TEMA 4: COMBUSTIBLES Y COMBUSTIÓN.

1.- COMBUSTIÓN

Es la reacción en la que una sustancia denominada ?combustible? se combina con oxígeno, con

desprendimiento de calor (reacción exotérmica).

El equipo que aprovecha este calor, calentando un fluido, es la caldera y el que consigue llevar a

cabo de forma controlada el proceso de combustión es el quemador.

El calor se libera del combustible, porque se hace arder en la llama sus distintos componentes,

produciendo sustancias gaseosas que forman los gases o productos de combustión.

Comburente: Generalmente no es el oxigeno puro el que combina con el combustible, en un

proceso de combustión, sino mezclas de gases que lo contienen. Estos gases son los llamados

?comburentes?. El más utilizado es el aire.

Condiciones para la combustión: Para que la combustión pueda iniciarse y mantenerse, será

preciso que se cumpla:

- El combustible y el comburente estén mezclados en una proporción determinada.

- La temperatura de la mezcla sea, localmente, superior a su temperatura de ignición.

Aire teórico para la combustión: Es la cantidad de aire necesaria para realizar la combustión

completa de un kilo de combustible.

En el caso del Gasóleo este valor es del 11,057 m3 de aire y para el Fuelóleo puede considerarse

de 10,81 m3 de aire.

Coeficiente de exceso de aire : La mezcla entre combustible y comburente en la práctica, debido al

corto tiempo en que se realiza, no es perfecta al cien por cien ya que una parte del aire no llega a

reaccionar con el combustible. Por tanto para realizar una combustión completa hay que añadir

una cantidad de aire superior a la indicada en la teoría, a la cual se le llama ?exceso de aire?.

Generalmente se considera un valor del 25%.

Con lo cual los valores serian: aire para combustión del Gasóleo = 11,057 m3 teóricos * 1,25

(exceso aire) = 13,82 m3 para la combustión completa de 1 kilo de gasóleo.

Reacciones de una combustión: Quien reacciona con el combustible es el COMBURENTE,

efectuándolo según el esquema de la figura:

(Valores en tanto por ciento corresponden a un combustib le tipo Gasóleo C.)

Factores que influyen en la combustión: Para que la combustión se realice de forma correcta hay

que conseguir:

- Que el combustible reaccione totalmente, realizándose una mezcla total entre el carbono de éste

y el oxígeno del aire (comburente), evitando formación de monóxido de carbono (CO) altamente

tóxico e inquemados (carbono) sólidos. Por tanto la aportación del aire debe ser siempre la

necesaria, ya que éste aporta el oxígeno comburente.

- Una combustión completa exige aire suficiente, ya que la falta aire implica inquemados y un

enorme exceso aire enfría la llama haciéndola inestable o apagándola.

De ello se Deduce que el exceso de aire necesario para una correcta combustión debería ser del

25%.

Los parámetros que nos permiten conocer el exceso de aire son:

1) Tanto por ciento de CO2.

2) Tanto por ciento de O2.

3) Tanto por ciento de CO.

Diagramas de la combustión: Para poder conocer la relación entre los distintos valores obtenidos

en una instalación y poder analizar si ésta es correcta, se representa el diagrama de Ostwald (el

nombre corresponde al autor).

Diagrama de Ostwald: Se utiliza para combustiones incompletas con presencia de inquemados

solo en forma de CO. En abcisas se representa el tanto por ciento de O2 y en ordenadas (línea

vertical) los correspondientes al CO2. En las líneas inclinadas figuran los porcentajes del exceso

de aire en la combustión, desde un 0% hasta un 150%.

Ejemplo: Al realizar un análisis de humos hemos obtenido las siguientes mediciones: CO2: 13,5 % y

O2: 2 %. Fijamos el punto de la combustión (A) en la figura, que tiene una concentración de CO:

0,05 % y un índice de exceso de aire n: 1,10. Por lo tanto la combustión será limpia y con valores

aceptables que nos darán buen rendimiento.

Como hemos visto, los valores adecuados de O2, CO y temperatura de gases dependen del tipo de

combustible y quemador utilizados y del tamaño de la caldera. Para conocerlos, debe consultarse el

manual de instrucciones del equipo o contactar con el fabricante. Como datos usuales:

Combustible O2 max (%) CO max (ppm) Tª max humos (ºC)

Fuel-oil 3,5 200 230

Gasoil 3,5 200 230

Gas natural 2 50 130

2.- COMBUSTIBLES.

Combustible es toda sustancia, compuesta fundamentalmente por carbono e hidrógeno que, al

combinarse con oxígeno, con desprendimiento de calor, produce una reacción denominada

combustión.

2.1- COMBUSTIBLES SÓLIDOS (CARBÓN).

Los combustibles sólidos se dividen en dos grupos: combustibles naturales y combustibles refinados.

Dentro de los primeros, los más representativos son: hulla, antracita, turba y lignito, que se obtienen

directamente de la naturaleza. Los combustibles refinados son los que pasan por un proceso de

transformación antes de ser utilizados, de este grupo podemos citar: las briquetas de hulla o lignito,

el coque y el carbón vegetal.

Este tipo de combustible está actualmente en desuso para instalaciones nuevas de calefacción.

2.2- COMBUSTIBLES LÍQUIDOS.

En el caso que nos ocupa, nos centraremos básicamente en analizar los combustibles líquidos

derivados del petróleo y más concretamente en el gasóleo C, empleado mayoritariamente en

calefacción doméstica.

El comportamiento de los líquidos en la combustión depende de las específicas características de

cada uno:

2.2.1- Propiedades.

Viscosidad cinemática: Es la característica más importante de un combustible líquido, ya que

permite conocer las posibilidades de aspiración o trasiego y de pulverización de éste, para obtener

una correcta combustión. Su valor se determina midiendo el tiempo que tarda en vaciarse un

volumen determinado de muestra de combustible en condiciones normalizadas. Las unidades más

frecuentes que la miden son el Grado Engler y los Centistokes (cSt). La viscosidad varía con la

temperatura (disminuye al aumentar ésta).

Temperatura de inflamación: Es la temperatura máxima a la que puede calentarse un combustible sin

riesgo de incendio, es decir a esta temperatura el combustible empieza a arder en contacto con una

llama pero, retirada ésta, la combustión cesa.

Temperatura de ignición: Es la temperatura a la que igualan la velocidad de desprendimiento los

vapores y la de su combustión. La llama permanece mientras no se extinga el combustible.

Contenido en azufre: Es importante conocer este dato ya que los componentes sulfurados son

malolientes y corrosivos, además de ser un factor contaminante. El tanto por ciento está limitado

por el Ministerio de Industria para evitar contaminación ambiental.

Contenido en sedimentos y agua: Son las impurezas que lleva el combustible líquido incorporadas

durante las operaciones de transporte y trasvase. El contenido de agua puede influir en la

combustión aunque valores del 1 al 2 % son admisibles.

Poder calorífico: Es la cantidad de calor expresada en kilocalorías, producida por un kilogramo de

combustible, cuando se quema completamente. Distinguiremos:

- Poder calorífico superior (P.C.S.): Es aquél que considera el calor que cede el vapor de agua que

se produce en la combustión al condensarse.

Poder calorífico inferior (P.C.I.): Se diferencia del superior únicamente en el calor de condensación

del vapor de agua, que no se considera en este caso.

En todos los generadores de calor se procura que los humos salgan a una temperatura superior a

100 ºC, para que no se licue el vapor de agua y forme ácido sulfúrico con el azufre (S2),

provocando corrosiones, y en consecuencia, para los cálculos se toma el PCI del combustible.

En calderas de acero inoxidable, los humos salen a temperaturas inferiores a 100 ºC, por lo que se

considera en ellas el PCS.

Punto de enturbiamiento: Este dato sólo se aplica al combustible tipo Gasóleo C, utilizado en

calefacción. Permite detectar la formación y presencia de parafinas. Este punto es la temperatura en

la cual aparecen los primeros cristales de parafina que enturbian el combustible. Depende de la

procedencia del crudo y se utilizan aditivos para impedir su formación. Su aparición produce

problemas de aspiración, paradas del quemador, etc.

Punto de obstrucción del filtro frío (POFF): Igual que el punto de enturbiamiento, sólo se aplica al

gasóleo C y es un síntoma análogo, ya que representa la temperatura por debajo de la cual existirán

ya problemas en el manejo del combustible, porque a esa temperatura los cristales de parafina

formados son ya muy importantes. El POFF puede alterarse enfriando y calentando el gasóleo o por

estratificación en prolongados almacenamientos. Para evitar su aparición se deberán calorifugar las

tuberías.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL GASÓLEO C.

P.C.I. 10.200 kcal/kg.

P.C.S. (Valores mínimos publicados por el B.O.E.) 10.860 kcal/kg.

Densidad máxima a 15 ºC. 0,9 kg/l (normal 0,85 kg/l)

Viscosidad máxima. 7 cSt a 40 ºC.

Punto de inflamación mínima. 60 ºC

Punto de obstrucción de filtro frío (POFF) máximo. -6 ºC

Punto de enturbiamiento máximo. -4 ºC

Contenido en azufre máximo. 0,3 %

Agua y sedimentos máximos. 0,1 %

2.2.2- Depósitos de almacenamiento.

Los depósitos de almacenamiento de combustibles líquidos pueden ser de construcción vertical u

horizontal, siendo los horizontales los empleados usualmente en instalaciones de calefacción (por

razones de espacio). Éstos, han de asegurar una capacidad mínima para el funcionamiento de la

instalación durante 30 días.

Las dimensiones han de adaptarse, según su capacidad a la tabla:CAPACIDAD (LITROS) DIÁMETRO MÁXIMO (mm)

Menos de 5.000 1.500

5.001 a 10.000 1.850

10.001 a 15.000 2.330

15.001 a 25.000 2.650

25.001 a 50.000 3.160

50.001 a 75.000 4.000

Clasificación de los depósitos:1. Depósitos enterrados exteriores.2. Depósitos enterrados interiores.3. Depósitos de superficie interiores.4. Depósitos de superficie exteriores.

Depósito enterrado exterior.

Depósito enterrado interior

Depósito de superficie exterior

.

2.2.3- Accesorios de los depósitos.

Conductos de respiración: Estarán dispuestos de forma que no se pueda acumular combustible en

ellos, es decir, sin codos ni tramos horizontales. Tendrá un diámetro interior mínimo de 30 mm en

depósitos de hasta 1.000 l y de 40 mm en depósitos de mayor capacidad.

Tubería de carga: El diámetro será de 3? para gasoil y de 4? para fueloil. El tubo llegará hasta el

fondo del depósito y estará acoplado a una boca de carga del mismo diámetro. En el caso de que los

camiones no puedan acercarse al depósito, la boca de carga estará alojada en una arqueta 0,40 x

0,40 m. La distancia máxima al depósito será de 25 m y la tubería tendrá una pendiente mínima del

5% que permitirá al combustible circular hacia él.

Tuberías de transporte: Deben ser de acero, bronce o cobre, nunca de aluminio ni de materiales

combustibles. La pendiente mínima será del 1%, que permitirá que caiga el combustible hacia el

depósito en el caso de parada.

Válvulas: Se colocarán en lugares accesibles, para evitar derrames en caso de rotura de tuberías.

Deberá haber como mínimo una llave de corte del suministro a la salida del depósito y otra antes del

quemador, que se procurará sea automática para cortar el suministro en caso de incendio. El

conducto de aspiración deberá disponer de una válvula de pie que evite que se vacíe el conducto

durante la parada de la bomba.

2.3- COMBUSTIBLES GASEOSOS.

El gas como combustible es idóneo ya que al tener que mezclarse con aire y ser sus estados de

agregación iguales (estado gaseoso) la mezcla resulta fácil. De hecho para quemar el resto de

combustibles lo que tratamos es de aproximarnos el estado gaseoso, así el gasóleo se pulveriza.

Las principales ventajas del uso de gas canalizado como combustible son:

- Razones medioambientales: la combustión con gas, debido a no tener azufre (S2) en su

composición, posiblemente sea la más limpia si la comparamos con los combustibles anteriormente

estudiados, ya que carece de emisiones de derivados del azufre como SO2.

- Razones técnicas: por la propia naturaleza del combustible, la frecuencia de limpiezas en los

equipos disminuye: menor cantidad de residuos, lo que implica la reducción de la cantidad de

averías.

- Seguridad potenciada, debido a emplearse medidas de seguridad mayores que en otro tipo de

instalaciones, tal como detección de fugas y escapes, ventilación reforzada, extracción, superficies

no resistentes, etc...

- Otras razones: con el gas canalizado no es preciso gestionar y controlar stocks de combustible. El

pago se realiza después del consumo y no existen inmovilizados en almacenamiento.

Tipos y familias de gases: Los gases combustibles se agrupan en tres grandes tipos o familias según

sea el valor del parámetro conocido como índice de Wobbe , donde W es el índice de

Wobbe, ?d? la densidad relativa al aire y PCS el poder calorífico superior.

PRIMERA FAMILIA: constituida por los gases manufacturados, con índice de Wobbe entre 5.700

kcal/m3 y 7.500 kcal/m3. El gas más representativo de esta familia es el gas ciudad, cuya

denominación es G110. Sus características:PCS 4.200 kcal/m3

Densidad relativa al aire. 0,54

Presión de suministro. De 70 a 120 mm.c.d.a. (siendo un valor normal 80 mm.c.d.a.)

SEGUNDA FAMILIA: formada por los gases naturales, cuya composición varía con el yacimiento.

El índice de Wobbe varía entre 9.860 kcal/m3 y 13.850 kcal/m3. La denominación de referencia es

G20 y sus características principales son:PCS Entre 10.000 y 11.200 kcal/m3

Densidad relativa al aire. De 0,58 a 0,78

Presión de suministro. Depende el tipo, normalmente 180 mm.c.d.a.

TERCERA FAMILIA: constituida por los gases con índice de Wobbe entre 18.500 kcal/m3 y

22.070 kcal/m3. Los gases más representativos de esta familia son los GLP (gases licuados del

petróleo) y entre ellos el propano y el butano, cuya denominación es G31 y G 30 respectivamente.

Sus características son: Propano (C3H8) Butano (C4H10)

PCI 23.200 kcal/m3 28.700 kcal/m3

PCS 25.200 kcal/m3 31.150 kcal/m3

Densidad relativa al aire. 1,62 2,03

Presión de suministro. 370 mm.c.d.a. o 37 mbar 280 mm.c.d.a. o 28 mbar

2.3.1- Depósitos fijos.

El almacenamiento de GLP a granel en fase líquida se realizará en depósitos cilíndricos de acero que

cumplan, al igual que los de combustibles líquidos, el Reglamento de Aparatos a Presión y habrán

de llevar colocada la placa de identificación del mismo. Deberán estar pintados con pinturas

reflectantes blancas.

Los depósitos pueden ser de superficie, enterrados o semienterrados.

Para su funcionamiento, deben estar provistos de al menos los siguientes elementos, los cuales serán

fácilmente accesibles: 1. Dispositivo de llenado de doble cierre.2. Indicador de nivel máximo de llenado.3. Manómetro.4. Válvula de seguridad de exceso de presión, conectada a la fase gaseosa del depósito.5. Dos dispositivos destinados a la salida de GLP, uno en fase líquida y otro en gaseosa, dotados cada

uno de ellos con un sistema de doble cierre.6. Borna de toma de tierra.7. Dispondrán de un drenaje situado en un extremo de su generatriz inferior.

Boca de carga: Podrá estar situada en el mismo depósito o fuera de él, cuando se encuentre a

distancia, estará protegida con una arqueta resistente al fuego y provista de cerradura. La tubería

que une la boca de carga con el depósito será como mínimo de 40 mm de diámetro.

2.3.2- Depósitos portátiles.

Los gases licuados del petróleo (GLP) se pueden suministrar en envases móviles, es decir botellas,

entre las que nos podemos encontrar:

Propano comercial: * botellas UD-110 de 11 kg, con banda negra y capacidad de 26 litros.

* botellas de 35 kg

Butano comercial: * botellas UD-125 de 12,5 kg y capacidad 26 litros.

En los envases el grado de llenado es del 85 %, es decir, el gas en su fase líquida ocupa el 85% del

volumen total del recipiente.

Entre las botellas y el aparato receptor del gas, se instalan reguladores de modo que la presión de

llegada a éste sea de 37 mbar en propano y 30 mbar en butano.

2.3.3- Distribución de gas en tubería.

Los tramos de las instalaciones receptoras están clasificados en función de los rangos de presión que

se disponga en los mismos, con la siguiente distribución:

M.O.P: Máxima presión operativa

1 º) 2<MOP< o = 5 Bar

2º) 0,1< M.O.P< o = 2 Bar

3º) MOP< o = 0.1 Bar

Antes se clasificaban de la siguiente manera:

Alta presión: Superior a 4 bar efectivos (o relativos).

Media presión B: Comprendida entre 0,4 y 4 bar efectivos (o relativos).

Media presión A: Comprendida entre 0,05 y 0,4 bar efectivos (o relativos).

Baja presión: inferior o igual a 0,05 bar efectivos (o relativos).

Y por costumbre aún se sigue utilizando la expresión sobre todo para las tres últimas

Las instalaciones alimentadas en alta presión son principalmente instalaciones industriales,

normalmente de gran capacidad.

Las unidades normalmente utilizadas para cada escalón de presión son las siguientes:

Tramos 2<MOP< o = 5 Bar (o antigua MPB): Se utiliza el bar y el kilogramo por centímetro

cuadrado (kg/cm2).

Tramos en 0,1< M.O.P< o = 2 Bar (o antigua media presión A: Se utiliza principalmente el bar o el

milibar (mbar), pero también suele utilizarse el kilogramo por centímetro cuadrado (kg/cm2), y el

milímetro de columna de agua (mm cda).

Tramos en MOP< o = 0.1 Bar (o antigua baja presión): Se utiliza principalmente el milibar (mbar),

aunque también se utiliza el milímetro de columna de agua (mm cda).

La equivalencia entre estas unidades, referidas a 1 atmósfera (760 mm columna de mercurio) es la

siguiente:

A continuación se adjuntan unas figuras, con los componentes mínimos necesarios para algunas de

las instalaciones de gas más habituales.

2.4- BIOMASA.

El desarrollo de la sociedad humana está basado en el consumo de grandes cantidades de energía.

La energía que circula por los ecosistemas y permite vivir a los seres vivos procede en última

instancia del sol. Sin embargo, a pesar del desarrollo científico y tecnológico, todavía no hemos

aprendido a aprovechar eficazmente esta fuente inagotable y, por ello, la mayor parte de la energía

que utilizamos procede de fuentes de energía no renovables.

Estas fuentes de energía no renovables son aquellas cuya velocidad de consumo es mayor que la de

su regeneración, lo que, consecuentemente, puede provocar su agotamiento. Éste el caso de los

combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y de los minerales.

Los recursos naturales renovables son aquellos que, tras ser utilizados, pueden regenerarse natural o

artificialmente, como el agua o los alimentos. Son recursos que, al estar sometidos a ciclos, se

mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza.

El término biomasa incluye toda la materia viva, o cuyo origen sea la materia viva que existe en un

instante de tiempo en la Tierra que, por cualquier causa, inclusive de mercado, no son utilizables

para alimentación humana y ni de los animales que viven en los ecosistemas naturales, y que no han

sufrido cambios profundos en su composición, tales como los que han tenido lugar durante los

procesos de mineralización ocurridos en la formación del carbón y del petróleo. Todos estos

materiales son potencialmente utilizables para la producción de energía.

Los materiales biomásicos se producen a partir de la energía contenida en la radiación solar que es

captada y transformada en energía del enlace químico mediante la fotosíntesis que llevan a cabo las

plantas verdes y diversos microorganismos con pigmentos fotosintéticos. La energía contenida en

los enlaces químicos de los tejidos que forman los organismos fotosintéticos es, luego, transferida a

los animales a través de las cadenas tróficas y se libera al medio ambiente en procesos de oxidación,

como los que tienen lugar durante la descomposición de los materiales biológicos residuales o

muertos, o bien, de una forma mucho más rápida en el tiempo, en los procesos de combustión. En

cualquier caso, la oxidación de la materia orgánica, al ser un proceso exotérmico, conlleva a una

liberación de energía que, en el caso de la combustión, puede ser utilizada por el hombre como

fuentes energética.

2.4.1- Tipos de biomasa

1.- Biomasa natural: es la que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de

intervención humana, principalmente en zonas boscosas. Los recursos generados en las podas

naturales de un bosque constituyen un ejemplo de este tipo de biomasa. La utilización de estos

recursos requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa lo que puede

provocar que su uso sea inviable económicamente.

Es una de las principales fuentes energéticas de los países subdesarrollados. Estos, presionados por

sus necesidades, pueden llegar a la sobreexplotación, con la consiguiente desaparición de grandes

masas forestales. Cabe tener en cuenta que la extracción de biomasa de un ecosistema natural con la

finalidad de usarla como combustible significa la liberación en la atmósfera de una cantidad de

carbono equivalente que hasta entonces permanecía confinada en el seno del ecosistema natural.

2 - Biomasa residual seca: se incluyen en este grupo los subproductos sólidos no utilizados en las

actividades agrícolas, en las forestales y en los procesos de las industrias agroalimentarias y de

transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos. Este es el grupo que en la

actualidad presenta un mayor interés desde el punto de vista del aprovechamiento industrial.

Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de

frutales, el serrín, etc.

3 - Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables: las aguas residuales

urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines). El potencial de los 40

millones de toneladas de residuos ganaderos podría ser convertido en unos 2.000 millones de

metros cúbicos de biogás con un potencial energético de 1,2 tep/año.

4 - Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa

transformable en combustible. Algunos ejemplos son el cardo (cynara cardunculus), el girasol

cuando se destina a la producción de biocarburantes, etc. Los cultivos que suelen labrar con esta

finalidad se caracterizan por dos aspectos concretos. Por una parte, por su alta producción por

unidad de superficie y año y, por otra, por los pocos requerimientos que exige su cultivo.

5 - Biocarburantes: aunque su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual

húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo,

maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, pataca, etc.), por sus especiales

características y usos finales este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores.

La biomasa generalmente se transforma en calor, combustibles o electricidad, que conducen a la

forma de energía útil requerida en cada caso. Algunos combustibles pueden obtenerse de la biomasa

directamente por extracción (plantas productoras de hidrocarburos), pero es más frecuente someter

la biomasa a distintas manipulaciones, según su naturaleza y contenido en humedad, para su

transformación en combustibles.

2.4.2- Transporte y distribución de combustible

La forma de distribución de los combustibles de pequeña granulometría, como pelets, astillas y

huesos de aceituna, se lleva a cabo bien en sacos normalizados de 15 kg, o bien mediante un camión

cisterna que, de forma neumática, descarga el combustible en el silo o la tolva del usuario,

limpiamente y sin ningún esfuerzo. En el caso del sistema neumático, el conductor del camión

instala y desinstala el sistema de descarga en menos de 5 minutos.

Para evitar la sobrepresión en el interior de los silos textiles, y para evitar el escape de polvo

durante la descarga, se dispone de un sistema de extracción de aire y su filtro de polvo accionado

por un pequeño motor eléctrico. El camión neumático lleva incorporado un sistema que

proporciona un ticket al usuario con la cantidad en kg de biomasa que se han descargado en la

instalación del usuario a modo de albarán, a la espera de recibir la factura de la empresa

suministradora.

2.4.3- Almacenamiento de la biomasa

La biomasa puede almacenarse de diferentes maneras, dependiendo de las instalaciones existentes o

la disponibilidad de espacio. Así, la biomasa se puede almacenar en un depósito dentro del edificio,

en un almacén separado del edificio o en una habitación cerrada cerca de la caldera. Pueden

utilizarse silos, en superficie o subterráneos; habitaciones acondicionadas, transportando el

combustible hasta la caldera mediante un tornillo sinfín; contenedores situados al lado del edificio,

con rampas de descarga, transportando la biomasa con un vehículo de intercambio de carga, etc.

El sistema de almacenamiento tiene una influencia directa en el tipo de transporte y en los sistemas

de suministro. Los silos sobre el terreno necesitan vehículos de suministro que puedan descargar

lanzando el combustible sobre la pila. Los silos subterráneos se pueden llenar con cualquier tipo de

vehículo volquete, o caja basculante.

Es muy importante la impermeabilización del almacén para evitar la entrada de agua del subsuelo o

de las paredes en los sótanos. El almacenamiento de las astillas debe estar bien ventilado para

permitir su secado y evitar la aparición de mohos.

A continuación se exponen más detalladamente cada uno de los sistemas de almacenamiento de la

biomasa:

a) Contenedor de almacenamiento: este sistema es la opción más razonable para usuarios que

dispongan de poco espacio. Gracias a la dimensión del contenedor (de hasta 300 kg) se puede

conseguir largos periodos de autonomía de la caldera.

b) Silo textil: este sistema es óptimo en lugares en los que haya espacio suficiente para su

instalación. El silo de lona está soportado por una estructura metálica, es permeable al aire pero no

al polvo, y es antiestático. Se puede instalar tanto en el interior como en el exterior del edificio; se

rellena de biomasa por la parte superior y la alimentación a caldera es por la parte inferior mediante

un tornillo sinfín. La capacidad de estos silos está entre 2 y 5 toneladas de combustible.

Silo de lona y alimentación a caldera del sistema de climatización (calor y frío por absorción). Casa de la Cultura de Viana de Cega (Valladolid).

c) Depósito subterráneo: cuando no existe espacio suficiente para el almacenamiento del

combustible, se podrá utilizar este tipo de depósito en el exterior de la vivienda, que mediante un

sistema neumático transporta los pelets a la caldera.

c) Silo de almacenamiento de obra: en este sistema se dan dos casos distintos: silo con suel

inclinado con un tornillo sinfín que transporta el combustible a la caldera, o silo con un sistema de

alimentación neumática que permite que el silo esté situado hasta a 30 m de la caldera.

2.4.4- Sistema de transporte interno.

El combustible puede ser transportado desde el lugar de su almacenaje hasta la caldera de distintas

formas.

Cuando hay poco espacio disponible o el combustible tiene poca densidad, la opción más adecuada

es un suelo con rascadores horizontales hidráulicos. Este sistema tiene mayor coste pero optimiza el

volumen del silo.

Los rascadores giratorios (lamas de acero) son más baratos y pueden utilizarse con gran variedad de

combustibles (piña troceada, astillas de madera, etc). El silo de almacenamiento debe ser redondo o

cuadrado para evitar espacios muertos.

Un sistema muy utilizado es una combinación del suelo inclinado y un tornillo sinfín. La biomasa va

deslizándose hasta finalizar en el canal donde se encuentra el tornillo que la transporta a la sala de

calderas. La desventaja principal de este sistema radica en los espacios muertos existentes debajo de

las rampas inclinadas. Es muy importante la inclinación y altura de las rampas, pues la biomasa

puede atascarse si el diseño no es el adecuado.

El sistema más barato es el suelo inclinado con un sistema de alimentación neumático, pero sólo

admite pelets o combustibles de tamaño y forma muy homogénea. La alimentación neumática

permite que el silo de almacenaje o depósito se encuentre a una distancia de hasta 15 m desde la

sala de calderas, gracias a una manguera. El lugar de almacenaje debe de ser estrecho y largo, para

evitar los posibles puntos muertos.

Otra opción es una variación del último sistema explicado. Son los tornillos sinfín flexible, cuyo

funcionamiento es similar al neumático. Es muy útil para combustibles con impurezas que puedan

atascar un tornillo rígido. El único inconveniente que puede dar lugar a algún problema es la

abrasión del tornillo sinfín.

2.4.5- Características de la seguridad de los silos de biomasa

El diseño de los silos de almacenamiento debe de cumplir una serie de premisas de seguridad para

prevenir el daño del combustible o una autocombustión. Se pueden mencionar las siguientes: 1. Debe estar completamente seco. 2. Disponer de una capa de goma que proteja la pared en los puntos de contacto por golpeteo de los

combustibles durante su manipulación. 3. Hay que montar unas puertas para el almacén compactas e ignífugas, colocando unos tablones de

madera que las protejan de la presión de la biomasa almacenada. 4. Evitar instalaciones eléctricas en el lugar de almacenamiento. 5. Dotar al sistema de transferencia de biomasa de una toma de tierra, para evitar la aparición de

chispas por cargas electrostáticas durante su transporte. 6. Cerciorarse de que las paredes del silo soportan la presión del combustible almacenado y resisten

al fuego durante 90 minutos.

2.4.6- Pelets

Los pelets son uno de los principales productos de la compactación de la biomasa. Generalmente

para su fabricación se utilizan materiales residuales de las industrias de transformación de la madera

tales como virutas, serrines, polvo de lijado, etc. También es posible utilizar residuos de poda

agrícola y de limpieza forestal. En este caso se requiere una serie de tratamientos previos de los

residuos como el secado, astillado y/o molienda debido a que las operaciones de peletizado

necesitan unas condiciones de humedad y granulometría especiales.

Los pelets tienen forma cilíndrica, con diámetros normalmente comprendidos entre 6 y 12 mm y

longitudes de 10 a 30 mm. Como consecuencia, los pelets pueden ser alimentados y dosificados

mediante sistemas automáticos, siendo una ventaja en instalaciones de edificios.

Pelets de madera

Son aquellos cuya procedencia es mayoritariamente residuos de madera.

Generalmente las instalaciones de fabricación de este tipo de pelets emplean residuos

lignocelulósicos generados en los procesos industriales, con el objetivo de solucionar el problema de

la acumulación de residuos.

Aproximadamente, el 45% de la materia prima proviene de la industria de la primera transformación

de la madera, el 45% de industrias de segunda transformación de la madera (muebles, parquet,

puertas,?) y el 10% restante procede de otras materias primas como residuos forestales, residuos de

industrias textiles, etc. La materia prima se utiliza fundamentalmente en forma de serrín o astilla,

porque reduce drásticamente la transformación física y los costes de secado.

Los pelets tienen algunas ventajas que son de interés:

- Es un combustible estandarizado.

- Requieren poco espacio de almacenamiento.

- El esfuerzo en el mantenimiento y operación de la instalación es menor que con otros

combustibles.

Agropelets

Los agropelets son pelets cuyas materias primas son de origen agrícola, generalmente residuos

(paja, residuos de podas, etc.). Actualmente es una línea de investigación que en un futuro puede

llegar a tener interés para este tipo de instalaciones.

Hoy en día se sabe que tienen algunas desventajas, como:

Requieren de mayor espacio para su almacenamiento por su menor densidad.

Pueden dar problemas de emisiones o corrosión de la caldera y, por tanto, mayor mantenimiento de

la instalación.

Fabricación de pelets

En la siguiente figura se representa el proceso de producción de pelets partiendo de los residuos de

un aserradero. El serrín pasa a ser la materia prima del proceso de fabricación, y la viruta, el

combustible necesario para generar aire caliente preciso para secar el serrín hasta un determinado

grado de humedad. Naturalmente, con el debido tratamiento previo, otros residuos de madera

pueden integrarse como materias primas.

El peletizado está basado en la misma tecnología que la producción de pienso para animales. La

biomasa, para su adecuado peletizado, ha de presentarse lo más homogénea posible y con unas

características de humedad y granulometría determinadas y constantes en el tiempo.

Una condición necesaria para la obtención de un pelet de calidad es que la humedad esté entre el 8 y

el 10%, consiguiendo una buena aglomeración y evitando que el producto final se disgregue por

exceso de agua. En cuanto a la granulometría de la materia prima, la óptima para este proceso está

entre 6 y 8 mm.

Para este tipo de plantas son necesarios una serie de equipos de reducción granulométrica y

separación. Aunque hay residuos que pueden ser peletizados sin ninguna preparación previa, la

granulometría es esencial para alcanzar una buena compactación. Para los materiales madereros,

una astilladora puede ser utilizada para la primera reducción de tamaño, pero en el caso del serrín y

la viruta no es necesaria.

Los pelets en Europa

En Europa, el uso de los pelets lleva implantado hace ya unos años, por lo que existen unos

estándares utilizados por los fabricantes de pelets y calderas de biomasa. Estos pelets están

caracterizados por: 1. Densidad media de unos 700 kg/m3. Esta elevada densidad proporciona una ventaja en el

transporte y el almacenamiento. 2. Bajo contenido en cenizas (cerca de 0,5%) y humedad (6-8%). 3. Elevado poder calorífico en función de la materia prima con la que han sido fabricados, que

alcanza valores de hasta 4.000-4.500 kcal/kg. Es interesante saber que dos kilogramos de pelets

equivalen a un litro de gasóleo.

ANEXO I: Cálculo de consumo de combustible

Se realizará aplicando la fórmula:

, donde:

P = Potencia útil de la instalación.

G = son los grados/día correspondientes a la zona donde se haya ubicado el edificio (tabla 4,

columna correspondiente a los grados-día anuales).

u = coeficiente de uso (tabla 3).

i = coeficiente de intermitencia (tabla 3).

Ti ? Temperatura interior de cálculo (°C) (Ver tabla 1.)

Te ? Temperatura exterior de cálculo (°C). (Ver tabla 2.)

Y el consumo de energía o combustible anual será:

, donde:

Q = pérdidas anuales de la instalación.

(P.C.I.) = poder calorífico inferior del combustible utilizado en kcal/kg; kcal/litro o kcal/m3 (ver las

tablas correspondientes)

R = rendimiento de la instalación (tabla 5).

En caso de que la instalación incluya el servicio de ACS, habrá que sumarlo al valor de C obtenido.

Tabla 2 . Temperatura exterior mínima media a adoptar en el cálculo de calefacciones y grados-día.

Altitud Temperatura Altitud (m) Temperatur

(m) seca ºC. a seca ºC.

Albacete 680 -4,7 Mahón 82 4,7

Alicante 92 2,5 Málaga 12 3,4

Barcelona 8 1,2 Oviedo 336 -0,5

Bilbao 45 -0,7 P. Mallorca 2 -0,7

Burgos 887 -7,2 Salamanca 789 -6,3

Cáces 459 -0,5 Santander 64 3,1

C. Real 628 -4,7 Santiago 316 -1,1

Córdoba 65 -1,2 Sevilla 20 0,4

Ibiza 8 3,9 Teruel 884 -7,2

Jerez 50 0,9 Valencia 50 -0,2

La Coruña 54 3,0 Valladolid 715 -5,6

Las Palmas 10 12,1 Vigo 250 0,0Logroño 345 -1,8 Zaragoza 240 -3,4

Madrid 595 -4,2

ANEXO II: Catálogo de depósitos de gasóleo.

A E R P L U S ® DEPOSITOS DE GASOLEO SERIE

CAPACIDAD LARGO ANCHO ALTO PESO

PRECIO € MULTITANK 200 LITROS

585 585 882 22

235 MULTITANK 400 LITROS

585 585 1180 44

357 TANK IN TANK

700 LITROS 1142 727 1100 58

425 TANK IN TANK 1000 LITROS

1142 727 1540 88

589

TANK IN TANK PLASTIC 750 LITROS

1190 660 1450 39

425 TANK IN TANK PLASTIC

1000 LITROS 1400 660 1660 53

589 TANK IN TANK PLASTIC

1000 LITROS 1190 770 1700 50

589 TANK IN TANK PLASTIC

1500 LITROS 1770 770 1700 95

882

INDICADOR DE NIVEL NEUMATICO 88,10 € SONDA PARA INDICADOR 40,30 € KIT ASPIRACION DEPOSITO 50,50 €

1. Carcasa metálica cincada por las dos caras como depó sito exterior. 2. Deposito interior soplado de una pieza sin soldaduras PEHD 3. El depó sito exterior es capaz de recoger el 100 % del volumen. 4. Indicador de volumen en litros lo cual permite saber con exactitud el contenido en litros

del deposito interior. 5. Indicador de fuga. 6. Kits de accesorios para unió n de hasta 25 depó sitos.

EJERCICIOS.

1. ? Calcular el consumo anual de combustible y el volumen del depósito (seleccionar uno del

catálogo) de un sistema de calefacción que tiene las siguientes características:

* Caldera de gasóleo de 30.000 kcal/h.

* Situado en Zaragoza.

* Vivienda unifamiliar.

2. ? Calcular el consumo anual de combustible y el volumen del depósito (seleccionar uno del

catálogo) de un sistema de calefacción que tiene las siguientes características:

* Caldera de gasóleo de 25.000 kcal/h.

* Situado en Teruel.

* Vivienda unifamiliar.

* Rendimiento 80 %.

3. ? Calcular el consumo anual de combustible de un sistema de calefacción que tiene las siguientes

características:

* Caldera de gas natural de 30.000 kcal/h.

* Situado en Zaragoza.

* Instalación colectiva.

4. ? Calcular el consumo anual de combustible de un sistema de calefacción que tiene las siguientes

características:

* Caldera de gas natural de 200 Kw.

* Situado en Zaragoza.

* Uso: Hotel.

5. ? Calcular el consumo anual de combustible de un sistema de calefacción que tiene las siguientes

características:

* Caldera de biomasa, pelets de madera de 450 Kw.

* Situado en Zaragoza.

* Uso: Residencia de estudiantes.