuya presión sólo represente un riesgo menor, definidos en la presente Directiva y para los que no se justifique procedimiento de certificación alguno.

La presente Directiva de Equipos a Presión fue transpuesta a la legislación española mediante el Real Decreto 769/1999. Asimismo, deroga las disposiciones del reglamento de aparatos a presión, aprobado por el Real Decreto 1244/1979, referentes al diseño, fabricación y evaluación de conformidad, quedando en vigor para aquellos equipos excluidos o no contemplados en el Real Decreto 769/1999 y todas aquellas prescripciones que no se refieren estrictamente a los tres campos anteriormente mencionados.

El Real Decreto 769/1999 se aplica al diseño, la fabricación y la evaluación de la conformidad de los equipos a presión y de los conjuntos sometidos a una presión máxima admisible superior a 0,5 bares (es decir, 0,5 bares de presión absoluta).

Éste Real Decreto queda complementado con el Real Decreto 2060/2008 por el que se aprueba el Reglamento de Equipos a Presión (REP en adelante) y sus instrucciones técnicas complementarias.

A continuación se muestra un esquema explicativo de dichos Reales Decretos.


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Figura 46: Legislación aplicable a Equipos a Presión Fuente: Applus

En el Real Decreto 2060/2008 se establecen los requisitos para la instalación, puesta en servicio, inspecciones periódicas, reparaciones y modificaciones de los equipos a presión, con presión máxima admisible superior a 0,5 bares, entendiéndose como tales los aparatos, equipos a presión, conjuntos, tuberías, recipientes a presión simples o transportables.

En el REP, ITC EP-1 en su artículo uno estable los ámbitos de aplicación, incluye calderas de vapor (PS>0.5 bar) V>2 L PS x V>50, calderas de agua sobrecalentada y calderas de recuperación de lejías negras, quedando excluidas las integradas en centrales generadoras de energía eléctrica, incluidas en EP-2, las integradas en refinerías y plantas petroquímicas, incluidas en ITC EP-3, las de vapor y agua sobrecalentada clasificadas en el art. 3.3 de DEP y categoría 1, las de agua caliente de uso industrial con Pms X VT < 10000 bar x litro, y las incluidas en el RITE (RD 1027/2007) Y por último, las de fluido térmico con Pms x Vi < 200 bar x litro, si Tms > 120º; o con Pms x Vi < 2000 bar x litro, si Tms ≤ 120º.

Hay que hacer mención que el ITC EP-1 recoge las calderas Acuotubulares y pirotubulares con referencia UNE-EN 12952 y UNE-EN 12953 Pirotubulares.

En su artículo 2 recoge las definiciones de calderas, tanto de aparato como de salas o recintos, con referencia a la norma UNE 9-001.

En el anexo IV de la ITC EP-1 figura una relación de normas UNE exigibles que se detallan a continuación:

UNE 9-001: 1987, Calderas. Términos y definiciones.

UNE 9-103: 1985, Calderas. Revisiones periódicas.

UNE 9-310: 1992, Instalaciones transmisoras de calor mediante líquido diferente al agua.

UNE 123001:2005+UNE 12301:2005/1M: 2006, Cálculo y diseño de chimeneas metálicas. Guía de aplicación.

UNE EN 12952-7:2003, Parte 7: Requisitos para los equipos de la caldera.


237

UNE-EN 12952-8:2003, Parte 8: Requisitos para los sistemas de

combustión de los combustibles líquidos y gaseosos de la caldera.

UNE-EN 12952-9:2003, Parte 9: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles sólidos pulverizados para la caldera.

UNE-EN 12952-12:2004, Parte 12: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

UNE-EN 1293-6:2003, Parte 6: Requisitos para el equipo de la caldera.

UNE-EN 12953-7:2003, Parte 7: Requisitos para los sistemas de combustión de combustibles líquidos y gaseosos para la caldera

UNE-EN 12953-10:2004, Parte 10: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

9.2. LEGISLACIÓN REFERENTE AL CONTROL DE LAS EMISIONES Y EL DISEÑO ECOLÓGICO EN EL SECTOR ENERGÉTICO E INDUSTRIAL

Directiva 2010/75/UE del Parlamento Europeo y del Consejo de 24 de noviembre de 2010 sobre las emisiones industriales (prevención y control integrados de la contaminación).

El nuevo texto comunitario supone una puesta al día de la actual Directiva sobre la Prevención y Control Integrado de la Contaminación (IPPC), trasladada a la legislación española mediante la Ley 16/2002, y refunda además otras seis Directivas existentes, entre ellas las relativas a las Grandes Instalaciones de Combustión y a la incineración de residuos.

Se refuerza el proceso de determinación y aplicación de las mejores técnicas disponibles (MTD) para la reducción de las emisiones al aire, al agua y al suelo de las actividades industriales, así como los niveles de emisión asociados a tales mejores técnicas.

Se clarifican los posibles motivos para aplicar, en casos específicos, límites de emisión menos estrictos que los asociados a la mejores técnicas.

En el caso de las Grandes Instalaciones de Combustión, se adoptan nuevos valores límite de emisión más exigentes, que para las instalaciones nuevas serán de aplicación dos años después de la entrada en vigor de la Directiva.

Para las instalaciones existentes, dados los largos ciclos de inversión en este tipo de plantas, la fecha de aplicación será el 1 de enero de 2016, pero se establecen diversos periodos transitorios y mecanismos de flexibilidad que permiten una gradual incorporación a las nuevas condiciones que establece la Directiva.

Directiva 2009/125/CE

Esta Directiva instaura un marco para el establecimiento de requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos relacionados con la energía y deroga a la Directiva 2005/32/CE.

En anterior Directiva 2005/632/CE se hacía referencia a productos que utilizan energía, en cambio, la nueva norma amplía el alcance a los productos que utilizan


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energía, definidos como “todo bien que, una vez introducido en el mercado o puesto en servicio, tiene un impacto sobre el consumo de energía durante su utilización e incluye las partes que están destinadas a incorporarse a los productos relacionados con la energía, contempladas por la presente Directiva e introducidas en el mercado o puestas en servicio como partes individuales para usuarios finales, y cuyo comportamiento medioambiental puede evaluarse de manera independiente”.

La transposición a la normativa española es el Real Decreto 1369/2007, que establece requisitos de diseño ecológico a los productos que utilizan energía, y que hace referencia a la Directiva 2005/32/CE, ya que todavía está en propuesta el Real Decreto que dicte las disposiciones contenidas en la nueva Directiva.

No obstante, el 22 de enero de 2011 se sometieron a votación los reglamentos sobre diseño ecológico para calderas, por lo que se establecerán, en la legislación, requisitos específicos para el sector de las calderas.

9.3. NORMAS UNE

En este apartado a groso modo trataremos normas referentes a calderas de agua sobrecalentada (calderas acuotubulares, calderas pirotubulares), calderas de calefacción, calderas domésticas, calderas de vapor y guías, materiales combustibles y auxiliares relativos a las nombradas anteriormente. Se han excluido de este análisis las normas relativas a calderas en construcción naval.

En primer lugar detallaremos las normas aplicables a las calderas en general, subdividiendo posteriormente según las tipologías de calderas descritas en el anexo I.

Atendiendo a las normas de aplicación a calderas sin entrar en ninguna clasificación hay que tener en cuenta aquellas que afectan a todas ellas tanto en relación a materiales, combustión, revisión, calidad, diseño, inspección, mantenimiento, seguridad, etc.

Es en este apartado donde nos encontramos con las siguientes normas:

CÓDIGO NORMA

UNE 9001:1987

Calderas. Términos y definiciones. (Donde se unifican y definen los términos más usuales e importantes en el campo de las calderas, ya sean de vapor, agua sobrecalentada, agua caliente y de fluido térmico.)

UNE 9013:1992

Sala de calderas. (Su objeto es describir las condiciones que deben cumplir las instalaciones relativas a calderas de vapor de presión de servicio superior a 98 kPa (1 kgf/cm2) y calderas en fase líquida con temperaturas de salida superior a 110ºC. Ver UNE 9076 - Instalación de combustibles líquidos para alimentación de calderas)

UNE 9078:1989 Calderas. Proyecto de instalación.

UNE 9103:1985 Calderas. Revisiones periódicas.

UNE 9008:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles líquidos.

UNE 9009:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles gaseosos


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UNE 9017:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles sólidos de origen no fósil.

UNE 9010:1992 Calderas. Diseño de calderas. Calderas de recuperación de calor perdido

UNE 19044:1973 Tubos para calderas. Diámetros, tolerancias y masas por metro.

UNE 60765:1997

Dispositivos de ayuda a la evacuación de los productos de la combustión acoplados a calderas y calentadores de circuito abierto de tiro natural destinados a ser conectados a un conducto de evacuación de los productos de la combustión, que utilizan combustibles gaseosos, cuyo gasto calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

UNE 9018:1985 Características de los coques, necesarias para los proyectos de calderas

UNE 9105:1992 Calderas, economizadores, recalentadores y sobrecalentadores. Primera prueba de presión.

UNE 9106:1992 Calderas, economizadores, recalentadores, sobrecalentadores y recipientes a presión. Expediente de control de calidad

UNE 9107:1986 Conductos para calderas.

UNE 9108:1986 Calderas. Chimeneas metálicas.

UNE 9205:1987 Calderas. Cálculos relativos a la combustión

UNE 9206:1988 Calderas. Inspección de las instalaciones.

UNE 9111:1987 Calderas y aparatos a presión. Termómetros. Selección e instalación.

UNE 9112:1988 Calderas de vapor. Funcionamiento y mantenimiento. Instrucciones generales.

UNE 9109:1986 Equipos de instrumentación, control, alarma y seguridades para calderas.

UNE-EN 1653/A1:2001

Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.

UNE-EN 1653:1998 Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.

Tabla 16: Normas aplicables a calderas en general Fuente: Normas UNE y elaboración propia


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Atendiendo al combustible utilizado en la caldera, encontramos las siguientes normas:

Combustibles sólidos:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 12952-16:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 16: Requisitos para los sistemas de combustión en lecho fluidizado y la parrilla para combustibles sólidos de la caldera.

UNE-EN 12809:2002 Calderas domésticas independientes que utilizan combustible sólido. Potencia térmica nominal inferior o igual a 50 kW. Requisitos y métodos de ensayo.

UNE-EN 12809:2002/A1:2005

Calderas domésticas independientes que utilizan combustible sólido. Potencia térmica nominal inferior o igual a 50 kW. Requisitos y métodos de ensayo.

UNE-EN 12809:2002/A1:2005/AC:2007


UNE-EN 12809:2002/AC:2006


UNE-EN 12952-9:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 9: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles sólidos pulverizados para la caldera.

UNE-EN 303-5:1999

Calderas de calefacción. Parte 5: Calderas especiales para combustibles sólidos, de carga manual y automática y potencial útil nominal hasta 300 kW. Terminologías, requisitos, ensayos y marcado.

UNE 9007:1985 Características de combustibles sólidos de origen fósil necesarias para los proyectos de calderas.

UNE 9017:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles sólidos de origen no fósil.

UNE-EN 12953-12:2004 Calderas pirotubulares. Parte 12: Requisitos para los equipos de combustión de parrilla para combustibles sólidos en la caldera.

Tabla 17: Normas aplicables a calderas para combustibles sólidos Fuente: Normas UNE y elaboración propia


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Combustibles líquidos:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 15035:2008 Calderas de calefacción. Requisitos especiales para calderas estancas alimentadas por combustibles líquidos de hasta 70 kW

UNE-EN 15034:2009 Calderas de calefacción. Calderas de calefacción de condensación para combustibles líquidos.

UNE-EN 303-2/A1:2004

Calderas de calefacción. Parte 2: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos especiales para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 303-2:1999 Calderas de calefacción. Parte 2: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos especiales para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 303-4:1999

Calderas de calefacción. Parte 4: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos específicos para calderas con quemadores de combustibles líquidos de tiro forzado con una potencia útil de hasta 70 kW y una presión de servicio máxima de 3 bar. Terminología, requisitos especiales, ensayos y marcado

UNE-EN 303-6:2000

Calderas de calefacción. Parte 6: Calderas de calefacción con quemadores de tiro forzado. Requisitos específicos para el servicio de agua caliente sanitaria de las calderas mixtas con quemadores de combustible líquido por pulverización cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

UNE-EN 304/A1:1999 Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 304/A2:2004 Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para las calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 304:1994 Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para las calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización. (Versión oficial EN 304:1992).

UNE 9076:1989 Instalación de combustibles líquidos para alimentación de calderas.

UNE 9008:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles líquidos.

Tabla 18: Normas aplicables a calderas para combustibles líquidos Fuente: Normas UNE y elaboración propia


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Combustibles gaseosos:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 13836:2007 Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 300 kW pero inferior o igual a 1 000 kW.

UNE-EN 15417:2007

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Requisitos específicos para calderas de condensación cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero igual o inferior a 1000 kW.

UNE-EN 297:1995/A2:1996/AC:2006

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11bs equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kw.

UNE-EN 297/A3:1997

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11Bs equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297/A5:1999

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipos B11 y B11BS equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es menor o igual a 70 kW.

UNE-EN 297/A6:2003

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11BS equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297:1995

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas del tipo B equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297/A2:1996

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11bs equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kw.

UNE-EN 297:1995/A4:2005

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas del tipo B equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 303-3/A2:2004 Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de caldera y de un quemador de tiro forzado.

UNE-EN 303-3:1999 Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de caldera y de un quemador de tiro forzado.

UNE-EN 303-3:1999/AC:2006

Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de


243

caldera y de un quemador de tiro forzado.

UNE-EN 303-7:2008 Calderas de calefacción. Parte 7: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos equipadas con un quemador de tiro forzado de potencia térmica nominal inferior o igual a 1000 kW.

UNE-EN 483/A2:2002 Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo C cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW

UNE-EN 483:2000 Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos C cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 483:2000/A2:2002/AC:2006

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo C cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

UNE-EN 483:2000/A4:2009

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos C cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 625:1996

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Requisitos específicos para el servicio de agua caliente sanitaria de las calderas mixtas cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 656:2000 Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero, igual o inferior a 300 kW.

UNE-EN 656:2000/A1:2007

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero igual o inferior a 300 kW.

UNE-EN 677:1998

Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Requisitos específicos para las calderas de condensación cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

UNE 60765:1997


UNE 9009:1992 Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles gaseosos

Tabla 19: Normas aplicables a calderas para combustibles gaseosos Fuente: Normas UNE y elaboración propia


244

Mixtas:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 12952-8:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 8: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles líquidos y gaseosos de la caldera.

UNE-EN 12953-7:2003 Calderas pirotubulares. Parte 7: Requisitos para los sistemas de combustión de combustibles líquidos y gaseosos para la caldera.

Tabla 20: Normas aplicables a calderas mixtas Fuente: Normas UNE y elaboración propia

Atendiendo a los materiales utilizados en la fabricación de las calderas encontramos las siguientes normas:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 12952-2:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 2: Materiales para las partes sometidas a presión de la caldera y accesorios.

UNE-EN 1653/A1:2001 Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.


UNE-EN 12953-2:2003 Calderas pirotubulares. Parte 2: Materiales para las partes a presión de las calderas y accesorios.

UNE-EN 14222:2003 Calderas pirotubulares de acero inoxidable.

Tabla 21: Normas aplicables a calderas según los materiales utilizados en su fabricación Fuente: Normas UNE y elaboración propia

Dependiendo de su generación, encontramos las normas:

CÓDIGO NORMA

UNE 9112:1988 Calderas de vapor. Funcionamiento y mantenimiento. Instrucciones generales.

UNE-EN 45510-4-2:2000

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 2: Calentadores gas-aire, vapor-aire y gas-gas.

UNE 9002:1986 Calderas de vapor. Clasificación.

UNE 9004:1986 Calderas de vapor. Características y datos fundamentales

para definirlas.


245

Según la circulación del agua y los gases, existen normas relativas a:

Calderas acuotubulares:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 12952-12:2004 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 12: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

UNE-EN 12952-16:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 16: Requisitos para los sistemas de combustión en lecho fluidizado y la parrilla para combustibles sólidos de la caldera.

UNE-EN 12952-3:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión.

UNE-EN 12952-4:2000 Caldera acuotubular. Parte 4: Cálculo de la esperanza de vida prevista de las calderas en servicio

UNE-EN 12952-5:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 5: Fabricación y construcción de las partes a presión de las calderas

UNE-EN 45510-3-1:2000

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 3-1: Calderas. Calderas acuotubulares.

UNE 9100:1986 Calderas de vapor. Válvulas de seguridad.

UNE 9100:1988 ERRATUM

Calderas de vapor. Válvulas de seguridad.

UNE-EN 15332:2008 Calderas de calefacción. Evaluación energética de los

sistemas de acumulación de agua caliente.

UNE-EN 303-6:2000


UNE-EN 625:1996


UNE-EN 1653/A1:2001

Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.


Tabla 22: Normas aplicables a calderas según su generación Fuente: Normas UNE y elaboración propia


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UNE-EN 12952-6:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 6: Inspección durante la construcción; documentación y marcado de las partes sometidas a presión de la caldera.

UNE-EN 12952-13/A1:2004

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 13: Requisitos para los sistemas de limpieza de los humos.

UNE-EN 12952-13:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 13: Requisitos para los sistemas de limpieza de los humos.

UNE-EN 12952-14:2004

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 14: requisitos para los sistemas de denitrificción (DENOX) de los humos utilizando amoniaco licuado presurizado y disolución cuisa de amoniaco

UNE-EN 12952-2:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 2: Materiales para las partes sometidas a presión de la caldera y accesorios.

UNE-EN 12952-10:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 10: Requisitos para la protección contra la presión excesiva.

UNE-EN 12952-11:2008 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 11: Requisitos para los dispositivos de limitación de la caldera y sus accesorios.

UNE-EN 12952-1:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 12952-7:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 7: Requisitos para los equipos de la caldera.

UNE-EN 12952-8:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 8: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles líquidos y gaseosos de la caldera.

UNE-EN 12952-9:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 9: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles sólidos pulverizados para la caldera.

UNE-CR 12952-17:2003 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 17: Guía para la implicación de un organismo de certificación independiente del fabricante.

UNE-EN 12952-15:2004 Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 15: Ensayos de recepción.

Tabla 23: Normas aplicables a calderas acuotubulares Fuente: Normas UNE y elaboración propia


247

Calderas pirotubulares:

CÓDIGO NORMA

UNE-EN 12953-1:2003 Calderas pirotubulares. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 12953-2:2003 Calderas pirotubulares. Parte 2: Materiales para las partes a presión de las calderas y accesorios

UNE-EN 12953-3:2003 Calderas pirotubulares. Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión.

UNE-EN 12953-4:2003 Calderas pirotubulares. Parte 4: Ejecución y construcción de las partes a presión de la caldera.

UNE-EN 12953-5:2003 Calderas pirotubulares. Parte 5: Inspección durante la construcción, documentación y marcado de las partes a presión de la caldera.

UNE-EN 12953-6:2003 Calderas pirotubulares. Parte 6: Requisitos para el equipo de la caldera.

UNE-EN 12953-6:2003 ERRATUM:2009

Calderas pirotubulares. Parte 6: Requisitos para el equipo de la caldera.

UNE-EN 12953-7:2003 Calderas pirotubulares. Parte 7: Requisitos para los sistemas de combustión de combustibles líquidos y gaseosos para la caldera.

UNE-EN 12953-8:2002 Calderas pirotubulares. Parte 8: Requisitos de protección contra la presión excesiva.

UNE-EN 12953-9:2008 Calderas pirotubulares. Parte 9: Requisitos para los dispositivos de limitación de la caldera y sus accesorios.

UNE-EN 12953-10:2004 Calderas pirotubulares. Parte 10: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

UNE-EN 12953-11:2004 Calderas pirotubulares. Parte 11: Ensayos de recepción.

UNE-EN 12953-12:2004 Calderas pirotubulares. Parte 12: Requisitos para los equipos de combustión de parrilla para combustibles sólidos en la caldera.

UNE-CR 12953-14:2003 Calderas pirotubulares. Parte 14: Directrices para la intervención de un organismo de inspección independiente del fabricante.

UNE-EN 14222:2003 Calderas pirotubulares de acero inoxidable.

UNE-EN 45510-3-2:2000

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 3-2: Calderas. Calderas pirotubulares.

Tabla 24: Normas aplicables a calderas pirotubulares Fuente: Normas UNE y elaboración propia


248

En la siguiente tabla se listan las diferentes normas vigentes publicadas por

AENOR, destacando la fecha de edición de las mismas, el tipo de norma, así como al tema al cual hacen relación. Estas normas, que incluyen la mayoría de las que han sido citadas en el apartado anterior, están ordenadas según su código.


249

NORMAS VIGENTES RELATIVAS A CALDERAS:

Código Fecha

edición Tipo Relación a: Norma

UNE 19044:1973 15/06/1973 General

Tubos para calderas. Diámetros, tolerancias y masas por metro.

UNE 60765:1997 22/02/1997 General


UNE 9001:1987 15/07/1987 General

Calderas. Términos y definiciones.

UNE 9002:1986 15/05/1986 Vapor Clasificación Calderas de vapor. Clasificación.

UNE 9003:1986 15/05/1986 Agua sobrecalentada

Clasificación Calderas de agua sobrecalentada. Clasificación

UNE 9004:1986 15/05/1986 Vapor

Calderas de vapor. Características y datos fundamentales para definirlas.

UNE 9005:1986 15/05/1986 Agua sobrecalentada

Calderas de agua sobrecalentada. Características y datos fundamentales para definirlas.

UNE 9006:1992 24/01/1992 Hogar

Calderas. Hogares para calderas. Tipos y definiciones.

UNE 9007:1985 15/06/1985 Combustible Combustibles Características de combustibles sólidos de origen fósil necesarias para los proyectos de calderas.

UNE 9008:1992 04/05/1992 General - diseño -

Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles líquidos.

OT

11500_03_Manual F


250

combustibles

UNE 9009:1992 04/05/1992 General - diseño - combustibles

Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles gaseosos

UNE 9010:1992 24/01/1992 General - diseño - recuperación

Calderas. Diseño de calderas. Calderas de recuperación de calor perdido

UNE 9013:1992 04/05/1992 General

Sala de calderas.

UNE 9017:1992 04/05/1992 General - diseño - combustibles

Calderas. Diseño de calderas. Características de los combustibles sólidos de origen no fósil.

UNE 9018:1985 15/10/1985 General

Características de los coques, necesarias para los proyectos de calderas

UNE 9076:1989 01/02/1989 Combustible

Instalación de combustibles líquidos para alimentación de calderas.

UNE 9078:1989 21/03/1989 General

Calderas. Proyecto de instalación.

UNE 9100:1986 15/07/1986 Vapor


UNE 9100:1988 ERRATUM

21/01/1988 Vapor


UNE 9103:1985 15/07/1985 General

Calderas. Revisiones periódicas.

UNE 9104:1986

Aparatos a presión. Revisiones periódicas.

UNE 9105:1992 24/01/1992 General

Calderas, economizadores, recalentadores y sobrecalentadores. Primera prueba de presión.

OT

11500_03_Manual F


251

UNE 9106:1992 24/01/1992 General

Calderas, economizadores, recalentadores, sobrecalentadores y recipientes a presión. Expediente de control de calidad

UNE 9107:1986 15/04/1986 General

Conductos para calderas.

UNE 9108:1986 15/03/1986 General

Calderas. Chimeneas metálicas.

UNE 9109:1986 15/12/1986 General - seguridad

Equipos de instrumentación, control, alarma y seguridades para calderas.

UNE 9111:1987 04/12/1987 General - instalación

Calderas y aparatos a presión. Termómetros. Selección e instalación.

UNE 9112:1988 30/12/1988 General - mantenimiento

Calderas de vapor. Funcionamiento y mantenimiento. Instrucciones generales.

UNE 9205:1987 22/10/1987 General - combustión

Calderas. Cálculos relativos a la combustión.

UNE 9206:1988 29/02/1988 General - inspección

Calderas. Inspección de las instalaciones.

UNE-CR 12952-17:2003 14/03/2003 Acuotubulares

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 17: Guía para la implicación de un organismo de certificación independiente del fabricante.

UNE-CR 12953-14:2003 14/03/2003 Pirotubulares

Calderas pirotubulares. Parte 14: Directrices para la intervención de un organismo de inspección independiente del fabricante.

UNE-EN 12809:2002 30/05/2002 Domésticas


UNE-EN 12809:2002/A1:2005

06/04/2005 Domésticas


UNE-EN 12809:2002/A1:2005/AC:2007



OT

11500_03_Manual F


252

UNE-EN 12809:2002/AC:2006



UNE-EN 12952-1:2003 14/03/2003 Acuotubulares Real Decreto Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 12952-10:2003 14/03/2003 Acuotubulares Protección Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 10: Requisitos para la protección contra la presión excesiva.

UNE-EN 12952-11:2008 17/11/2008 Acuotubulares Protección Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 11: Requisitos para los dispositivos de limitación de la caldera y sus accesorios.

UNE-EN 12952-12:2004 07/05/2004 Acuotubulares Calidad del agua

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 12: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

UNE-EN 12952-13/A1:2004

02/07/2004 Acuotubulares Limpieza de humos


UNE-EN 12952-13:2003 10/10/2003 Acuotubulares Limpieza de humos


UNE-EN 12952-14:2004 00/06/201 Acuotubulares Limpieza de humos

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 14: requisitos para los sistemas de denitrificción (DENOX) de los humos utilizando amoniaco licuado presurizado y disolución cuisa de amoniaco

UNE-EN 12952-15:2004 30/04/2004 Acuotubulares

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 15: Ensayos de recepción.

UNE-EN 12952-16:2003 14/03/2003 Acuotubulares Combustibles Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 16: Requisitos para los sistemas de combustión en lecho fluidizado y la parrilla para combustibles sólidos de la caldera.

UNE-EN 12952-2:2003 14/03/2003 Acuotubulares Material fabricación

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 2: Materiales para las partes sometidas a presión de la caldera y accesorios.

UNE-EN 12952-3:2003 14/03/2003 Acuotubulares Diseño Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión.

OT

11500_03_Manual F


253

UNE-EN 12952-4:2000 25/07/2000 Acuotubulares Duración Caldera acuotubular. Parte 4: Cálculo de la esperanza de vida prevista de las calderas en servicio

UNE-EN 12952-5:2003 14/03/2003 Acuotubulares Fabricación Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 5: Fabricación y construcción de las partes a presión de las calderas

UNE-EN 12952-6:2003 14/03/2003 Acuotubulares Inspección Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 6: Inspección durante la construcción; documentación y marcado de las partes sometidas a presión de la caldera.

UNE-EN 12952-7:2003 14/03/2003 Acuotubulares Revisión Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 7: Requisitos para los equipos de la caldera.

UNE-EN 12952-8:2003 14/03/2003 Acuotubulares Sistemas combustión

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 8: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles líquidos y gaseosos de la caldera.

UNE-EN 12952-9:2003 14/03/2003 Acuotubulares Sistemas combustión

Calderas acuotubulares e instalaciones auxiliares. Parte 9: Requisitos para los sistemas de combustión de los combustibles sólidos pulverizados para la caldera.

UNE-EN 12953-1:2003 14/03/2003 Pirotubulares Real Decreto Calderas pirotubulares. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 12953-10:2004 07/05/2004 Pirotubulares Calidad del agua

Calderas pirotubulares. Parte 10: Requisitos para la calidad del agua de alimentación y del agua de la caldera.

UNE-EN 12953-11:2004 30/04/2004 Pirotubulares

Calderas pirotubulares. Parte 11: Ensayos de recepción.

UNE-EN 12953-12:2004 30/04/2004 Pirotubulares

Calderas pirotubulares. Parte 12: Requisitos para los equipos de combustión de parrilla para combustibles sólidos en la caldera.

UNE-EN 12953-2:2003 14/03/2003 Pirotubulares Material fabricación

Calderas pirotubulares. Parte 2: Materiales para las partes a presión de las calderas y accesorios

UNE-EN 12953-3:2003 14/03/2003 Pirotubulares Diseño Calderas pirotubulares. Parte 3: Diseño y cálculo de las partes a presión.

OT

11500_03_Manual F


254

UNE-EN 12953-4:2003 14/03/2003 Pirotubulares Fabricación Calderas pirotubulares. Parte 4: Ejecución y construcción de las partes a presión de la caldera.

UNE-EN 12953-5:2003 14/03/2003 Pirotubulares Inspección Calderas pirotubulares. Parte 5: Inspección durante la construcción, documentación y marcado de las partes a presión de la caldera.

UNE-EN 12953-6:2003 14/03/2003 Pirotubulares Instalación auxiliares


UNE-EN 12953-6:2003 ERRATUM:2009

24/06/2009 Pirotubulares Instalación auxiliares


UNE-EN 12953-7:2003 14/03/2003 Pirotubulares Combustibles Calderas pirotubulares. Parte 7: Requisitos para los sistemas de combustión de combustibles líquidos y gaseosos para la caldera.

UNE-EN 12953-8:2002 28/06/2002 Pirotubulares Protección Calderas pirotubulares. Parte 8: Requisitos de protección contra la presión excesiva.

UNE-EN 12953-9:2008 17/11/2008 Pirotubulares Protección Calderas pirotubulares. Parte 9: Requisitos para los dispositivos de limitación de la caldera y sus accesorios.

UNE-EN 13836:2007 03/10/2007 Calefacción Combustibles Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 300 kW pero inferior o igual a 1 000 kW.

UNE-EN 14222:2003 28/11/2003 Pirotubulares Material fabricación

Calderas pirotubulares de acero inoxidable.

UNE-EN 14394:2006+A1:2009

20/05/2009 Calefacción

Calderas de calefacción. Calderas con quemadores de tiro forzado. Potencia térmica nominal inferior o igual a 10 MW y temperatura máxima de funcionamiento de 110 ºC.

UNE-EN 14989-1:2008 11/06/2008 Calderas estancas

Chimeneas. Requisitos y métodos de ensayo para chimeneas metálicas y conductos de suministro de aire independientes del material para calderas estancas. Parte 1: Terminales verticales para calderas tipo C6.

OT

11500_03_Manual F


255

UNE-EN 15034:2009 21/01/2009 Calefacción Combustibles Calderas de calefacción. Calderas de calefacción de condensación para combustibles líquidos.

UNE-EN 15035:2008 22/10/2008 Calefacción Combustibles Calderas de calefacción. Requisitos especiales para calderas estancas alimentadas por combustibles líquidos de hasta 70 kW

UNE-EN 15036-1:2008 28/05/2008 Calefacción Ruido Calderas de calefacción. Reglas para el ensayo de emisiones de ruido aéreo procedente de generadores de calor. Parte 1: Emisiones de ruido aéreo de generadores de calor.

UNE-EN 15036-2:2008 30/01/2008 Calefacción Ruido Calderas de calefacción. Reglas para el ensayo de emisiones de ruido aéreo procedente de generadores de calor. Parte 2: Emisiones de ruido de gases de combustión en la salida del generador de calor.

UNE-EN 15270:2009 15/07/2009 Calefacción Combustibles Quemadores de pelets para calderas de calefacción pequeñas. Definiciones, requisitos, ensayos y marcado.

UNE-EN 15316-4-1:2010 (PAG. COLOR)

17/02/2010 Calefacción Eficiencia

Sistemas de calefacción en los edificios. Método para el cálculo de los requisitos de energía del sistema y de la eficiencia del sistema. Parte 4-1: Sistemas de generación para calefacción de locales, sistemas de combustión (calderas).

UNE-EN 15332:2008 29/10/2008 Calefacción Evaluación Calderas de calefacción. Evaluación energética de los sistemas de acumulación de agua caliente.

UNE-EN 15378:2008 08/10/2008 Calefacción Inspección Sistemas de calefacción en los edificios. Inspección de calderas y sistemas de calefacción.

UNE-EN 15417:2007 28/02/2007 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Requisitos específicos para calderas de condensación cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero igual o inferior a 1000 kW.

OT

11500_03_Manual F


256

UNE-EN 15456:2009 07/10/2009 Calefacción Consumo Calderas de calefacción. Consumo de energía eléctrica para generadores de calor. Límites del sistema. Medidas.

UNE-EN 1653/A1:2001 15/06/2001 General Materiales Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.

UNE-EN 1653:1998 13/10/1998 General Materiales Cobre y aleaciones de cobre. Chapas y discos para calderas, recipientes a presión y depósitos para agua caliente.

UNE-EN 297/A2:1996 24/10/1996 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11bs equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kw.

UNE-EN 297/A3:1997 24/05/1997 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11Bs equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297/A5:1999 08/02/1999 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipos B11 y B11BS equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es menor o igual a 70 kW.

UNE-EN 297/A6:2003 17/10/2003 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11BS equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297:1995 24/09/1995 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas del tipo B equipadas con quemadores atmosféricos, cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 297:1995/A2:1996/AC:2006

20/09/2006 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B11 y B11bs equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kw.

OT

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257

UNE-EN 297:1995/A4:2005

18/05/2005 Calefacción Consumo Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas del tipo B equipadas con quemadores atmosféricos cuyo consumo calorífico nominal es igual o inferior a 70 kW.

UNE-EN 303-1/A1:2004 23/04/2004 Calefacción Quemadores Calderas de calefacción. Parte 1: Calderas con quemadores de tiro forzado. Terminología, requisitos generales, ensayos y marcado.

UNE-EN 303-1:2000 01/06/2000 Calefacción Quemadores Calderas de calefacción. Parte 1: Calderas con quemadores de tiro forzado. Terminología, requisitos generales, ensayo y marcado.

UNE-EN 303-2/A1:2004 23/04/2004 Calefacción Quemadores Calderas de calefacción. Parte 2: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos especiales para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 303-2:1999 19/05/1999 Calefacción

Calderas de calefacción. Parte 2: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos especiales para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 303-3/A2:2004 22/10/2004 Calefacción Montaje Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de caldera y de un quemador de tiro forzado.


Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de caldera y de un quemador de tiro forzado.

UNE-EN 303-3:1999/AC:2006


Calderas de calefacción. Parte 3: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Montaje de un cuerpo de caldera y de un quemador de tiro forzado.


Calderas de calefacción. Parte 4: Calderas con quemadores de tiro forzado. Requisitos específicos para calderas con quemadores de combustibles líquidos de tiro forzado con una potencia útil de hasta 70 kW y una presión de servicio máxima de 3 bar. Terminología, requisitos especiales, ensayos y marcado.

OT

11500_03_Manual F


258


Calderas de calefacción. Parte 5: Calderas especiales para combustibles sólidos, de carga manual y automática y potencial útil nominal hasta 300 kW. Terminologías, requisitos, ensayos y marcado.




Calderas de calefacción. Parte 7: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos equipadas con un quemador de tiro forzado de potencia térmica nominal inferior o igual a 1000 kW.

UNE-EN 304/A1:1999 26/02/1999 Calefacción

Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.


Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para las calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización.

UNE-EN 304:1994 19/01/1994 Calefacción

Calderas de calefacción. Reglas de ensayo para las calderas con quemadores de combustibles líquidos por pulverización. (Versión oficial EN 304:1992).

UNE-EN 45510-3-1:2000 07/08/2000 Acuotubulares Guía Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 3-1: Calderas. Calderas acuotubulares.

UNE-EN 45510-3-2:2000 07/08/2000 Pirotubulares Guía Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 3-2: Calderas. Calderas pirotubulares.

UNE-EN 45510-3-3:2000 07/08/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 3-3: Calderas. Calderas con combustión en lecho fluidizado.

OT

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259

UNE-EN 45510-4-1:2000 04/07/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 1: Equipos para la reducción de la emisión de partículas.

UNE-EN 45510-4-10:2000

07/11/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4-10: Auxiliares de caldera. Instalación de desnitrificación (De-NOx) de los humos.

UNE-EN 45510-4-2:2000 04/07/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 2: Calentadores gas-aire, vapor-aire y gas-gas.

UNE-EN 45510-4-3:2000 04/07/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 3: Sistema de ventilación de la caldera.

UNE-EN 45510-4-4:2004 30/01/2004 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4-4: Auxiliares de caldera. Equipos para la preparación del combustible.

UNE-EN 45510-4-5:2004 30/01/2004 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4:Auxiliares de caldera. Sección 5: Instalación de almacenamiento y de manipulación del carbón.

UNE-EN 45510-4-6:2000 04/07/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 6: Instalación de desulfuración (De-Sox) de los humos.

UNE-EN 45510-4-8:2000 04/07/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4: Auxiliares de caldera. Sección 7: Instalación de manipulación de cenizas.

UNE-EN 45510-4-8:2000 19/10/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4-8: Auxiliares de calderas. Instalación de manipulación de partículas.

UNE-EN 45510-4-9:2000 07/11/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 4-9: Auxiliares de caldera. Sopladores de hollín.

UNE-EN 45510-7-2:2000 07/11/2000 Guías

Guía para la compra de equipos para centrales eléctricas. Parte 7-2: Tuberías y válvulas. Válvulas para calderas y tuberías de alta presión.

OT

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260


Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo C cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW



UNE-EN 483:2000/A2:2002/AC:2006


Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de tipo C cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

UNE-EN 483:2000/A4:2009



UNE-EN 60730-2-15/A1 CORR:2001

30/09/2001 Calefacción Control Dispositivos de control eléctrico automático para uso doméstico y análogo. Parte 2: Requisitos particulares para dispositivos de control de nivel de agua de tipo flotador o de tipo electrodo, utilizados en calderas.

UNE-EN 60730-2-15/A1:1998


UNE-EN 60730-2-15:1997


UNE-EN 60730-2-15:1997/A11:2005

08/06/2005 Calefacción Control Dispositivos de control eléctrico automático para uso doméstico y análogo. Parte 2-15: Requisitos particulares para dispositivos de control de nivel de agua de tipo flotador o de tipo electrodo, utilizados en calderas.

OT

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261




Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero, igual o inferior a 300 kW.

UNE-EN 656:2000/A1:2007


Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Calderas de los tipos B cuyo consumo calorífico nominal es superior a 70 kW pero igual o inferior a 300 kW.


Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. Requisitos específicos para las calderas de condensación cuyo consumo calorífico nominal es inferior o igual a 70 kW.

Tabla 25: Normas UNE aplicables a calderas Fuente: Normas UNE y elaboración propia

OT

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262

10. ANEXO III: ENCUESTA TIPO

A continuación se detallan los puntos de la encuesta realizada en colaboración con Sercobe, y que han sido analizados en el presente estudio:

Perfil de la empresa Necesidades de clientes cubiertas por la empresa

- Generación de vapor.

- Generación de energía eléctrica.

- Cogeneración.

- Regulación y control.

- Reducción de las emisiones y residuos contaminantes.

- Otras necesidades (por favor describir): Cinco aspectos más fuertes de su empresa

- Alta calidad.

- Relación cercana con el cliente.

- Precio competitivo.

- Conocimiento tecnológico avanzado.

- Elevada capacidad de producción.

- Mantenimiento. Atención especializada

- Disposición de patentes.

- Conocimiento del mercado.

- Buenas relaciones públicas.

- Fidelización del cliente.

- Costes de producción bajos.

- Servicios postventa.

- Oferta de servicios energéticos.

- Cumplimiento de plazos de fabricación y/o entrega.

- Otros ¿Ha recibido ayudas para proyectos de I+D+i?

¿Patentes relacionadas con calderas industriales?

Productos Tipologías de calderas

Por tipo de combustible:

- Carbón.

- Gasolina / gasóleos.

- Gas Natural.

- Otros productos petrolíferos.

- Biogás.

- Biomasa forestal.


263

- Combustible derivado de residuo.

- Ninguna de las anteriores. Otros

Otras clasificaciones:

- Eléctrica.

- Calderas con recuperación de calor.

- Calderas en sistemas de cogeneración.

- Sistemas mixtos. Detallar:

Por tipos de circulación del fluido caloportador:

- Pirotubular.

- Acuotubular.

- Vaporización instantánea.

Por fluido caloportador:

- Agua.

- Vapor.

- Fluido Térmico.

Equipos comercializados sobre calderas ind.

- Quemadores.

- Ventiladores.

- Economizadores.

- Termostatos.

- Acumulador de vapor u otros fluidos.

¿Qué aspectos tecnológicos se deberían mejorar?

- Mayor conocimiento y aplicación de Normas UN-EN

- Procesos de soldadura y su inspección

- Mejoras en el utillaje para movimientos de partes y piezas

- Disminución de tiempos de construcción

- Formación de personal

- Programas de diseño

- Gestión técnica de proveedores y subcontratación

- Vigilancia tecnológica. Conocimiento de la competencia

- Transferencia de tecnologías y/o asistencia técnica

- Menores consumos energéticos de productos fabricados

- Menor generación de residuos y contaminación de productos

- Otros aspectos

Sectores relacionados Proveedores

Principales productos y materiales que adquiere para el desarrollo de su negocio?

En relación con las calderas ¿adquiere equipos y productos a algún proveedor extranjero?

a) ¿Qué productos importa principalmente? Especificar.

b) ¿Por qué adquiere productos en el extranjero?

- Mejor calidad

- Menor precio


264

- Acuerdos comerciales o de Grupo de empresas

- No disponibilidad del producto en el mercado español

c) ¿Principales países de los que importa productos?

- Estados miembros de la Unión Europea

- Otros países

d) ¿Los productos importados disponen del marcado CE?

- Sí, todos.

- La mayoría.

- La minoría.

- No, ninguno.

e) ¿Sabe si empresas en España fabrican los mismos productos que actualmente exporta? f) ¿Existen actualmente potenciales empresas en España que podrían fabricar los

productos que actualmente importa? Sí (razón por la que dichas empresas no los fabrican actualmente)

- No existe demanda suficiente.

- La producción sería muy costosa.

- Lo desconozco.

- Carencias tecnológicas

- Otros (por favor, especificar)

No

Competidores ¿Existen empresas competidoras extranjeras que venden en España?

Sí

a) ¿De qué país son estas empresas principalmente?

b) ¿Cuáles son los principales tipos de productos que venden estas empresas en España?

c) ¿Qué cuota de mercado estima que disponen en el mercado español?

- Entre el 1 y el 15%.



- Más del 75%.

d) ¿Considera que estas empresas disponen de alguna ventaja competitiva respecto de las empresas españolas?

Sí

- Mejor calidad de productos.

- Menores costes de producción.

- Acuerdos comerciales o de Grupo de empresas.

- Ninguna competencia nacional.

- Otras razones (por favor, especificar)

No

¿La industria española posee mayor experiencia y nivel técnico en su sector de actividad que la del resto de países de la UE?

Sí

No (¿cuáles son los países que poseen mayor experiencia y nivel tecnológico?


265

Detallar países con mayor experiencia

Puntos fuertes y débiles de las empresas españolas respecto a las empresas extranjeras en el mercado de las calderas industriales?

Fortalezas (por favor, detallar)

Debilidades (por favor, detallar)

Datos de mercado

Amenazas o situaciones negativas externas que pueden atentar contra su sector

- Elevado nº de competidores

- Carencia de financiación

- Sector muy relacionado con la construcción

- Servicios prescindibles

- Capacidad tecnológica insuficiente

- Baja productividad

- Rigidez del mercado laboral


¿Qué oportunidades externas positivas, se generan en el entorno y que, una vez identificadas pueden ser aprovechadas por su sector?

¿Posibilidad de traslado a diferentes mercados o comenzar con la producción de nuevos productos?

Sí

- Fabricación de los mismos productos para otros mercados nuevos

- Fabricación de nuevos productos para el mismo mercado en que operamos

- Fabricación de nuevos productos para mercados en los que actualmente no operamos

- Deslocalización a otros países

- Otros (por favor, detallar)

Por ahora, no.

¿Dónde situaría estos huecos y con qué importancia los valoraría?

- Regulación y control

- Reducción de emisiones contaminantes (CO2, Nox, SO2)

- Residuos y su reciclaje

- Menores consumos energéticos durante operación

- Logística y transporte

- Inspección y control de fabricación

- Mantenimiento preventivo y predictivo

- Nuevos materiales

- Mejora de los procesos de fabricación

- Prestación de servicios como Empresa de Servicios Energéticos (ESE)


266

Eficiencia energética

Principales factores y actuaciones que permiten el uso de sus productos con mayor ahorro y eficiencia energética

- Utilización de nuevas tecnologías

- Utilización de determinados materiales (ej: más resistentes…)

- Uso de combustibles adecuados

- Operación y mantenimiento adecuado

- Mejor programación y versatilidad


Accesorios e instrumentos de las calderas considera que son más relevantes y en cuáles considera que se podría trabajar más para mejorar el sistema?

¿Considera que sus calderas y equipos son eficientes energéticamente?

- Sí

- Sí, pero podrían ser más eficientes (¿en qué aspectos? Detallar

- No

Últimamente, ¿sus proveedores le han ofrecido nuevo productos?

¿En el extranjero se están fabricando y utilizando equipamiento y partes de caldera que incrementan la eficiencia y que todavía no se fabrican en España?

Sí

Detallar los equipos considerados:

No

¿Por qué considera que no se está fabricando?

- Mercado escaso

- Fuente competencia

- Legislación y normas

- Inversión necesaria

- Situación tecnológica


¿En qué fases del ciclo de vida de sus productos tienen en cuenta criterios de diseño ecológico?

- Selección y eso de materias primas

- Diseño

- Fabricación

- Transporte y distribución

- Instalación y mantenimiento

- Utilización

- Final de la vida útil

¿Qué otras actuaciones considera que podrían desarrollar las Adm. Púb. Para incentivar la actividad de su sector?

- Subvenciones

- Normativa en materia de eficiencia energética

- Fomento del I+D+i



267

11. ANEXO IV: BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

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