Biomasa

Materia Orgánica, Fuente De Energía
Biomasa
CONCEPTO

Es el conjunto de materia orgánica de origen vegetal procedente de los residuos forestales, actividades agrícolas o cultivos específicos energéticos para la producción de la misma.
La Biomasa de origen, no es más que un acumulador de energía solar y CO2, tal y como comprobamos en la siguiente fórmula que resulta muy gráfica:

6 CO2 + 6 H2O + Luz = C6H12 O6 + 6 O2

Las hojas absorben CO2 y Agua y mediante la Fotosíntesis, los transforman en Madera (C6H12 O6) y oxígeno O2.

De la fórmula anterior, se deriva también el concepto de Balance Neutro de la Biomasa es decir, la combustión de Biomasa no contribuye al calentamiento global por emisiones de CO2, ya que el CO2 emitido en la combustión es el que previamente ha captado para su generación.


Esquema Biomasa
APROVECHAMIENTO

La Biomasa en forma de leña ha sido utilizado desde siempre como combustible para la generación de calor. Los avances tecnológicos y la necesidad de generar soluciones alternativas al empleo de combustibles fósiles, han hecho posible la evolución de la biomasa a otro tipo de formatos de tal forma que permitan la automatización de los sistemas de alimentación, combustión y limpieza. Actualmente la biomasa supone una elección fiable y contrastada, suponiendo una alternativa de ahorro frente a los combustibles fósiles tradicionales.

TIPOS DE BIOMASA

Los formatos más comunes utilizados en la actualidad como combustibles de biomasa son:

Pellet

El pellet, es el formato de biomasa más conocido. Su fabricación consiste en el prensado de serrín, viruta fina y otros elementos procedentes de aserraderos, carpinterías , podas, etc., a alta presión, utilizando como aglutinante la propia lignina de la madera.

El éxito de la utilización del pellet como combustible, es debido a que se comporta casi como un fluido, por lo cual, su almacenamiento, alimentación a máquina y tratamiento residual posterior se simplifica mucho.

Tanto los productos que conforman el pellet como su proceso de elaboración, favorecen la pérdida de humedad lo que se traduce en una mejor y más eficiente combustión ( cuanto más seco mejor ).

La proliferación y la excelente acogida de los sistemas de biomasa, han hecho necesaria la normalización del pellet como combustible. De esta forma, la fabricación del pellet de buena calidad se realiza según las norma ONORM M7135 y ENPLUS 14961 las cuales garantizan una serie de parámetros como dimensiones, humedad, densidad y poder calorífico entre otras.

Pellet

Debemos utilizar pellets fabricados según norma, para garantizar la eficiencia de los sistemas de biomasa.

Otros formatos

Otros formatos de biomasa utilizados como combustible son: la astilla, el hueso de aceituna y la cáscara de almendra.

En términos generales, el uso del pellet es el más extendido en toda la geografía no obstante, el hueso de aceituna y la cáscara de almendra son muy habituales en zonas donde el cultivo de la aceituna y la almendra se realiza en explotaciones los suficientemente grandes, como para generar el subproducto optimizado en coste para su posterior utilización como combustible.

Astillas Hueso de Aceituna Cáscara de almendra
SISTEMA

Denominamos sistema de biomasa, al conjunto de elementos de una instalación que hacen factible el aprovechamiento eficiente de la energía proveniente de la combustión de la biomasa para la producción de calefacción y agua caliente sanitaria, y que básicamente son:

  • Diseño del sistema.
  • Almacenamiento y alimentación a máquina.
  • Generación de calor.
  • Inercia.
  • Emisión de calor.
DISEÑO DEL SISTEMA

El diseño del sistema es fundamental para obtener una instalación eficiente, capaz de alcanzar los rendimientos y las eficiencias esperadas.


Renovgal, diseña sus propias instalaciones, teniendo en cuenta todos los aspectos de cálculo de la demanda energética en función de las características de la envolvente, orientación, ubicación y demás elementos necesarios para realizar un cálculo optimizado. La realización de cálculos precisos nos permite ofrecer al Cliente la solución más adecuada a sus necesidades.

COMBUSTIBLE
ALMACENAMIENTO

El sistema de almacenamiento del combustible es en función de 3 factores:

  • Tipo de combustible a almacenar: Leña, Astilla, pellet, briquetas, serrín, cáscara de frutos secos, etc.
  • Cantidad a almacenar: Que vendrá dado por el consumo previsto y por la decisión del número de reposiciones.
  • Tipo de máquina de combustión a emplear.

Así pues, tenemos silos textiles, silos de madera, silos de obra, silos exteriores de chapa galvanizada, etc. Estos silos normalmente se dimensionan para cubrir las necesidades de consumo de un periodo largo de tiempo, evitando al cliente la reposición constante de combustible.

Para cierto tipo de máquinas, los fabricantes incluyen en el propio diseño de la máquina una tolva de almacenamiento con autonomía de hasta varios días.

ALIMENTACIÓN

Denominamos sistema de alimentación, al transporte y alimentación del combustible pellet por ejemplo, desde el almacenamiento hasta la caldera. Podemos distinguir 3 tipos:

  • Alimentación Manual: El depósito o tolva de almacenamiento está pegado a la máquina. La carga se efectúa de forma manual. El desplazamiento del pellet dentro de la máquina hacia la cámara de combustión se realiza de forma automática , mediante tornillo sinfín o simplemente por gravedad.
  • Alimentación por tornillo sinfín: Mediante un tornillo sinfín, el pellet es transportado desde la zona de almacenamiento hasta un depósito intermedio incorporado en la máquina. Posteriormente y de la misma forma que en el caso anterior, un tornillo sinfín interno, llevará el pellet hasta la cámara de combustión.
  • Alimentación por aspiración: El pellet es succionado desde la máquina mediante una turbina y un tubo de aspiración conectado al silo o al sistema de almacenamiento seleccionado. El pellet se aloja en el depósito intermedio, para su posterior combustión en la cámara de combustión.
GENERACIÓN DE CALOR

La generación de calor, se produce al combustionar la biomasa en un generador térmico. Dada la cantidad de sistemas de generación existentes, vamos a tratar de simplificarlos en dos grandes grupos: Calderas y Estufas.

CALDERAS

Las calderas de biomasa son equipos de generación de calor que utilizan la biomasa como combustible. Sus funciones son las de producir calor para calefacción y agua caliente sanitaria.

El combustible de uso más extendido en las calderas de biomasa es el pellet, aunque como ya hemos dicho anteriormente se utiliza también biomasa proveniente de hueso de aceituna, cáscara de frutos secos, astilla, etc.

El proceso de generación de calor en una caldera de biomasa de pellets es el siguiente:

Alimentación >>> Combustión >>>> Intercambio>>>> Transferencia del calor

La alimentación consiste en transportar el pellet desde el silo de almacenamiento hasta el depósito intermedio propio de la caldera. En función de las necesidades caloríficas, la caldera gestionará la cantidad de pellet que pasa a la cámara de combustión.
El proceso de combustión a su vez consta de las siguientes fases en función de las temperaturas que se van alcanzando en la cámara de combustión:

  • Calentamiento de la cámara de combustión. Se realiza mediante un soplador de aire caliente.
  • Secado del pellet: El poco contenido en agua que contenga el pellet se evapora.
  • Descomposición del pellet: El pellet se empieza a descomponer y a producir gases de combustión. El soplador se apaga.
  • Ignición: El pellet empieza a arder.
  • Generación de brasas: Se empieza a liberar calor.
  • Gasificación: Máximo rendimiento de la máquina y máxima liberación de calor.

La transferencia de calor para su aprovechamiento, tiene lugar a través del intercambiador. Los gases que circulan, calientan el agua a través del intercambiador de transferencia térmica. Para favorecer este intercambio, las calderas incorporan unos elementos llamados turbuladores, cuya misión es cambiar el régimen laminar de los gases de combustión en régimen turbulento, de tal forma que se incrementa la eficiencia del intercambio.
Finalmente, el agua caliente es aprovechada para la calefacción directamente o a través de intercambio para la producción de agua caliente sanitaria.

Rendimiento de las calderas de biomasa de pellet: El pellet tiene un poder calorífico aproximado y en función del tipo de pellet utilizado de unos 4.500 kcal por cada kg de pellet y es aproximadamente la mitad del poder calorífico del gasóleo es decir, precisamos de 2 kg de pellet para obtener la misma energía que con 1 Litro de gasóleo. Ahora bien, atendiendo a los datos actuales y registrados de los precios de ambos combustibles, se estima que una instalación de biomasa supone entorno a un 50% de ahorro frente a gasóleo.

El rendimiento final del sistema, vendrá determinado también por el diseño y el cálculo del mismo así como por la correcta selección e instalación de los equipos. Renovgal trabaja con calderas de biomasa de primeras marcas, capaces de garantizar los máximos rendimientos.

ESTUFAS

Las estufas de biomasa al igual que las calderas, son generadores de calor que utilizan la biomasa como combustible.

Las diferencias básicas entre las calderas y las estufas de biomasa radican en que las estufas de pellet fueron concebidas inicialmente para aportar únicamente calor al ambiente de forma directa, de forma similar a las tradicionales chimeneas de leña, aunque con mayor suficiencia tecnológica a la hora de regulación, limpieza y alimentación. Además, el diseño de las mismas permite ubicar la estufa en el interior de la vivienda como un elemento decorativo más.

Posteriormente, se desarrollan estufas de pellet con canalización de aire, pudiendo calentar otras estancias de la casa sin necesidad de instalar equipos que muevan el aire.

Las últimas aplicaciones son las denominadas hidroestufas, capaces de calentar circuitos cerrados de agua para la emisión del calor mediante radiadores, suelo radiante, etc., y producir agua caliente sanitaria.

Estufa Estufa

Señalar por último, que a diferencia de las calderas, las estufas presentan limitaciones que son convenientes conocer detalladamente y que principalmente son:

  • Limitación en la capacidad de almacenaje del pellet: Cuentan con un depósito que puede darnos una autonomía máxima de dos o tres días.
  • La alimentación es manual, por lo que el usuario, deberá reponer el depósito de pellet a medida que se va consumiendo.
  • El rendimiento es inferior al de una caldera automática de pellet, así como su limitación a la hora de regulación y control.

No obstante, es una solución muy a tener en cuenta dado que sus costes son inferiores a los de una caldera automática.

INERCIA

La inercia térmica consiste en acumular energía en forma de calor en un depósito de agua, para una utilización posterior o como elemento regulador del sistema.

EMISIÓN TÉRMICA

El sistema de emisión es el encargado de transmitir el calor generado por la caldera de biomasa a nuestra vivienda para obtener el confort y el bienestar deseado. A diferencia de la energía geotérmica, los sistemas de biomasa trabajan con temperaturas elevadas, lo que nos permite incluir los radiadores convencionales como sistema de emisión.

  • Radiadores convencionales
  • Suelo Radiante
  • Fancoils

Aunque existen otros sistemas como pared radiante, zócalo radiante, techo radiante, etc., los comentados anteriormente son los más utilizados habitualmente con la biomasa.

INSTALACIÓN

Renovgal, apuesta por la Biomasa, tanto en el sector de la vivienda unifamiliar, como en edificios de viviendas y en las aplicaciones industriales, agrícolas y ganaderas.

Son numerosas las instalaciones realizadas en estos años, desde calderas totalmente automáticas para viviendas unifamiliares, hasta calderas de más de 300 kW para aplicaciones industriales.

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