sept
iembr
e20
12
5
PUBLICACIÓN PERIÓDICA DE INFORMACIÓN TÉCNICO-PROFESIONAL
Instalaciones térmicasde biomasa
CALEFFI S.P.A.S.R. 229, N. 25
I - 28010 Fontaneto d’Agogna (NO)TEL. +39 0322·8491FAX +39 0322·863723
[email protected] es.caleffi.com
AMÉRICA DEL SURTEL. +598 94 419551FAX +598 [email protected]
ESPAÑAC.V.C.C.
TEL. +34 93 633 34 70FAX +34 93 662 85 35
[email protected] www.cvcc.es
Copyright Hidráulica Caleffi. Todos losderechos reservados. Está estrictamenteprohibido publicar, reproducir o difundircualquier parte de la revista sinautorización de Caleffi SPA.
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
3
Instalaciones térmicasde biomasa
Marco y Mario Doninelli
Este tema, de gran actualidad, se presentó enocasión de la inauguración de CUBOROSSO: elnuevo laboratorio de investigación de Caleffi que,entre sus tareas más importantes, tiene el estudio yel diseño de componentes y soluciones integradasque favorezcan el uso de instalaciones que funcionencon energías renovables.
En las páginas siguientes se tratará la biomasa y sutransformación en calor, haciendo especial hincapiéen el empleo y la importancia de las biomasasleñosas. Creemos que es necesario abordar estetema porque existen muchos factores de ordentecnológico, ecológico y económico que estánrenovando el interés por el empleo de la madera yde sus derivados como combustible.
La finalidad es delimitar y definir los aspectostécnicos y prácticos que pueden ser determinantes
a la hora de encontrar soluciones y de crearinstalaciones que utilicen correctamente estasnuevas, y tradicionales, fuentes de energía.El análisis se divide en cuatro partes:
- en la primera parte se describen los diferentestipos de biomasa empleados para la producciónde 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.
4
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.
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 el medio ambiente:gas que se considera culpable del efecto invernadero,aunque no existen pruebas científicas sobre ello.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
5
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 volumen o por peso.Comprar por peso es menos conveniente ya que laleña húmeda tiene menor rendimiento y pesamucho más.
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
6
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
7
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 que los pellets son debaja 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.
8
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.
A diferencia de las chimeneas abiertas, las cerradasofrecen 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
9
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% y hasta 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
10
Aireprimario
Regulador de tiro
Aire secundario
Aireprimario
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 permitesecar 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.
Rendimiento: 60%÷65%.
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.
11
Airesecundario
Regulador de tiro
Aire primario
Airesecundario
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.
Rendimiento: 65%÷70%.
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.
12
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.
Rendimiento: 80%÷90%.
13
Caldera de pellets
Salida de cenizas
Alimentación del aire
Alimentación de pellets
Alimentación del aire
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.
Rendimiento: 85%÷90%.
14
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 la
chimenea;- debe poseer una sección útil de salida de los
humos 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).
15
Canal de humos
Cámarade recogida
Humero
Sombrerete
máx. 45°
Si no se disponen de las instrucciones específicas,se deben respetar las siguientes indicaciones:- los tramos horizontales deben tener una
pendiente mínima del 3% hacia arriba;- la longitud del tramo horizontal debe ser lo más
corta y siempre inferior a 3 m;- los cambios de dirección, incluido el de la
conexión 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 desarrollo encontrapendiente.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 aperturas deseguridad u otros mecanismos para evitar que laválvula se cierre por completo.La apertura mínima de seguridad debe ser igual al3% de la sección del canal de humos y no debe serinferior 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 combustibles
adecuados 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.
16
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 hidráulicosde las 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 instalaciónIdaRetorno
Carga con VST abiertaDescargaCapilar del sensor VST
Generador decombustible
sólidos
VST con sensor externo
Descargavisible
Reductorde presión
Carga instalaciónIdaRetorno
Carga con VSST abiertaDescargaCapilar del sensor VSST
VSSTIntercambiador decalor de seguridad
Dispositivodoméstico
VSST con doble seguridad
Para una descripción técnica más detallada, véasepágina 21.
Para una descripción técnica más detallada, véasepágina 20.
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 con las calderas tradicionales decombustibles líquidos o gaseosos, el retorno delagua a la caldera a temperaturas muy bajaspuede provocar choques térmicos y crearcondensaciones corrosivas, fenómenos queperjudican la estanqueidad y la vida de las calderas.
Para que no se produzcan estos fenómenos y susconsecuentes daños, en general se utilizan bombasanticondensación o regulaciones con sondas detemperatura mínima.
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
Reguladortermostático
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
Descargadesactivada
VST abiertaVST cerrada Alarma acústica
Vaciado parcial de la instalación
Bloqueodel sistemade ventilación
REARMEREARME
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
sólido
Sensortermostático
Obturador
Interruptorde rearme
manualMicrointerruptor
Vástago
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 puede utilizar paraactivar señales acústicas de alarma o, congeneradores de tiro forzado, para desconectar elventilador 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) en equipos de vaso cerrado y de vasoabierto. En este último caso, sirven para sustituir elcalentador 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
Funcionamiento regular de la instalación Fase de descarga térmica
VST abierta
Descargaactivada
Rellenodescargatérmica
VST cerrada
DescargadesactivadaGenerador de
combustiblesólido
Generador decombustible
sólido
Sensortermostático
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 (véasepág. 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
Funcionamiento regular de la instalación Fase de descarga térmica
Descargaactivada
Descargadesactivada
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.
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
Calderatradicional
Calderatradicional
Como ya hemos dicho, para evitar la formación decondensación y sus consecuentes peligros (véase pág.17), en las instalaciones con calderas tradicionales seevita que el agua retorne a la caldera demasiado fría dedos maneras.
La primera consiste en colocar un baipás en lainstalación, entre la ida y el retorno, con una bombaactivada por un termostato cuando la temperatura deretorno es demasiado baja: por ejemplo, inferior a 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
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
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
Sensortermostático
Válvulade retención porgravedad
Enlace con válvulade esfera incorporada
Funda aislantepreformada
RETORNO ALA CALDERA
RETORNODE LA INSTALACIÓN
BAIPÁS
Conexióndel termómetro
Este grupo está formado, principalmente, por unbloque de fusión de latón en que se ha montado: unabomba, una válvula anticondensación, una válvula deretención por gravedad y tres válvulas de corte deesfera.
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
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
sólido
Generador decombustible
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 tiempos 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 o mixto,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 de madera50÷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
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-unacalderade
leña,
-un
sepa
rado
rhidráulico,
-colectores
dedistribución,
-un
acum
ulad
orpa
raprod
uciragua
calientesanitaria
ACS.
Deloscolectores
sede
rivan
trescircuitos:do
spa
rala
calefacciónyunopa
raprod
ucirACS.E
ntrelacalderaylos
colectores
hayun
sepa
rado
rhidráulico.Elcircuito
dela
calderatambién
poseeunaválvulaanticon
densación.
Parapo
derelim
inarelcalord
emaneracontinua,
losradiad
ores
poseen
válvulas
term
ostáticas
yse
alimentanmed
iantecirculad
ores
develocida
dvariable.
Silatempe
raturade
lagu
aen
lacalderaes
demasiado
baja,unterm
ostato
bloq
uealasbo
mba
squ
eab
astecen
losradiad
ores.
Gen
erad
orde
com
bust
ible
sólid
o
HO
T
CO
LD
MINMAX7 1 2
29
Esqu
emafuncion
ald
eunainstalación
conca
lderadeleñayradiadores
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-unacalderade
leña,
-un
SEP
COLL,
-tre
scircuitosde
rivad
os,
-un
acum
ulad
orpa
raprod
uciragua
calientesanitaria
ACS.
Desde
elsepc
oll,es
decir,de
sdeelgrup
oform
adopo
run
sepa
rado
rhidráulicoycolectores,sede
rivan
trescircuitos:
dospa
ralacalefacciónyunopa
raprod
ucirACS.E
lcircuito
delacalderatambién
poseeunaválvula
anticon
densación.
Parapo
derelim
inarelcalord
emaneracontinua,
losradiad
ores
poseen
válvulas
term
ostáticas
yse
alimentanmed
iantecirculad
ores
develocida
dvariable.Si
latempe
raturade
lagu
aen
lacalderaes
demasiado
baja,
unterm
ostato
bloq
uealasbo
mba
squ
eab
astecenlos
Gen
erad
orde
com
bust
ible
sólid
o
30
Esqu
emafuncion
ald
eunainstalación
conca
lderadeleña,ca
lderadega
syunacu
mulador
hidráulico
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-do
scalderas:una
deleña
yotrade
gas,
-un
acum
ulad
orhidráulicotanq
ueen
tanq
ue,
-do
scircuitosconregu
lado
rclim
áticoen
caja,
-un
acum
ulad
orpa
raprod
uciragua
calientesanitaria
ACS.
Elcalorp
rodu
cido
porlacalderade
leña
(protegida
con
unaválvulaanticon
densación)opo
rlacalderade
gas
calientaelacum
ulad
orhidráulico.La
calderade
gas,qu
eno
requ
iereunainerciaelevad
a,solocalientalapa
rte
supe
riord
elacum
ulad
or.
Cuand
o,en
lapa
rtealtade
lacumulad
orhidráulico,
sealcanzalatempe
raturaad
ecuada
,unterm
ostato
activa
labo
mba
decirculaciónqu
edistribuyeelfluidotérm
icoa
lasdo
scajasconregu
lado
rclim
ático.
HO
T
CO
LD
MINMAX7 1 2
mm
IPE
L
m
mIPEL
Gen
erad
orde
com
bust
ible
sólid
o
31
Esqu
emafuncion
ald
eunainstalación
conca
lderadeleña,ca
lderadega
sydos
acu
muladores
hidráulicos
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-do
scalderas:una
deleña
yotrade
gas,
-un
acum
ulad
orhidráulicopa
ralacalefacción,
-do
scircuitosconregu
lado
rclim
áticoen
caja,
-un
acum
ulad
orpa
raprod
uciragua
calientesanitaria
ACS.
Elcalorp
rodu
cido
porlacalderade
leña
(protegida
con
unaválvulaanticon
densación)opo
rlacalderade
gas
calientaelacum
ulad
orhidráulico.La
calderade
gas,qu
eno
requ
iereunainerciaelevad
a,solocalientalapa
rte
supe
riord
elacum
ulad
or.
Cuand
o,en
lapa
rtealtade
lacumulad
orhidráulico,
sealcanzalatempe
raturaad
ecuada
,seactivala
prod
ucción
deACSoladistribuciónde
lacalefacción.La
prod
ucción
deACStiene
preced
enciasobrelacalefacción.
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
Fase
1:Pue
sta
enm
arch
ade
lain
stal
ació
n
Durante
lafase
depu
esta
enmarcha
dela
instalación,
elgrup
ode
circulación
anticon
densaciónde
svía
todo
sucaud
alhaciael
circuito
delba
ipás
para
aumentar
rápida
mentelatempe
raturade
retornoalacaldera.
Fase
2:C
arga
térm
ica
dela
cum
ulad
orhi
dráu
lico
Cuand
ose
haalcanzad
ounatempe
raturade
retornosuficiente,pa
rtede
lfluidocalientese
hace
circularpo
relacumulad
orhidráulico.La
distribuciónde
lcalor
hacialosradiad
ores
sede
sactivahastaqu
eelfluidoen
elacum
ulad
oralcanzaunade
term
inad
atempe
ratura.
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
Fase
3:Fu
ncio
nam
ient
oa
plen
aca
rga
Una
vezse
haalcanzad
olatempe
ratura
suficienteen
elacum
ulad
orhidráulico,
seactiva
labo
mba
decirculaciónde
lainstalación.En
estafase,tod
aslasválvulas
term
ostáticas
seencuentran
abiertas
setomatantode
lcircuito
delacalderacomode
lacumulad
or.
Fase
4:Fu
ncio
nam
ient
oco
nca
rga
redu
cida
Fase
4:Fu
ncio
nam
ient
oco
nca
rga
redu
cida
Cuand
ose
cierranlasválvulas
term
ostáticas,el
caud
alde
lcircuito
dela
calefacción,
prop
orcion
adopo
runabo
mba
develocida
dvariable,dism
inuye.En
este
caso,p
arte
del
fluidopu
edevolveracargarelacum
ulad
or.
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
34
Esqu
emafuncion
ald
eunainstalación
conca
lderadeleñaydos
acu
muladores
hidráulicos
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-unacalderade
leña,
-un
acum
ulad
orhidráulicopa
ralacalefacción,
-un
circuito
conregu
lación
climáticade
doszonas,
-un
acum
ulad
orpa
raprod
uciragua
calientesanitaria
ACS.
Elcalorp
rodu
cido
porlacalderade
leña
(protegida
con
ungrup
ode
circulaciónanticon
densación)aumentala
tempe
raturade
lacumulad
orhidráulicode
sdeelqu
ese
derivan
elcircuito
delacalefacciónyde
prod
ucción
del
ACS.
Cuand
o,en
lapa
rtealtade
lacumulad
orhidráulico,
sealcanzalatempe
raturaad
ecuada
,sepu
edeactivarla
prod
ucción
deACSoladistribuciónde
lacalefacción.
HO
T
CO
LD
MINMAX7 1 2
CALEFFI
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.
Lainstalaciónestáform
ada,bá
sicamente,por:
-unacalderade
leña,
-unacalderade
gaspa
raprod
ucirACS,
-un
grup
ode
conexión
yde
gestiónde
laenergía(véase
pág.39),
-un
circuito
derivad
opa
ralacalefacción.
Mod
alid
adde
func
iona
mie
nto
1:Cuand
olacalderade
leña
está
funcionand
o,elgrup
ode
conexión
,ade
más
degarantizar
laprotección
anticon
densación,transfiereelcalora
lainstalación
med
ianteelintercam
biad
orde
calord
eplacas.Laprod
ucción
deACSse
efectúaconlacalderade
gas.
Mod
alid
adde
func
iona
mie
nto
2:Cuand
olacalderade
leña
está
apagad
a,elgrup
ode
conexión
yde
gestiónde
energía,med
iante
unaválvulade
sviado
rade
tresvías,activalacalderade
gas.La
prod
ucción
delACStiene
preced
enciaconrelación
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 casode mantenimiento o de cambio de la calibración, trasinterceptar la 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.
36
Grupo de circulación anticondensación
Serie 282 - Características técnicas
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 barEscala 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
37
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
38
Grupo de circulación anticondensacióny de distribución
Serie 281 - Características técnicas
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
39
Grupo de conexión y gestión de energía(versión calefacción)
Serie 2851 - Características técnicas
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: 1,5 m3/hCaudal máximo aconsejado del circuito secundario (instalación): 1,5 m3/hTemperatura de calibración anticondensación (opcional): 45, 55, 60 y 70°CPrecisión: ± 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
40
Válvula de descarga térmicade acción positiva
Serie 542 - Características técnicas
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 INAILPotencia de descarga: 1 1/2” x 1 1/4” - 136 kW
1 1/2” x 1 1/2” - 419 kW
Referencias normativas INAILSegún 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).
41
Válvula de descarga de seguridad térmica(con sensor de doble seguridad)
Serie 543 - Características técnicas
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 cumple lanorma EN 14597 y puede combinarse con generadoresde combustible sólido de potencia inferior a 100 kW,utilizados en conformidad con lo establecido en lasnormas EN 12828, UNI 10412-2 y EN 303-5.
42
Serie 544 - Características técnicas
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
43
Regulador de tiro
Serie 529 - Características técnicas
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 ymetálicos que forman el regulador permiten emplearlo contemperaturas elevadas, típicas de los generadores de combustiblesólido.
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).
www.caleffi.com
TODOS LOS COMPONENTES PARA LAS INSTALACIONES DE FUENTES RENOVABLES ESTÁN LISTOSFinalmente el hombre ha desarrollado las tecnologías capaces de conseguir energíade las fuentes renovables de nuestro planeta, reduciendo gastos y respetando el ecosistema.Caleffi, siempre atenta a la relacción hombre/hambiente (AMBIENTE), propone al mercadotres grandes familias de productos altamente cualificados que aceptanlos desafíos del futuro: ahorro energético, fiabilidad y funcionalidad.
ENERGIAS RENOVABLES EL FUTURO SE HA TRIPLICADO