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PUBLICACIÓN PERIÓDICA DE INFORMACIÓN TÉCNICO-PROFESIONAL

Instalaciones térmicasde biomasa

Director responsable:Marco Caleffi

Redactor responsableFabrizio Guidetti

Han colaborado en este número- Alessandro Crimella

- Mario Doninelli- Marco Doninelli

- Domenico Mazzetti- Renzo Planca- Claudio Tadini- Mario Tadini

- Mattia Tomasoni

HidráulicaPublicación inscrita enel Tribunal de Novara

con el nº 26/91 el 28/9/91

EditorPoligrafica Moderna S.r.l. Novara

ImpresiónPoligrafica Moderna S.r.l. Novara

Copyright Hidráulica Caleffi.Reservados todos los derechos.Prohibida la reproducción odifusión, parcial o total, de estapublicación sin autorizaciónescrita del Editor.

3 INSTALACIONES TÉRMICAS DE BIOMASA4 BIOMASA

- Biogás- Biocombustibles- Biomasa leñosa

6 LA LEÑA COMO COMBUSTIBLE- Tarugos y troncos- Briquetas de madera- Astillas de madera- Pellets

8 CHIMENEAS- Chimeneas abiertas- Chimeneas cerradas

9 ESTUFAS- Estufas viejas- Estufas nuevas

10 CALDERAS DE LEÑA- Calderas tradicionales de tiro natural- Calderas de llama hacia arriba- Calderas de llama horizontal- Calderas de llama invertida- Calderas tradicionales de tiro forzado- Calderas de gasificación- Calderas de astillas de madera- Calderas de pellets

14 CONDUCTOS DE SALIDA DE HUMOS- Humero- Sombrerete- Canal de humos

16 INSTALACIONES CON COMBUSTIBLES SÓLIDOS NO PULVERIZADOS- Normas de seguridad- Dispositivos de regulación del tiro- Dispositivos de descarga térmica- VST con sensor incorporado- VST con sensor externo- VSST con doble seguridad- Dispositivos anticondensación

18 REGULADORES DE TIRO

19 VST CON SENSOR INCORPORADO

20 VST CON SENSOR EXTERNO Y RELLENO

21 VSST CON DOBLE SEGURIDAD

22 VÁLVULAS ANTICONDENSACIÓN

24 GRUPO DE CIRCULACIÓN ANTICONDENSACIÓN

26 REGULACIÓN DEL FLUIDO- Regulación de tipo discontinuo- Regulación de tipo continuo

27 ACUMULADORES HIDRÁULICOS DE CALOR

36 Válvula anticondensación

37 Grupo de circulación anticondensación

38 Grupo de circulación anticondensación y de distribución

39 Grupo de conexión y gestión de energía

40 Válvula de descarga térmica de acción positiva

41 Válvula de descarga de seguridad térmica

42 Válvula de descarga térmica de acción positiva

43 Regulador de tiro

Índice

CALEFFI S.P.A.S.R. 229, N. 25

28010 Fontaneto d’Agogna (NO)Italia

TEL. 0322·8491 FAX 0322·[email protected] www.caleffi.it

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Instalaciones térmicasde biomasaMarco y Mario Doninelli

Este es el sexto número de Hidráulica dedicado altema de las energías renovables. Anteriormentehabíamos publicado:- dos números sobre energía solar (29 y 32),- dos números sobre bombas de calor (33 y 38),- un número (39) sobre la problemática situaciónenergética actual.

Este último tema, de gran actualidad, se presentó enocasión de la inauguración de CUBOROSSO: el nuevolaboratorio de investigación de Caleffi que, entre sustareas más importantes, tiene el estudio y el diseño decomponentes y soluciones integradas que favorezcanel uso de instalaciones que funcionen con energíasrenovables.

En las páginas siguientes se tratará la biomasa y sutransformación en calor, haciendo especial hincapié enel empleo y la importancia de las biomasas leñosas.Creemos que es necesario abordar este tema porqueexisten muchos factores de orden tecnológico,ecológico y económico que están renovando el interés

por el empleo de la madera y de sus derivados comocombustible.

La finalidad es delimitar y definir los aspectos técnicosy prácticos que pueden ser determinantes a la hora deencontrar soluciones y de crear instalaciones queutilicen correctamente estas nuevas, y tradicionales,fuentes de energía.

El análisis se divide en cuatro partes:

- en la primera parte se describen los diferentes tiposde biomasa empleados para la producción de calor;

- en la segunda se examinan los tipos y lasprestaciones de los generadores de calor quefuncionan con biomasa;

- en la tercera se evalúan los principales aspectostécnicos de estas instalaciones;

- en la cuarta se proporcionan algunos esquemasque ilustran cómo realizar instalaciones concalderas de leña.

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BIOGÁS

Está formado por una mezcla de diferentes gases,principalmente metano, producida mediante lafermentación anaeróbica (sin presencia de oxígeno)de materia orgánica, generalmente procedente dedeshechos, restos agroalimentarios y estiércol.La fermentación se produce dentro de digestores.El biogás se utiliza como combustible y también en

instalaciones de cogeneración, es decir,instalaciones que producen electricidad y calor.

El biodiésel se obtiene tras exprimir sustanciasoleaginosas, como el girasol, la colza y la soja.

Los biocombustibles se utilizan principalmente paraalimentar motores diésel.

BIOCOMBUSTIBLES

De las biomasas se pueden obtener diferentes tiposde combustible. Los más importantes son el etanoly el biodiésel. El etanol se obtiene mediante lafermentación de vegetales ricos en azúcares, comola remolacha, el maíz y la caña de azúcar.

CO2

Con el término biomasa se entienden todos losmateriales de origen orgánico (vegetal o animal)queno han sufrido procesos de fosilización y que sepueden utilizar como fuentes de energía. Por lotanto, no pertenecen a esta categoría loscombustibles fósiles como el carbón, el petróleo y elgas natural.

La energía que deriva de la biomasa se considera detipo renovable. Naturalmente, esto es verdadsiempre que su consumo no tenga un impactoexcesivo en la biodiversidad y no robe demasiadastierras a otros cultivos (principalmente a losalimentarios) lo que aumentaría su coste.

Además, la energía que se obtiene de la biomasa esde tipo sostenible ya que no provoca un aumentodel dióxido de carbono (CO2) en elmedio ambiente:gas que se considera culpable del efecto invernadero,aunque no existen pruebas científicas sobre ello(véase Idraulica nº 37, pág. 6).El CO2 que se emite durante la combustión de lasplantas es el mismo que se absorbe durante la fasede crecimiento. Por lo tanto, la calefacción conbiomasas no posee ningún impacto en el efectoinvernadero.

Muy diferente es lo que sucede con las sustanciasfósiles. La combustión de estas sustancias descargaen la atmósfera el carbono que absorbieron hacemillares de años cuando se encontraban en elsubsuelo: es decir, descarga en la atmósfera el CO2que antes se almacenaba bajo el suelo.

En todo caso, es obvio que, para evitar lacontaminación del medio ambiente, la biomasa nodebe contener materiales contaminantes y, además,se debe utilizar correctamente.

A continuación, analizaremos brevemente lanaturaleza y los tipos de biomasa más utilizados, esdecir, el biogás, los biocombustibles y los diferentestipos de biomasa leñosa.

BIOMASA

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Tras conocer el PCS, para determinar el PCI de lamadera, es decir su poder calorífico inferior (elcalor que realmente se obtiene) se tiene queconocer la humedad relativa: esta humedad sepuede medir exactamente con higrómetros o biense puede estimar con la ayuda de tablas como lasiguiente.

En función del porcentaje de humedad se puededeterminar, por ejemplo con la tabla siguiente, elfactor de reducción de emisión térmica (F).

El PCI se determina multiplicando el PCS por el F.

Tomando en consideración los valores de F, se puedecomprobar que la humedad disminuyenotablemente el rendimiento de la leña. Por ejemplo,una humedad relativa del 20% con respecto a unahumedad del 40% hace variar los valores de F de 0,77a 0,54, es decir, disminuye el rendimiento térmico en un30%.

Sobre esto, se debe tener en cuenta que la leña dequemar se puede comprar por volumenopor peso.Comprar por peso es menos conveniente ya que laleña húmeda tiene menor rendimiento y pesamuchomás.

El uso de la leña como combustible también esmuy ventajoso para el medioambiente en otrosaspectos porque, por ejemplo:

- favorece el cuidado y el mantenimiento de losbosques, ya que estas actividades se puedenfinanciar con creces con la venta de leña.Además, la correcta tala de árboles no daña elecosistema forestal;

- contribuye (cuando la madera se obtiene de setoscampestres, márgenes fluviales o árboles decampo) a mejorar el entorno rural;

- casi no presenta ningún riesgo para el medioambiente durante la producción, el trasporte y elalmacenaje.

El poder calorífico de la madera se determina,generalmente, como PCS: poder caloríficosuperior. Es decir, se determina como podercalorífero de la madera totalmente seca: estacondición es difícil de encontrar en la práctica, peroes fácil de obtener en un laboratorio.

BIOMASAS LEÑOSAS

Este tipo de biomasa, por ejemplo en forma detroncos de leña, es el combustible más antiguoempleado por el hombre para calentar las viviendasy cocer alimentos.Solo en la segunda mitad del s. XIX se empezó asustituir por combustibles fósiles (carbón, gas ypetróleo). A partir de la segunda mitad del s. XX, enlos países más evolucionados la sustitución ha sidocasi completa.

Pero en los últimos años, se ha producido unaclara inversión de tendencia, motivada, por:

- la importante disminución de reservas decombustibles tradicionales;

- los daños causados al medio ambiente por el usotan extendido de combustibles fósiles;

- la fabricación, a partir del s. XXI, de estufas ycalderas de leña mucho más eficaces y menoscontaminantes que las empleadas anteriormente.

Poder calorífico superior y peso específico de algunasespecies leñosas

Especie leñosa PCS (kcal/kg) PE (kg/m3)

Abedul 4.970 650

Abeto 4.750 445

Alerce 4.050 660

Arce 4.600 740

Chopo 4.100 500

Fresno 5.350 720

Haya 4.600 750

Pino 4.900 630

Robinia 4.500 790

Roble 4.600 880

Humedad media de la madera en porcentaje

Leña dejada Leña protegidaTiempos de al aire libre y bien ventiladasecado

Tarugos Troncos Tarugos Troncos

Leña verde 75 78 75 78

3 meses 48 62 44 61

6 meses 37 46 29 35

1 año 26 35 25 27

2 años 16 24 16 14

Factor de reducción en relación con la humedad de la leña

HR 10% 20% 30% 40% 50% 60%F 0,89 0,77 0,66 0,54 0,43 0,32

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Tarugos y troncos

Es la leña que se obtiene directamente de losárboles, cortada en formas y medidas adecuadaspara facilitar el almacenaje, el transporte y el uso.

Briquetas de madera

Se realizan con descartes de madera sin tratar, quese comprimen a temperaturas elevadas. En general,su forma es cilíndrica u octagonal.

La leña, como combustible, normalmente se utilizaen las siguientes formas:

En función de su peso específico, se clasifica comoleña blanda o dura.

La leña blanda (abeto, pino o chopo) es la queposee un peso específico medio-bajo.Se enciende fácilmente, se consume con rapidez ysu llama es alargada; por ello, se utiliza en hornosque requieren una llama larga.

La leña dura (roble, haya, fresno o robinia) es laque posee un peso específico medio-alto.Su combustión es lenta y produce llamas cortas.Dura más que la leña blanda y está especialmenteindicada para la calefacción doméstica.

La leña se tiene que almacenar en lugares bienventilados y cubiertos: es decir, en lugares en losque se pueda eliminar la mayor cantidad posible dehumedad. La leña con mucha humedad tiene unrendimiento muy bajo y descarga en la atmósferamayores cantidades de polvo y de sustanciascontaminantes.

La ventaja principal de los tarugos y de los troncosde leña es su precio, que es relativamente bajo.En cambio, las prestaciones (como facilidad de usoy rendimiento de combustión) son inferiores a lasde las astillas y las de los pellets. Además, necesitaun gran espacio para almacenarse y requiererecargas frecuentes de las estufas o las calderas.

Queman con una llama baja y continua de maneramuy similar a la del carbón fósil (lignito). Adiferencia de este último, las briquetas producenmenos hollín, cenizas y azufre. Por lo tanto, sonmás limpias y su impacto medioambiental esmenor.

Con respecto a los tarugos y a los troncos, lasbriquetas son más compactas y poseen un podercalorífico mayor; además, requieren menor espaciopara almacenarse gracias a su forma y a su calibreregular.

Otras ventajas de las briquetas son su bajoporcentaje de humedad y de cenizas producidas loque facilita la limpieza y el mantenimiento.

Por el contrario, el calor producido por las briquetasposee un coste más elevado que el producido porlos tarugos y los troncos de madera.

LA LEÑA COMO COMBUSTIBLE

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Pellets

Es la madera reducida en pequeños cilindros con undiámetro que varía de 6 a 12 mm y una longitudcomprendida entre 10 y 13 mm. Estos cilindros seobtienen de serrín prensado y compactado a altapresión.

Los pellets son muy fáciles de transportar y dosificar.Un tornillo sin fin los transporta desde la zona dealmacenamiento hasta la zona de combustión.Su color depende de la materia prima utilizada y delos procesos utilizados para extrudir y secar el serrín.

Es muy importante utilizar únicamente pellets debuena calidad para (1) no perjudicar el rendimientotérmico de la combustión, (2) no dañar las estufas nilas calderas debido a la sedimentación de impurezasincrustantes, (3) no descargar a la atmósfera polvo nihumos demasiado contaminantes.

Normalmente, para producir energía térmica, lasastillas de madera se utilizan en calderas (a partirde 20 kW aproximadamente) de alimentacióncontinua. Cuanta más alta es la potencia de lascalderas, más gruesas y heterogéneas pueden serlas astillas.

Las astillas también se utilizan en equipos mediosy pequeños de cogeneración: es decir, en equiposque producen al mismo tiempo electricidad y calorpara la calefacción urbana.

Generalmente los pellets de buena calidad sepueden reconocer por su superficie (lisa y dura, conpocas fisuras) y por su olor de madera nomanipulada. Es importante comprobar que suenvase sea hermético al aire ya que los pelletsabsorben fácilmente la humedad.También debe controlarse que en el fondo de loscontenedores no haya demasiado polvo demadera, ya que esto indica quelos pellets son de baja calidad.

Astillas de madera

Es leña reducida en virutas cuya longitud puedevariar entre 2 y 5 cm.Se obtiene mediante máquinas especiales (llamadastrituradoras) a partir de troncos, maderasemielaborada y leña menuda. La madera básicapuede proceder de residuos de procesosindustriales o de cultivos especiales short rotationforestry: silvicultura de crecimiento rápido y de ciclocorto (de 2 a 5 años).

Calidad de los pellets

En Europa, las normas de referencia para definir lacalidad de los pellets son alemanas (DIN PLUS 51731) yaustriacas (ÖNORM M 7135). Desde 2010 existen lasnormas EN 14961-2 del Instituto alemán del pellet(Deutsches Pelletinstitut).En función de los valores medios previstos yaconsejados por estas normas, los pellets de altacalidad deben poseer:

Elevado poder calorífico ( > 5 kW/kg )A igualdad de peso y coste, entre los diferentes tiposde pellets puede haber diferencias en el poder caloríficodel 10÷15% y, por lo tanto, en el correspondientecontenido energético.

Bajo contenido de cenizas ( < 0,5% )Sirve para reducir los tiempos y los costes demantenimiento de las calderas, sobre todo durante lalimpieza de los intercambiadores de calor, humeros ybraseros.

Bajo contenido de polvo ( < 2,0% )Ya que, a lo largo del tiempo, el exceso de polvo en elfondo de los contenedores puede crear sedimentosbastante duros que pueden perjudicar el funcionamientode los sistemas de carga automáticos.

Humedad: < 10%

Residuo de azufre: < 0,04%

Residuo de cloro: < 0,02%

Residuo de nitrógeno: < 0,30%

Durante la fabricación de los pellets se admite el uso deaglomerantes vegetales siempre y cuando no superen el2% y no estén modificados químicamente.

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Chimeneas abiertas

Poseen la cámara de combustión abierta y, por lotanto, el fuego está en contacto directo con elambiente.

Chimeneas cerradas

Poseen la cámara de combustión cerrada yseparada del ambiente mediante una puerta con vidrio.Son insertos de un solo bloque de fundición o deacero. Las paredes son dobles y poseen una cámarapor donde circula el aire caliente que se utiliza paracalentar la habitación donde se encuentra la chimeneay, mediante tubos flexibles, las habitacionesadyacentes.

En la actualidad, aún se utilizan por su gran valorestético y por la atmósfera que crean.

Con respecto a las chimeneas abiertas, lascerradas ofrecen estas importantes ventajas:

- mejor rendimiento térmico: se pueden obtenervalores del 75÷80%;

- mayor autonomía, gracias a que se puederegular mejor el aire de combustión.

Las desventajas son que las chimeneas cerradascuestan más que las abiertas y, a veces, se tienenque adoptar soluciones menos válidas que las delas chimeneas abiertas desde un punto de vistaestético.

Durante miles de años han sido prácticamente losúnicos medios disponibles y utilizados por elhombre para calentarse.En su evolución han adquirido una granimportancia arquitectónica y artística.

El rendimiento térmico de estas chimeneas esmuy bajo: aproximadamente del 10÷15%.Además, su autonomía es muy limitada ya que nose puede regular el aire de combustión.

Para intentar aumentar su rendimiento, se puedenutilizar sistemas que recuperan el calor, tanto de lasllamas como de los humos, para reintroducirlo en elambiente bajo forma de aire caliente.De esta manera, se puede aumentar elrendimiento térmico hasta el 30÷35%. En todocaso, este valor sigue siendo demasiado bajo parapoder considerar aceptable el calor proporcionadopor estas chimeneas desde un punto de vistatérmico.

CHIMENEAS

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Estufas viejas

Son de combustión simple y siguencomercializándose principalmente por su encanto deantaño.Están formadas por una simple cámara decombustión directamente conectada al humero y solocuentan con una toma de aire exterior. Estaconfiguración no permite aprovechar correctamenteel calor que se obtiene de la leña, ya que los gases

Estufas nuevas

Son de biocombustión o policombustión. Sucámara de combustión posee varias entradas de airey esto permite quemar los gases que no se quemabancon las viejas estufas.Principalmente, el funcionamiento de las estufasmodernas es el siguiente:

- la primera entrada de aire activa la combustiónprimaria de la leña;

- las otras entradas de aire activan la combustiónde los gases producidos durante la combustióny que no se han quemado durante combustiónprimaria.

Por ello, estas estufas pueden ofrecer elevadosrendimientos térmicos (más del 70%yhasta el 80%)y contaminan poco.

Pueden ser de acero o de fundición conrevestimientos, si se desea, de piedra ollar o decerámica.

Los modelos de acero tienen un mejor diseño ya queeste material es más fácil de trabajar. Los modelos defundición ofrecen unas líneas más clásicas ytradicionales.

Se debe tener en cuenta que las estufas de acero secalientan más rápidamente y que las de fundiciónconservan el calor durante más tiempo.

Su invención (a pesar de que se ha debatido muchosobre ello) se sitúa en 1742, año en que el grancientífico y político estadounidense BenjaminFranklin realizó la primera estufa de hierro (mástarde se harían de fundición) para cocer alimentosy para proporcionar calor.

En relación con su tipo de combustión, las estufasse clasifican actualmente como viejas o nuevas.

que se forman tras la primera fase de la combustiónno se pueden quemar y se descargan en laatmósfera.Debido a estos gases no quemados, las viejasestufas poseen un bajo rendimiento (en general,por debajo del 60%) y contaminan mucho.

ESTUFAS

Estufas tipo Franklin

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Aire primario

Regulador de tiro

Aire secundario

Aire primario

Regulador de tiro

Aire secundario

Caldera de llama hacia arriba

Caldera de llama horizontal

En relación con el tipo de combustión, de tiro y deleña utilizada, estas calderas se pueden subdividirde la siguiente manera:

- calderas tradicionales de tiro natural,

- calderas tradicionales de tiro forzado,

- calderas de gasificación,

- calderas de astillas de madera,

- calderas de pellets.

CALDERAS DE LEÑA

CALDERAS TRADICIONALES DE TIRO NATURAL

Funcionan con tarugos, troncos, briquetas y descartesde trabajo de diferentes dimensiones.Generalmente, son calderas de uso doméstico conbajas potencias térmicas.En relación con el tipo de combustión, se puedensubdividir en tres grupos:

Calderas de llama hacia arriba

Funcionan como la mayoría de estufas deleña con toma de aire primario desde abajo y toma deaire secundario por arriba. La leña quema conllamas hacia arriba.La combustión es rápida y sin control: fuerte al inicioy más débil después.

No existe una neta distinción entre la fase desecado y la de combustión. Por ello, la leña se quemade forma incompleta e irregular. La combustión es debaja calidad, con un bajo rendimiento térmico y unaalta contaminación debido a la composición y a lacantidad de sustancias volátiles descargadas en laatmósfera.

La única ventaja de estas calderas es subajo precio de compra.

Rendimiento: 55%÷60%.

La entrada de aire se puede controlar y estoproporciona una producción de calor más regular.Además, la disposición de los flujos de aire haceposible secar la leña y quemarla en diferentes fases.Con respecto a las calderas con llama hacia arriba,estas calderas brindan rendimientos térmicos máselevados y contaminan menos.


Calderas de llama horizontal

Se trata de una importante evolución de las calderasanteriores.Con la entrada del aire primario lateral y del airesecundario por arriba, la leña quema con llamas dedesarrollo horizontal a través y debajo de la rejilla desoporte de la leña.

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Aire secundario

Regulador de tiro

Aire primario

Aire secundario

Aire primario

Caldera de llama invertida

Caldera de tiro forzadoEste tipo de combustión permite secar la leña sobre larejilla, es decir, sobre la zona de combustión, quecorresponde a la zona de desarrollo de las llamas.El tipo de combustión obtenido es de buena calidad yla emisión de humos y sustancias contaminantes sereduce mucho.


Calderas de llama invertida

Constituyen una etapa más en la evolución de lascalderas de tiro natural.La particularidad de su combustión, debido a laentrada de aire primario por arriba y de la secundariapor abajo, hace que las llamas se desarrollen debajode la rejilla de soporte de la leña.

Este dispositivo mejora el rendimiento de las calderasy contribuye a disminuir la contaminación.

Rendimiento máximo: 75%÷80%.

CALDERAS TRADICIONALES DE TIRO FORZADO

Llamadas también turbo, estas calderas (distribuidasdesde hace pocos años) son las más evolucionadasde todas las calderas de tipo tradicional disponiblesactualmente en el mercado.Su modalidad de combustión es muy similar a la delas calderas tradicionales con tiro natural y llama haciaabajo.La diferencia consiste principalmente en el hecho deque estas calderas poseen un ventilador que sirvepara aumentar y mantener bajo control el aire queactiva la combustión.

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Turbina de extracción de humos

Expulsión de gasesquemados

Caldera de gasificación

Alimentación del aire

Trampilla de alimentación

Cámarade gasificación

CALDERAS DE GASIFICACIÓN

Son calderas en las que la combustión de la leña seefectúa en tres ambientes diferentes y se obtienemediante procesos de gasificación de la leña.

Básicamente, el ciclo de combustión es el siguiente:(1) primero, se seca la leña que se ha cargado;(2) luego, se gasifica a baja temperatura y sinintroducir oxígeno; (3) el gas obtenido se mezcla conel aire secundario. La mezcla generada es tan rica quegenera y alimenta la combustión.

Este ciclo de combustión no funciona bien enregímenes reducidos o discontinuos. Por esto, seaconseja que las calderas de este tipo poseandepósitos para acumular el exceso de calor producidodurante la fase de combustión a régimen y, luego,cederlo progresivamente a la instalación.

Ventajas que se obtienen con este tipo de calderas:(1) notables incrementos de los rendimientos decombustión con valores similares a los de las calderasde gasóleo y de gas; (2) mayor duración de las cargasde leña y, por lo tanto, intervalos de carga más largos;(3) menor descarga en la atmósfera de polvos yhumos contaminantes.

Rendimiento: > 90%.

CALDERAS DE ASTILLAS DE MADERA

Estas calderas, generalmente, son de carga y gestióntotalmente automatizadas.La combustión de las astillas se efectúa enquemadores de rejillas alimentados continuamentemediante tornillos sin fin.

En las calderas más evolucionadas, el flujo de astillasy la combustión están regulados continuamentemediante sistemas electrónicos en función de lasexigencias de energía, de la temperatura deseadapara el fluido y del porcentaje de oxígeno presente enlos humos.En algunos modelos existe la función mantenimientode las brasas. Esta función sirve, durante las pausasde funcionamiento, para mantener en la caldera unapequeña cantidad de brasas que permita ponerrápidamente en marcha la caldera.

Para almacenar las astillas se requiere un amplio localdonde puedan acceder fácilmente los medios detransporte.

La calderas de astillas, por sus características y porlos vínculos relacionados con su uso, están indicadasprincipalmente para instalaciones de calefacciónmedianas y grandes o para instalaciones decogeneración.


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Caldera de pellets

Salida de cenizas


Alimentación de pellets


Encendido automático

Salida de polvo

Turbina de extracción de humosExpulsión de gases quemados

Ida del fluido térmico

Retorno del fluido térmico

CALDERAS DE PELLETS

Son calderas completamente automatizadas y conregulaciones generalmente muy fáciles y simples degestionar.

La alimentación se efectúa mediante un tornillo sin finque toma los pellets del contenedor y los lleva hasta elquemador. Otro tornillo sin fin expulsa la ceniza.

El encendido, automático, es muy rápido y se efectúamediante una resistencia eléctrica.

En los equiposmás evolucionados, la alimentación delaire y el flujo de los pellets se regulan mediantemicroprocesadores.

En caso de falta de corriente o si se para la bomba decirculación, el riesgo de que el agua llegue a hervir esmuy limitado porque se puede bloquearinmediatamente la alimentación de los pellets y porqueen el quemador hay muy poco combustible.

Los rendimientos térmicos de estas calderas son muyelevados y su nivel de contaminación, muy bajo.


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Para los generadores de calor alimentados conleña u otros combustibles sólidos, los conductosde salida de humos se deben realizar enconformidad con las normativas vigentes y, enparticular, según lo exigido por la norma:UNI 9615Generadores de calor alimentados con leña u otrosbiocombustibles sólidos. Requisitos de instalación.UNI 10683Cálculo de las dimensiones internas de las chimeneas.Definiciones y métodos de cálculo fundamentales.Estas conducciones normalmente estánformadas por:(1) humero, que conduce los humos hacia exterior;(2) sombrerete, que sirve para expulsar los humosa la atmósfera (3) canal de humos, que conecta elgenerador de calor al humero.

CONDUCTOS DE SALIDA DE HUMOS

Conductocerámico

Conducto deacero inoxidable

Elementos de arcilla cerámica

Humero

Características principales y prestacionesrequeridas:- tiene que ser hermético a los gases,impermeable y aislado para evitar la dispersiónde calor y fenómenos de condensación;

Sombrerete

Características principales y prestacionesrequeridas:- debe poseer una sección interna igual a la de lachimenea;

- debe poseer una sección útil de salida de loshumos superior al doble de la sección interna dela chimenea;

- se debe realizar de manera que se impida que lalluvia, la nieve o cuerpos extraños entren en lachimenea;

- se debe realizar de manera que, en caso devendavales procedentes de cualquier direccióny con cualquier inclinación, se asegure la salidade los productos de la combustión.

Además, el funcionamiento del sombrerete solodebe ser de tipo estático. Por lo tanto, no seadmiten sombreretes que utilicen mediosmecánicos de aspiración.

- se debe realizar con materiales resistentes a lasnormales solicitaciones termo-mecánicas y a laacción de los gases quemados y de suscondensaciones;

- se tiene que separar de los materialescombustibles o inflamables mediante cámarasde aire o materiales aislantes;

- debe tener una sección interior preferiblementecircular. Las secciones rectangulares debentener una relación máxima entre los lados de 1,5.

Principales características de construcción:Cámara de recogidaEl humero debe poseer una cámara (para recogerlos materiales sólidos y la condensación) situadadebajo de la embocadura del canal de humos.Debe poseer una trampilla hermética al aire parapoder inspeccionar fácilmente el interior de lacámara.

ConexiónLa conexión con el humero debe recibir únicamentela descarga de un generador de calor. Cualquiermodificación debe ser aprobada por lasautoridades competentes. No se permite descargarlos humos en espacios cerrados, ni tan siquiera sison a cielo abierto.

DesviacionesEl humero se tiene que realizar con un desarrolloprincipalmente vertical con desviaciones del ejeinferiores a 45°.

Cota de salidaDebe garantizar una óptima dispersión y disoluciónde los productos de la combustión. Por ello, setiene que situar por encima de la zona (llamada dereflujo) en la que se pueden formarcontrapresiones: esta zona varía en función delángulo de inclinación de la cubierta (véanse normasUNI 7129).

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Canal de humos

Cámara de recogida

Humero

Sombrerete

máx. 45°

Si no se disponen de las instrucciones específicas,se deben respetar las siguientes indicaciones:- los tramos horizontales deben tener unapendiente mínima del 3% hacia arriba;

- la longitud del tramo horizontal debe ser lo máscorta y siempre inferior a 3 m;

- los cambios de dirección, incluido el de laconexión al humero, no deben ser más decuatro.

Para conectar el humero con las estufas de tironatural, se tienen que utilizar, como máximo, doscodos con un cambio de dirección que no superelos 90°. La longitud del canal de humos, enproyección horizontal, no debe superar los dosmetros.

PendienteSe debe evitar al máximo cualquier tramo enhorizontal. Se prohíbe el desarrolloen contrapendiente.Para las chimeneas que tienen que descargar entechos o paredes no coaxiales con respecto a lasalida de humos de los aparatos, los cambios dedirección se deben efectuar utilizando codosabiertos inferiores a 45°.

Cambios de secciónEl canal de humos tiene que poseer una secciónconstante. Solo se permiten cambios de secciónen la conexión con el humero.

Aberturas de inspecciónEl canal de humos debe permitir recuperar el hollíno que un deshollinador pueda limpiarlo.

Dispositivos de regulación manual del tiroSi se han instalado en el canal de humos, estosdispositivos no deben obstruir herméticamente lasección interna de la conducción.Todas las válvulas deben poseer aberturas deseguridad u otros mecanismos para evitar que laválvula se cierre por completo.La abertura mínima de seguridad debe ser igualal 3% de la sección del canal de humos y no debeser inferior a 20 cm2. No se permite el uso dedispositivos manuales para regular el tiro en losaparatos de tiro forzado.

Canal de humos

Características principales y prestacionesrequeridas:- se debe realizar con materiales no combustiblesadecuados para resistir los productos de lacombustión y sus condensaciones;

- debe ser hermético a los productos de lacombustión y de las condensaciones y, además,tiene que estar aislado;

- no debe pasar a través de locales en los que estáprohibido instalar aparatos de combustión;

- se prohíbe el uso de tubos metálicos flexiblesnormales y de fibrocemento;

- tiene que haber una solución de continuidadentre el canal del humo y el humero para que elhumero no se apoye sobre el generador.

Principales características de construcción:

Longitud máxima y desviacionesCon generadores dotados con ventiladores paraexpulsar los humos, se deben respetar lasinstrucciones del fabricante por lo que concierne ala longitud y el número máximo de codos.

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Reductorde presión

VST

Descargavisible

Carga instalaciónIdaRetorno

Generador decombustible

sólidos

VST con sensor incorporado

Se definen de esta manera (UNI 10412-2) lasinstalaciones que utilizan combustibles sólidos conpartículas de tamaño superior o igual a 1 mm.

Se trata de instalaciones con característicastécnicas especiales que, además, tienen unasexigencias (expansión, seguridad, protección ycontrol) muy diferentes a las de las instalaciones quefuncionan con combustibles líquidos o gaseosos.A continuación, examinaremos dichascaracterísticas y analizaremos cómo se puedensatisfacer sus exigencias.

INSTALACIONES DE COMBUSTIBLESSÓLIDOS NO PULVERIZADOS

NORMAS DE SEGURIDAD

En la actualidad, según el tipo de generador y de lapotencia térmica de la instalación, se deben respetarlas siguientes normas:

1. Instalaciones con calderas hasta 35 kWEN 12828 (2003)Instalaciones de calefacción en edificios.Diseño de sistemas de calefacción con agua.

2. Instalaciones con dispositivos domésticos hasta35 kWUNI 10412-2 (2009)Instalaciones de calefacción de agua caliente.Requisitos específicos para instalaciones con aparatospara la calefacción doméstica alimentados concombustible sólido con caldera incorporada y con unapotencia total del quemador inferior a 35 kW.Nota:Esta norma se aplica a los circuitos hidráulicos delas instalaciones térmicas servidas congeneradores de calor para calefaccióndoméstica: estufas, chimeneas y termococinascon caldera incorporada, que funcionan concombustibles sólidos no pulverizados.

3. Instalaciones con calderas de más de 35 kWCaracterísticas técnicas que se aplican del TítuloII del Decreto ministerial italiano 1.12.75.Recopilación R. CAP. R.3.C. (ed. 2009)Instalaciones con generadores alimentados con combustiblessólidos no pulverizados.

Las normas anteriores clasifican las instalaciones enfunción (1) del sistema de expansión, que puede serabierto o cerrado; (2) de la modalidad de carga delcombustible sólido, que puede ser manual oautomática; (3) del tipo de circulación del fluido, quepuede ser natural o forzada y (4) del tipo y conexión delos generadores, que puede ser uno solo o en bateríacon otros generadores.

DISPOSITIVOS DE REGULACIÓN DEL TIRO

Sirven para regular automáticamente (abriendoy cerrando las válvulas de regulación) el caudal deaire comburente. De esta manera, se controlamejor la combustión haciendo que sea más regulary completa (para la descripción y los consejostécnicos, véase pág. 18).

DISPOSITIVOS DE DESCARGA TÉRMICA

Sirven para evitar que el agua de la instalaciónsupere la temperatura de seguridad.Se utilizan principalmente en instalaciones de cargamanual del combustible sólido, es decir, cuando nose puede interrumpir inmediatamente la combustióndesactivando el quemador.

Cuando se supera la temperatura configurada,estos dispositivos descargan al exterior el aguademasiado caliente y, de esta manera, se facilitala entrada de agua fría en la instalación. Cuandola temperatura vuelve a un valor normal, se cierran.

Los dispositivos de descarga térmica se subdividenen dos grupos:

- las VST válvulas de descarga térmica

- las VSST válvulas de descarga de seguridadtérmica

VST con sensor incorporado

Se deben instalar cerca del generador de calor.El agua de enfriamiento se toma solo delcircuito de entrada de la instalación.

Para una descripción técnica más detallada, véasepágina 19.

17

VST

Sensor VST

Reductorde presión

Descargavisible


Carga con VST abiertaDescargaCapilar del sensor VST


sólidos

VST con sensor externo

Descargavisible

Reductorde presión


Carga con VSST abiertaDescargaCapilar del sensor VSST

VSSTIntercambiador decalor de seguridad

Dispositivodoméstico

VSST con doble seguridad



VST con sensor externo

El sensor de la válvula se tiene que instalar cercadel generador de calor.El agua de enfriamiento se toma tanto delcircuito de entrada de la instalación como delcircuito de relleno de la misma válvula.

DISPOSITIVOS ANTICONDENSACIÓN

Sirven para evitar el retorno de agua a la calderaa temperaturas muy bajas.

Como ya vimos (Idraulica 35, pág. 16) con lascalderas tradiciones de combustibles líquidos ogaseosos, el retorno del agua a la caldera atemperaturas muy bajas puede provocar choquestérmicos y crear condensaciones corrosivas,fenómenos que perjudican la estanqueidad y la vidade las calderas.Para que no se produzcan estos fenómenos y susconsecuentes daños, en general se utilizan bombasanticondensación o regulaciones con sondas detemperatura mínima (Idraulica 35, págs. 22 y 23).

También en los generadores de calor decombustible sólido, el retorno del agua atemperaturas muy bajas puede provocar losinconvenientes y los peligros descritosanteriormente, y la formación de creosota, otrogran peligro.La creosota es una acumulación de alquitrán(véase recuadro siguiente) muy inflamable quepuede obstruir los tubos de los humos yprovocar graves incendios.

Para evitar estos peligros y proteger losgeneradores de combustible sólido se han creadounas válvulas anticondensación autoaccionadas(véanse las notas técnicas de pág. 22 a pág. 25).

VSST con doble seguridad

El sensor de la válvula se tiene que instalar cercadel generador de calor.El agua de enfriamiento se toma solo delcircuito de entrada de la válvula.

PELIGRO CREOSOTA

La creosota producida por los humos de los generadoresde combustible sólido es un gas de combustióncondensado que contiene materiales vaporizados sinquemar.

En ciertas condiciones puede inflamarse y quemar aaproximadamente 1150°C. Su combustión, que sedesarrolla verticalmente, puede alcanzar temperaturasde 1650÷1700°C: estas temperaturas pueden fundir laschimeneas, romper los humeros, dañar las paredes yprovocar incendios muy peligrosos.

Obstrucción por creosota

18

Regulador instalado en vertical Regulador instalado en horizontal

Mando de regulación

Regulador termostático

Palanca de mando

Vástago

Estos reguladores se utilizan en instalaciones congeneradores de combustible sólidos y de tironatural.Su función es regular la combustión modulando lasaperturas del aire.

Normalmente, están formados por un reguladortermostático, un mando de regulación y unapalanca de mando.El aire se regula en función de la temperaturamedida por el termostato y configurada mediante elmando.

El elemento termostático, mediante una palancaconectada con una cadena a una tapa o trampilla,regula el caudal de aire de combustión (véasediseño anterior). La tapa o trampilla tienen que estarcerradas cuando se alcanza la temperaturaconfigurada mediante el pomo.

En general, estos reguladores pueden trabajar envertical o en horizontal.

REGULADORES DE TIRO

19

Funcionamiento regular de la instalación Fase de descarga térmica

Descarga activada

Descarga desactivada

VST abiertaVST cerrada Alarma acústica

Vaciado parcial de la instalación

Bloqueo del sistemade ventilación

REARMEREARME


sólido


sólido

Sensortermostático

Obturador

Interruptorde rearme

manualMicrointerruptor

Vástago

S

La gran capacidad de descarga de estas VSTpuede hacer que el equipo se vacíe totalmente enpocos momentos.Estas válvulas poseen un interruptor de rearmemanual que, por ejemplo, se puedeutilizar para activar señales acústicas de alarma o,con generadores de tiro forzado, para desconectar

el ventilador de alimentación de aire.

Con combustibles sólidos no pulverizados, el usode estas válvulas es obligatorio según el INAIL(Instituto italiano para la prevención de accidenteslaborales) (ex ISPESL) en equipos de vaso cerradoy de vaso abierto. En este último caso, sirven parasustituir el calentador del agua de consumo o elintercambiador térmico de seguridad integrado enel generador.

Estas VST tienen que ser de acción positiva, esdecir, capaces de intervenir en caso de avería delelemento sensible.

El sensor actúa directamente en el vástago queacciona el obturador de la válvula. Cuando sealcanza la temperatura de calibración, el vástagomanda la apertura de la válvula. Por debajo dedicha temperatura, la válvula se cierra.

VST CON SENSOR INCORPORADO

20


VST abierta

Descargaactivada

Rellenodescargatérmica

VST cerrada

Descargadesactivada

D


sólido


sólido

Sensor termostático

Vástago Obturadores

Vía de descarga

Vía de relleno

Este tipo de VST incorpora una válvula que sirvepara reponer el agua descargada por la misma VST.

El sensor externo actúa en el vástago que abresimultáneamente la vía de descarga y la vía derelleno de la instalación.

La presencia de la válvula de reposición asegurauna eliminación de calor más eficaz y de mayorduración, ya que no existe el peligro de que lainstalación se vacíe de manera significativa y que,por lo tanto, se interrumpa la circulación del fluido.

Las normas UNI 10412-2 prevén el uso de estasválvulas en instalaciones domésticas (véase pág.16) alimentadas con combustibles sólidos nopulverizados y potencia del quemador igual omenor de 35 kW.

También estas VST, como las válvulas con sensorincorporado, tienen que ser de acción positiva.

VST CON SENSOR EXTERNO Y RELLENO

21


Descarga activada

Descarga desactivada

VSST abiertaVSST cerrada

El agua de refrigeración solo alimenta el intercambiador de seguridad y no se mezcla con el agua de la instalación

ObturadorSensor

termostático

Vástago

Sistemade expansión doble

Sirven para controlar la temperatura del agua en lasinstalaciones con sólido dotados conacumuladores de calor de combustible sólido yacumuladores incorporados o con disipadores ointercambiadores térmicos de seguridad.Estas VSST poseen sensores a distancia que abrenlas válvulas cuando se supera la temperatura decalibración y dejan entrar agua fría de red a travésde los intercambiadores citados.

El uso de las VSST, en el ámbito de los respectivossectores de validez, está reglamentado por lasnormas UNI 10412-2 y EN 12828, y por la normaINAIL (ex ISPESL).

El elemento sensible de estas válvulas ejerce suacción aprovechando las variaciones del volumendel líquido que contiene.Para mayor seguridad de la descarga, el sistemade expansión del fluido es doble. De esta manera,las válvulas pueden intervenir en caso de avería deuno de los dos elementos sensibles.

Por debajo de la temperatura configurada, lasválvulas se cierran.

VSST CON DOBLE SEGURIDAD

22

Sensortermostático

Obturador

Tapón

Bombaanticondensación

Válvulaanticondensaciónmotorizada

VálvulaanticondensaciónautoaccionadaGenerador de

combustiblesólidos

Caldera tradicional

Caldera tradicional

Como ya hemos dicho, para evitar la formación decondensación y sus consecuentes peligros (véasepág. 17), en las instalaciones con calderastradicionales se evita que el agua retorne a la calderademasiado fría de dos maneras.

La primera consiste en instalar un baipás en lainstalación, entre la ida y el retorno, con una bombaactivada por un termostato cuando la temperaturade retorno es demasiado baja: por ejemplo, inferiora 60°C.

Estas válvulas poseen tres vías y un bulbotermostático totalmente sumergido en el fluido. Esteelemento regula los flujos de la mezcla mediante laválvula para asegurar una temperatura del agua deretorno a la caldera superior al valor deprerregulación de la misma válvula.

Los valores de prerregulación de las válvulas son,generalmente, variables (por ejemplo: 45, 55, 60 y70°C) para asegurar las temperaturas de retornorequeridas por los fabricantes: temperaturas quedependen de la forma de la caldera y del tipo demateriales utilizados.

En la página siguiente se describen y se representanlas tres principales fases de trabajo de estas válvulas.

La segunda consiste en modular los flujos de agua,mediante el baipás citado anteriormente, con unaválvula mezcladora y una sonda de temperaturamínima.

Con las calderas de combustibles sólidos seprefiere el uso de válvulas autoaccionadas yprerreguladas, ya que estas válvulas (1) son másfáciles y prácticas de utilizar, (2) requieren menosespacio, (3) no requieren conexiones eléctricas y(4) siempre conservan su calibración.

VÁLVULAS ANTICONDENSACIÓN

23


sólido


sólido


sólido

Fase de mezclaCuando la temperatura de ida (Tmc) supera latemperatura de calibración de la válvula (Ttr), seabre la vía de retorno desde la instalación.De esta manera, la temperatura mínima de retornoa la caldera (Trc), es decir, la temperatura decalibración de la válvula, se obtiene mezclando entresí el agua del baipás y la de retorno desde lainstalación.

Temperatura de la instalación:Tmc > TtrTrc = Ttr

Fase de cierre de la vía de lainstalación

Es la fase que corresponde a la puesta en marcha dela caldera.Hasta que la temperatura de ida (Tmc) no supera latemperatura de calibración de la válvula (Ttr), soloestá abierta la vía de baipás.Por lo tanto, la temperatura de retorno a la caldera(Trc) es igual a la temperatura de ida (Tmc).

Temperatura de la instalación:Tmc < TtrTrc = Tmc

Fase de cierre de la vía de baipásPor último, cuando la temperatura de retorno de lainstalación (Tri) supera la temperatura decalibración de la válvula (Ttr), se cierra la víade baipás.Por lo tanto, la temperatura de retorno a la caldera(Trc) es igual a la temperatura de retorno de lainstalación (Tri).

Temperatura de la instalación:Tri > TtrTrc = Tri

Fases de funcionamiento de una válvula termostática anticondensación

Tmc = Temperatura de ida desde la calderaTri = Temperatura de retorno de la instalación

Trc = Temperatura de retorno a la calderaTtr = Temperatura de calibración de la válvula

Tmc

Tmc

Tmc

Trc

Trc

Trc

Tri

Tri

Ttr

Ttr

Ttr

24

Bomba

Obturador

Sensor termostático

Válvulade retención porgravedad

Enlace con válvula de esfera incorporada

Funda aislante preformada

RETORNO A LA CALDERA

RETORNO DE LA INSTALACIÓN

BAIPÁS

Conexión del termómetro

Este grupo está formado, principalmente, por unbloque de fusión de latón en que se han montado:una bomba, una válvula anticondensación, unaválvula de retención por gravedad y tres válvulas decorte de esfera.

GRUPO DE CIRCULACIÓNANTICONDENSACIÓN

La función de la válvula de retención por gravedad esasegurar la circulación natural del fluido inclusosi la bomba se para, por ejemplo, debido a uncorte de energía eléctrica.

Esta función es muy importante porque siempreasegura una circulación mínima de fluido y, por lotanto, permite enfriar el generador de calor demanera continua.

Otras ventajas del grupo de recirculación yanticondensación son su simplicidad y facilidad deuso y de mantenimiento. Su compacidad haceposible reducir las dimensiones de la instalación,reducción muy útil en las pequeñas instalacionesdomésticas.

En la página siguiente se describen y se representanlas cuatro fases de trabajo principales de estosgrupos de recirculación y anticondensación.

25


sólido


sólido


sólido


sólido

Fase de mezclaCuando la temperatura de ida (Tmc) supera latemperatura de calibración de la válvula (Ttr), seabre la vía de retorno desde la instalación.De esta manera, la temperatura mínima de retornoa la caldera (Trc), es decir, la temperatura decalibración de la válvula, se obtiene mezclando entresí el agua del baipás y la de retorno desde lainstalación.

Temperatura de la instalación:Tmc > TtrTrc = Ttr

Fase de cierre de la vía de lainstalación

Es la fase que corresponde a la puesta en marcha dela caldera.Hasta que la temperatura de ida (Tmc) no supera latemperatura de calibración de la válvula (Ttr), soloestá abierta la vía de baipás.Por lo tanto, la temperatura de retorno a la caldera(Trc) es igual a la temperatura de ida (Tmc).

Temperatura de la instalación:Tmc < TtrTrc = Tmc

Fase de cierre de la vía de baipásPor último, cuando la temperatura de retorno de lainstalación (Tri) supera la temperatura decalibración de la válvula (Ttr), se cierra la víade baipás.Por lo tanto, la temperatura de retorno a la caldera(Trc) es igual a la temperatura de retorno de lainstalación (Tri).

Temperatura de la instalación:Tri > TtrTrc = Tri

Fase de circulación naturalEn caso de bloqueo de la bomba, la válvula deretención integrada en el grupo (que normalmente lapresión de la bomba mantiene cerrada) permite unacirculación natural del fluido entre la caldera y lainstalación. Esta circulación evita que la instalaciónse bloquee por completo y también sirve para evitartemperaturas demasiado elevadas en la caldera.

Fases de funcionamiento del grupo de circulación anticondensación

Tmc = Temperatura de ida desde la calderaTri = Temperatura de retorno de la instalación

Trc = Temperatura de retorno a la calderaTtr = Temperatura de calibración de la válvula

Tmc

Tmc

Tmc

Trc

Trc

Trc

Tri

Tri

Ttr

Ttr

Ttr

26

Regulación de tipo discontinuo con bombasde velocidad constante y válvulas

de radiadores normales

T T

Regulación de tipo continuo con bombasde velocidad variable y válvulas

de radiadores termostáticas

Cal

or

Tiempo

Cal

or

Tiempo

En las instalaciones de combustible sólido es muyimportante seleccionar correctamente el tipo deregulación del fluido térmico. Para ello, a continuaciónse describen las regulaciones más utilizadas así comosus ventajas y desventajas.

Estas regulaciones son poco costosas y fáciles degestionar. Pero pueden crear algunos problemas en lasinstalaciones que funcionan con combustible sólido.Esto se debe a que, con calderas de leña, a diferenciade lo que sucede en las calderas de gas y de gasóleo,no se puede efectuar un bloqueo inmediato del calor

Las regulaciones de tipo continuo, por su comodidad ypor el equilibrio térmico que pueden ofrecer (si poseenválvulas termostáticas), son las más adecuadas paragarantizar un buen funcionamiento de las instalacionescon calderas de combustible sólido.

REGULACIÓN DEL FLUIDO

Regulaciones de tipo discontinuo

Estas regulaciones (llamadas también ON-OFF) sebasan en el uso de termostatos de dos posicionesque, en función de la temperatura de calibración y dela temperatura ambiente, activan o desactivan elenvío de fluido a los cuerpos calefactores (véanseesquemas siguientes).

Los periodos de activación y desactivación puedendurar desde pocos minutos hasta varias horas. Suduración depende fundamentalmente de latemperatura externa, de la inercia térmica (de lasestructuras de revestimiento y del equipo) así comode los diferenciales de actuación de los termostatos.

producido ya que no se pueden apagar las brasasinmediatamente. El calor continúa pasando a lascalderas incluso en los intervalos de tiempo en quelos cuerpos calefactores no proporcionan calor alambiente: esto puede provocar un aumento de latemperatura del agua que provoque la activaciónde los dispositivos, con rearme manual, dealarma, de seguridad y de descarga térmica.

Regulaciones de tipo continuo

Pueden ser de tipo climático, termostático omixto,es decir, de tipo climático y termostático a la vez.

Estas regulaciones, a diferencia de las regulacionesdiscontinuas (ON-OFF), solo ceden el calor que sirvepara mantener los ambientes a la temperaturarequerida.Así, pues, son regulaciones que permiten suministrarcalor de forma continua, sin intervalos dediscontinuidad, en función, principalmente, de latemperatura externa.Además, no provocan el recalentamiento del aguade la caldera.

27

Ejemplos de acumuladores hidráulicos térmicos

Distribución del calor mediante baldosas deinstalaciones de suelo radiante

Los generadores de combustible sólido, durante lasfases de deceleración de la combustión, disminuyennotablemente su rendimiento y producenmucho humo,denso y contaminante. Para solventar este problemaexisten, en teoría dos soluciones.La primera (aconsejada a menudo), es cargar losgeneradores solo con la cantidadde leña necesaria paralas exigencias térmicas efectivas de la instalación. Pero,en práctica, es una solución difícil de aplicar.La segunda consiste en dotar las instalaciones conacumuladores hidráulicos para poder almacenar elcalor producido en exceso por la caldera y utilizarloen otro momento.Sobre esto, cabe recordar que algunos fabricantes decalderas demadera exigen expresamente, para que susgarantías sean válidas, que las instalaciones poseanacumuladores hidráulicos con volúmenesmínimos quedependen del tipo y de la potencia de las calderas.En general, para su dimensionamiento, se proponen lossiguientes valores:

- para calderas de tarugos y troncos demadera50÷70 l por cada kW de potencia nominal

- para calderas de pellets25÷30 l por cada kW de potencia nominal

Los acumuladores hidráulicos también pueden utilizarsepara la producción directa de agua caliente sanitaria(ACS) y para efectuar conexiones complementariasentre varias fuentes de calor (calderas de gas, panelessolares, geotermia).

En general, los valores propuestos por losfabricantes para dimensionar los acumuladoreshidráulicos son muy elevados, entre otrosmotivos porque no tienen en cuenta la inerciatérmica de la instalación ni las estructuras derevestimiento: es decir, los elementos que puedenalmacenar una gran cantidad de calor y ejercer unaeficaz acción de volante térmico.Por ejemplo, el calor que se puede almacenar en lasbaldosas de las instalaciones de suelo radiante puedeser muy elevado, al igual que puede ser muy elevadoel calor que se almacena en las instalaciones conviejas estufas, generalmente, sobredimensionadas yrealizadas con elementos que contienenmucha agua.

En estos casos, con respecto a los valores indicadosanteriormente, los volúmenes de los acumuladoreshidráulicos se pueden reducir en un 50-60%.Además, pueden no ser indispensables si lascalderas no están sobredimensionadas.

ACUMULADORES HIDRÁULICOS DE CALOR

28

Esqu

emafuncion

ald

eunainstalación

tradicionalexisten

teadaptadapa

rafuncion

arconunaca

lderadeleña

Lainstalaciónestáformada,básicamente,por:

-unacalderade

leña,

-un

separadorhidráulico,

-colectoresde

distribución,

-un

acum

uladorparaproduciraguacalientesanitariaACS.

Deloscolectoressederivantrescircuitos:dosparala

calefacciónyunoparaproducirACS.Entrelacalderaylos

colectoreshayun

separadorhidráulico.Elcircuitode

lacalderatambiénposeeunaválvulaanticondensación.

Parapodereliminarelcalordemaneracontinua,

losradiadoresposeenválvulastermostáticasyse

alimentanmediantecirculadoresde

velocidadvariable.

Silatemperaturadelaguaenlacalderaesdemasiado

baja,untermostatobloquealasbombasqueabastecenlos

radiadores.

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

29

Esqu

emafuncion

ald

eunainstalación

conca

lderadeleñayradiadores


-unacalderade

leña,

-un

sepcoll,

-trescircuitosderivados,

-un

acum


Desde

elsepcoll,esdecir,desdeelgrupoformadoporun

separadorhidráulicoycolectores,sederivantrescircuitos:

dosparalacalefacciónyunoparaproducirACS.Elcircuito

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Parapodereliminarelcalordemaneracontinua,

losradiadoresposeenválvulastermostáticasyse

alimentanmediantecirculadoresde

velocidadvariable.Si

latemperaturadelaguaenlacalderaesdemasiado

baja,

untermostatobloquealasbombasqueabastecenlos

radiadores.

30

Esqu

emafuncion

ald

eunainstalación

conca

lderadeleña,ca

lderadega

syunacu

mulador

hidráulico


-doscalderas:unade

leñayotrade

gas,

-un

acum

uladorhidráulicotanqueentanque,

-doscircuitosconreguladorclimáticoencaja,

-un

acum


Elcalorproducido

porlacalderade

leña(protegida

con

unaválvulaanticondensación)oporlacalderade

gas

calientaelacum

uladorhidráulico.Lacalderade

gas,que

norequiereunainerciaelevada,solocalientalaparte

superiordelacum

ulador.

Cuando,enlapartealtadelacumuladorhidráulico,

sealcanzalatemperaturaadecuada,

untermostatoactivalabomba

decirculaciónque

distribuyeelfluidotérmicoalasdoscajasconregulador

climático. H

OT

CO

LD

MINMAX7 1 2

mm

IPE

L

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mIPEL

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erad

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sólid

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31

Esqu

emafuncion

ald

eunainstalación

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lderadeleña,ca

lderadega

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acu

muladores

hidráulicos


-doscalderas:unade

leñayotrade

gas,

-un

acum

uladorhidráulicoparalacalefacción,

-doscircuitosconreguladorclimáticoencaja,

-un

acum


Elcalorproducido

porlacalderade

leña(protegida

con

unaválvulaanticondensación)oporlacalderade

gas

calientaelacum

uladorhidráulico.Lacalderade

gas,que

norequiereunainerciaelevada,solocalientalaparte

superiordelacum

ulador.



seactivalaproducción

deACSoladistribuciónde

lacalefacción.Laproducción

deACStieneprecedencia

sobrelacalefacción.

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

32

Ejem

plodefuncion

amiento

deunainstalación

enanillo

conca

lderadeleña,acu

mulador

hidráulico

ygrupo

decirculación

anticonden

sación

Fase1:Puestaenmarchadelainstalación

Durante

lafase

depuesta

enmarchade

lainstalación,

elgrupode

circulación

anticondensacióndesvíatodo

sucaudalhaciaelcircuito

delbaipás

para

aumentar

rápidamentelatemperaturade

retornoalacaldera.

Fase2:Cargatérmicadelacumuladorhidráulico

Cuandoseha

alcanzadounatemperaturade

retornosuficiente,partedelfluidocalientese

hace

circularporelacumuladorhidráulico.La

distribucióndelcalorhacialosradiadoresse

desactivahastaqueelfluidoenelacum

uladoralcanzaunadeterminadatemperatura.

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

33

Fase3:Funcionamientoaplenacarga

Unavezsehaalcanzadolatemperaturasuficienteenelacum

uladorhidráulico,seactivala

bomba

decirculaciónde

lainstalación.En

estafase,todas

lasválvulas

termostáticas

seencuentranabiertassetomatantodelcircuitode

lacalderacomodelacumulador.

Fase4:Funcionamientoconcargareducida

Cuandose

cierranlasválvulas

termostáticas,elcaudaldelcircuitode

lacalefacción,

proporcionadoporunabomba

develocidadvariable,dism

inuye.En

estecaso,partedel

fluidopuedevolveracargarelacum

ulador.

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

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ible

sólid

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34

Esqu

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ald

eunainstalación

conca

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muladores

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-un

acum

uladorhidráulicoparalacalefacción,

-un

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doszonas,

-un

acum


Elcalorproducido

porlacalderade

leña(protegida

conun

grupode

circulaciónanticondensación)aumentala

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derivanelcircuitode

lacalefacciónyde

producción

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ACS.



sepuedeactivarlaproducción

deACSoladistribuciónde

lacalefacción.

HO

T

CO

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MINMAX7 1 2

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10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

CALEFFI

CALEFFI

CALE

FFI

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

10 08 6 4 2

CALE

FFI

CALE

FFI

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

35

Esqu

emafuncion

ald

eunainstalación

conca

lderadeleña,ca

lderadega

syunacu

mulador

hidráulico.


-unacalderade

leña,

-unacalderade

gasparaproducirACS,

-un

grupode

conexión

yde

gestiónde

laenergía(véasepág.39),

-un

circuitoderivadoparalacalefacción.

Modalidaddefuncionamiento1:Cuandolacalderade

leñaestá

funcionando,elgrupode

conexión,ademásde

garantizar

laprotección

anticondensación,transfiereelcalora

lainstalación

medianteelintercam

biadorde

calordeplacas.Laproducción

deACSseefectúaconlacalderade

gas.

Modalidaddefuncionamiento2:Cuandolacalderade

leñaestá

apagada,elgrupode

conexión

yde

gestiónde

energía,mediante

unaválvuladesviadorade

tresvías,activalacaldera

degas.Laproducción

delACStieneprecedenciaconrelación

ala

calefacción..

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

HO

T

CO

LD

MINMAX7 1 2

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

Gen

erad

orde

com

bust

ible

sólid

o

Válvula anticondensación

Serie 280 - Características técnicas

PrestacionesFluido utilizable: agua o soluciones de glicolPorcentaje máximo de glicol: 50%Presión máxima de servicio: 10 barCampo de temperatura de servicio: 5÷100°CTemperaturas de calibración: 45, 55, 60 y 70°CPrecisión: ± 2 °CTemperatura de cierre completo del baipás: T calibración +10°CConexiones: 3/4” - 1” - 1 1/4” M con enlace

El sensor de regulación se puede quitar fácilmente en caso demantenimiento o de cambio de la calibración, tras interceptarla válvula.

La válvula se puede montar en uno u otro lado del generadory en posición vertical u horizontal. Para el funcionamientocomo mezcladora, se aconseja instalarla en el retorno algenerador; también se puede montar en la salida delgenerador en modalidad mezcladora según las necesidadesde control de la instalación.

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Grupo de circulación anticondensación


PrestacionesFluido utilizable: agua o soluciones de glicolPorcentaje máximo de glicol: 50%Campo de temperatura de servicio: 5÷100°CCalibraciones: 45, 55, 60 y 70°CPresión máxima de servicio: 10 barCaudal máximo aconsejado: 2 m3/hEscala del termómetro: 0÷120°CConexiones: - circuito de la instalación: 1” H con enlace

- circuito del generador: 1” H- distancia entre centros de las conexiones: 90 - 125 mm

Instalación

Instalación

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Componentes característicos

1. Válvula anticondensación (véase serie 280 en la pág. 36)2. Bomba de tres velocidades modelo UPS 25-60 o 25/803. Válvulas de corte4. Válvula de retención5. Termómetro de ida6. Termómetro de retorno7. Aislamiento

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Grupo de circulación anticondensacióny de distribución


PrestacionesFluido utilizable: agua o soluciones de glicolPorcentaje máximo de glicol: 50%Campo de temperatura de servicio: 5÷100°CCalibraciones: 45, 55, 60 y 70°CPresión máxima de servicio: 10 barCaudal máximo aconsejado: 2 m3/hEscala del termómetro: 0÷120°CConexiones: 1” y 1 1/4” H con enlace

2

4

1

3

5

5

5

4

4

6

Baipásida

Retornoal generador

Retornoinstalación

Componentes característicos

1. Dispositivo termostáticoanticondensación (véase serie 280 enla pág. 36)

2. Bomba de tres velocidades modeloRS 4-3

3. Válvula para circulación natural4. Conexión con válvula de esferaincorporada

5. Alojamiento para termómetro6. Aislamiento

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Grupo de conexión y gestión de energía(versión solo calefacción)


PrestacionesFluido utilizable: agua o soluciones de glicolPorcentaje máximo de glicol: 30%Campo de temperatura de servicio: 5÷100°CPresión máxima de servicio: 10 barPotencia máxima útil del intercambiador de calor: 35 kWCaudal máximo aconsejado del circuito primario: 2,0 m3/hCaudal máximo aconsejado del circuito secundario (instalación): 2,0 m3/hTemperatura de calibración anticondensación (opcional):Precisión: ± 2 °CTemperatura de cierre completo del baipás: T calibración + 10 °CConexiones: 3/4” M

Regulador de tres puntosAlimentación eléctrica: 230 V - 50 Hz

Bomba del circuito de la caldera de biomasa de tres velocidades modelo UPS 25-60Bomba del circuito de la caldera tradicional de tres velocidades modelo UPS 15-60

Válvula desviadora con muelle de retornoPresión máxima de servicio: 10 bar∆p máximo: 1 bar

Servomando de la válvula desviadora con muelle de retornoMotor síncronoNormalmente cerradoAlimentación eléctrica: 230 V - 50 HzTiempo de apertura: 70÷75 sTiempo de cierre: 5÷7 s

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Válvula de descarga térmicade acción positiva


PrestacionesRearme manual por bloqueo del quemador o alarma.Presión de servicio: 0,3 ≤ P ≤ 10 barCampo de temperatura: 5÷100°CTemperatura de calibración: 98°C y 99°CHomologada y calibrada según I.S.P.E.S.L.Potencia de descarga: 1 1/2” x 1 1/4” - 136 kW

1 1/2” x 1 1/2” - 419 kW

Referencias normativas I.S.P.E.S.L.Según lo establecido en la Recopilación R Ed. 2009, relativa a instalacionescentralizadas de calefacción que utilizan agua caliente a temperatura nomayor que 110°C y potencia nominal máxima superior a 35 kW, el empleo dela válvula de descarga térmica está indicado en los siguientes casos:Instalaciones de vaso abierto- Instalaciones con generadores de calor alimentados con combustiblesólido no pulverizado, en sustitución del calentador de agua de consumo odel intercambiador de emergencia (cap. R.3.C., punto 2.1, letra i2).

Instalaciones de vaso cerrado- Instalaciones térmicas con generadores alimentados con combustiblesólido no pulverizado, con potencia nominal de hasta 100 kW yparcialmente desconectables, en sustitución del dispositivo de disipacióndel exceso de calor (cap. R.3.C., punto 3.2).

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Válvula de descarga de seguridad térmica(con sensor de doble seguridad)


PrestacionesPresión máxima de servicio: 10 barCampo de temperatura: 5÷110°CTemperatura de calibración: 95°CCaudal de descarga con ∆p de 1 bar y T=110°C: 3000 l/hLongitud del capilar: 1300 mmCertificada según norma EN 14597

Referencias normativasSu uso está reglamentado por la normativa I.S.P.E.S.L.,Recopilación R - ed. 2009, capítulo R.3.C., punto 2.1,letra i2; punto 3.1, letra i; punto 3.3. La válvula cumplela norma EN 14597 y puede combinarse congeneradores de combustible sólido de potencia inferiora 100 kW, utilizados en conformidad con lo establecidoen las normas EN 12828, UNI 10412-2 y EN 303-5.

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PrestacionesPresión máxima de servicio: 6 barTemperatura máxima de servicio: 110°CCampo de temperatura: 5÷110°CCampo de temperatura ambiente: 1÷50°CTemperatura de calibración: 100°C (0/-5°C)Caudal de descarga con ∆p de 1 bar y T=110°C: 1600 l/hLongitud del capilar: 1300 mm

Válvula de descarga térmica de acción positiva(con relleno incorporado)

Características de fabricaciónEn la parte inferior del sensor se ha aplicado una etiquetatermométrica que indica si se ha superado la temperaturamáxima permitida, que es de 110°C.En el cuerpo de la válvula se encuentran:- una flecha que indica la llegada de los tubos delgenerador al tubo de ida y de conexión a la descarga deseguridad con la letra “S”.- una flecha que indica la ida al generador y la entrada deagua de la red con la letra “C”.

IMPORTANTE: los flujos no se pueden invertir, esobligatorio respetar los sentidos de carga y descargaindicadas en la válvula.

230∞F110∞C

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Regulador de tiro


PrestacionesFluido utilizable: agua o soluciones de glicolPorcentaje máximo de glicol: 30%Presión máxima de servicio: 10 barTemperatura máxima de servicio: 120°CCampo de regulación de la temperatura: 30÷90°CCarga máxima en la cadena: 10 NLongitud de la cadena: 1200 mmConexión: 3/4” M ISO 7/1

Características de fabricaciónPrecisión - El sensor de dilatación de cera permite efectuarla regulación sin resentirse de posibles sobretemperaturasaccidentales.

Resistencia a altas temperaturas - Los materiales plásticos ymetálicosque forman el regulador permiten emplearlo con temperaturaselevadas, típicas de los generadores de combustible sólido.

Resistencia mecánica - Esfuerzos accidentales o tirones de lacadena no dañan el elemento termosensible.

Doble recuadro de lectura - El regulador dispone, en el pomo,de una doble ventana en la que se indica la temperatura deregulación para facilitar la lectura en las posiciones de instalaciónpermitidas (horizontal o vertical).

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