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El principio de operación de las calderas de biomasa es análogo al de las calderas tradicionales: consumen el combustible (como pellets, virutas de madera, restos de aceituna, etc.), produciendo una llama horizontal que penetra en la caldera.

Durante este proceso de combustión, el calor se transfiere al circuito de agua a través de un intercambiador de calor integrado en la caldera, logrando así calentar agua para ser utilizada en sistemas de calefacción o para el agua caliente sanitaria (ACS).

A menudo, existe una confusión entre las calderas de biomasa y las estufas de pellets. A pesar de que ambos dispositivos emplean pellets como combustible, las estufas de pellets presentan capacidades limitadas (normalmente alrededor de 10 kW) y se destinan principalmente al uso residencial, para calentar áreas específicas o servir de sistema de calefacción complementario o temporal, y también para satisfacer aumentos puntuales en la demanda.

Las calderas de biomasa, en cambio, se aplican tanto en el ámbito doméstico como en el industrial, con capacidades que varían desde los 12 kW hasta los 500 kW. Estas pueden instalarse de manera secuencial, alcanzando potencias casi de medio megavatio, lo cual las hace adecuadas para brindar calefacción y agua caliente a estructuras como hoteles, edificios gubernamentales, residencias, escuelas, complejos habitacionales, redes de calor urbano, procesos productivos industriales, alojamientos rurales, entre otros, representando una solución perfecta para zonas rurales, y aprovechando el vasto potencial de España en este área.

Para maximizar la eficacia de estas calderas, es posible añadir un sistema de acumulación, que preserva el calor de manera similar a como lo haría un sistema de energía solar térmica.

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Para el funcionamiento óptimo de las calderas de biomasa, se requiere un contenedor o silo cercano a la caldera para el almacenamiento del biocombustible. Un sistema alimentador, ya sea un tornillo sin fin o por succión, traslada el combustible hasta la caldera para su combustión. Es recomendable almacenar el combustible tipo pellet con una inclinación aproximada de 45º para facilitar su introducción en la caldera. Los avances en los sistemas de almacenaje contribuyen a una mejor integración con la arquitectura circundante.

La combustión de biomasa da lugar a cierta cantidad de cenizas, las cuales se colectan automáticamente en un cenicero que debe ser vaciado varias veces al año.

¿Qué es una caldera de biomasa?

Las calderas biomásicas son equipos que ofrecen calefacción exclusiva o calefacción junto con agua caliente para uso doméstico (ACS) por medio de la quema de materia orgánica residual, destacándose entre los materiales más utilizados los pellets, madera, carozos de aceituna y cáscaras de algunos frutos secos.

Por el empleo de combustibles de origen natural, estas calderas se caracterizan por sus mínimos niveles de emisiones contaminantes, constituyéndose así en alternativas altamente amigables con el entorno. Generalmente, este tipo de calderas cubre las necesidades de edificios residenciales y hogares individuales, y son montadas en lugares como garajes o sótanos debido a la necesidad de un amplio espacio para el depósito del combustible.

Asimismo, se hallan dispositivos de biomasa diseñados para ser instalados en partes internas de los hogares, tales como el salón, los cuales brindan calefacción, pero no incluyen ACS. Las estufas de biomasa elevan la temperatura liberando aire caliente al entorno y, por otro lado, las termoestufas, se conectan a los sistemas de radiadores para difundir el calor. Destacan, por su frecuencia de uso, las estufas de pellets.

¿Cómo funciona una caldera de biomasa?

Las calderas de biomasa operan de manera semejante a las calderas tradicionales: mediante la combustión del material se genera calor, el cual se transfiere al agua de los circuitos a través de un intercambiador de calor. Este proceso permite que el agua calentada fluya hasta los radiadores o el suelo con calefacción, elevando la temperatura del hogar.

Para el funcionamiento de las calderas de biomasa, es imprescindible contar con un área destinada al almacenaje del combustible, conocida como silo, ubicada en las proximidades de la caldera. Dicha caldera extrae, ya sea por un sistema de tornillo sin fin o por succión, la cantidad de combustible requerida para la combustión, dependiendo del nivel de necesidad energética.

• Componentes principales de la caldera de biomasa
• Estructura principal de la caldera: esqueleto que alberga todos los componentes necesarios.
• Zona de combustión: espacio destinado a recibir el combustible y el oxígeno para producir calor a través de la combustión.
• Intercambiador de calor: serie de láminas de metal diseñadas para transferir el calor generado en la zona de combustión al sistema de agua.
• Sistema de gestión: sección electrónica encargada de regular el desempeño de la caldera.
• Mecanismo de tornillo sin fin: conducto equipado con un mecanismo helicoidal rotatorio que moviliza el combustible desde el silo hasta la caldera.
• Silo: espacio reservado para el almacenaje del combustible.
• Conducto de evacuación de humos: sistema de ventilación y tuberías diseñadas para dirigir los gases resultantes de la combustión hacia el exterior.
• Tanque de almacenamiento temporal: utilizado principalmente en instalaciones de gran envergadura, sirve para responder a fluctuaciones significativas en la demanda.

¿Qué tipo de caldera de biomasa comprar?

La elección de una caldera, del método de almacenaje y del mecanismo de transporte y manejo está determinada por el tipo de biomasa seleccionada para su uso. Diversas calderas tienen la capacidad de incinerar múltiples tipos de combustibles (conocidas como calderas multicombustible), mientras que otras están diseñadas para operar exclusivamente con un tipo específico de combustible, tal es el caso de las calderas de pellet.

En lo que respecta a las calderas multicombustible, estas necesitan un espacio de almacenamiento más amplio debido a que poseen un tamaño y potencia superiores, siendo usualmente empleadas en aplicaciones industriales.

Calderas de pellets

Las calderas de pellets, por su parte, se nutren exclusivamente de un tipo de combustible fluido y homogéneo, creado específicamente para estas (los pellets), que son conducidos hacia la caldera mediante sistemas de succión o mediante un mecanismo de tornillo. Son opciones prevalentes para necesidades de calefacción de nivel medio y para proveer tanto calefacción como agua caliente sanitaria, por medio de un acumulador, a domicilios de hasta 500 metros cuadrados.

Numerosos fabricantes de sistemas de calefacción tradicionales cuentan en su oferta con calderas de biomasa que utilizan pellets, con potencias que oscilan entre los 10 y los 35 kW. Estas unidades están equipadas con un depósito de almacenamiento de pellets y funcionan de manera completamente automática. La recarga de este depósito puede efectuarse manualmente o directamente desde un silo de almacenamiento de pellets. Además, estas calderas permiten una modulación flexible de su potencia y su eficacia energética frecuentemente supera el 90%.

En los años recientes, la tecnología vinculada a las calderas de pellet ha experimentado una consolidación significativa: el incremento de su producción y una optimización en los procesos de fabricación han llevado a una mayor eficiencia en el control de la combustión. De igual forma, se han refinado los sistemas de gestión y control, volviéndolos más especializados en busca de mejores niveles de eficiencia. Este proceso de evolución, junto a la estandarización y homogeneización del biocombustible, resulta en equipos disponibles en el mercado significativamente más eficaces.

Calderas de pellet de condensación: Las versiones modernas de calderas de pellets alcanzan un grado de eficiencia comparable al de sistemas de calefacción basados en otras fuentes de energía, con emisiones de contaminantes extremadamente bajas. Ofrecen los mayores niveles de eficiencia, llegando hasta el 100%. Utilizan exclusivamente pellets como combustible, son de diseño compacto y funcionan de manera totalmente automática para asegurar la máxima eficacia. Las calderas de condensación demandan una menor cantidad de pellets, lo que se traduce en un ahorro de hasta un 15% en los gastos de calefacción.

Se encuentran disponibles en el mercado modelos de calderas que integran la producción instantánea de ACS (Agua Caliente Sanitaria) y cuyas emisiones de partículas son prácticamente nulas. Estos sistemas no liberan ningún tipo de residuo en el aire, abordando así la principal crítica dirigida históricamente a las calderas de biomasa.

Las innovadoras calderas de condensación que utilizan biomasa alcanzan eficiencias de hasta el 100%, lo que representa un ahorro en el consumo de combustible de hasta un 15% en comparación con modelos anteriores.

Calderas de astillas

Las calderas que utilizan astillas de madera a menudo presentan capacidades superiores y hay menos productores disponibles en el mercado. Para las calderas de alta capacidad (> 500 kW), generalmente se desarrolla un diseño específico basado en el tipo de combustible seleccionado, incluyendo opciones como cáscara de almendras, residuos de hueso de aceituna, alperujo, entre otros. De todas formas, la operación de estas calderas es completamente automática, eliminando la necesidad de intervención humana.

Calderas de biomasa mixtas

Cuando se mencionan las calderas de biomasa mixtas, estamos hablando de aquellas equipadas con una zona de combustión diseñada para emplear distintos tipos de combustibles, tales como pellets y leña, o incluso pellets y virutas de madera. En determinadas situaciones, la configuración de las calderas de biomasa se ve influenciada por la nivel de humedad del combustible a incinerar:

• Calderas diseñadas para combustibles secos. Son calderas concebidas con una inercia térmica reducida, aptas para manejar llamas de cierta intensidad. En la parrilla se pueden alcanzar temperaturas considerablemente altas, lo que puede llevar a la cristalización de las cenizas.
• Calderas diseñadas para combustibles húmedos. La estructura donde se deposita la biomasa presenta una inercia térmica elevada. Es esencial que el diseño facilite el adecuado secado del combustible dentro de la caldera, asegurando así que la gasificación y oxidación sean completas y evitando la emanación de humo oscuro.

Precios de las calderas de biomasa

El costo asociado a las calderas de biomasa se ve influenciado por una diversidad de aspectos: la inclusión o no de un sistema para Agua Caliente Sanitaria (ACS), la presencia de una cámara multi-combustible, así como la categoría de las mismas en cuanto a automatización se refiere, lo que facilita su encendido, establece la programación de su funcionamiento, asegura una operación autónoma y simplifica su mantenimiento.

Por supuesto, tanto la capacidad como las dimensiones de la caldera biomásica juegan un papel crucial en su valor de mercado.

Hoy día, se otorgan ayudas económicas de hasta 3.000 euros para la adquisición de sistemas de biomasa y otras fuentes de energía limpia, gracias a los recursos financieros provenientes del programa Next Generation de la Unión Europea, cuya distribución se realiza a través de las diferentes Comunidades Autónomas.

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Instalación

Para proceder con la instalación de una caldera de biomasa, es factible emplear las actuales tuberías del sistema de calefacción y el depósito de agua caliente, a condición de que se encuentren en óptimo estado de funcionamiento, dado que los requerimientos son idénticos a los de cualquier caldera moderna.

En Energía y Calor Extremadura, S.L siempre enfatizamos la importancia de recurrir a los servicios de un instalador acreditado y profesional para asegurar la eficacia, seguridad y correcto desempeño de los sistemas de calefacción.

Ventajas de instalar una caldera de biomasa

El precio de la biomasa, más estable y económico

La cotización de la biomasa no está sujeta a las fluctuaciones de los mercados internacionales, a diferencia de lo que ocurre con los combustibles fósiles, lo que le confiere una mayor estabilidad en su precio a largo plazo, así como costes más accesibles cuando se adquiere en grandes cantidades. Dado que su producción se basa en materiales procedentes de entornos locales, el costo de la energía generada mediante biomasa resulta inferior.

De tal manera, la biomasa se posiciona como el combustible más económico para el consumidor, ofreciendo, por ende, una caldera de biomasa como una opción beneficiosa tanto en términos de rentabilidad como de comodidad financiera.

Por su parte, la Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa, conocida por sus siglas AVEBIOM, realiza anualmente un análisis comparativo entre los precios del pellet y otros tipos de combustibles biomásicos.

Es una tecnología segura y avanzada

Las calderas de biomasa incorporan una tecnología fiable y con mantenimiento relativamente sencillo. La elevada capacidad calorífica de los pellets por unidad de masa, que se sitúa en 4.100 kcal/kg, convierte a este combustible orgánico en una opción eficiente y sostenible, proporcionando a las calderas de biomasa eficiencias térmicas de hasta el 90%.

Por otro lado, se están introduciendo en el mercado calderas de biomasa de condensación. Gracias a esta innovación, la efectividad de las calderas de biomasa se puede incrementar hasta un 100%, lo que se traduce en una reducción del consumo de combustible de hasta un 12%.

Utilizan una energía limpia e inagotable

Liberan dióxido de carbono neutral, originario de un combustible natural renovable. El aprovechamiento de la biomasa forestal contribuye a la limpieza de los bosques (reduciento el riesgo de incendios) y al aprovechamiento de desechos industriales, mediante el uso de residuos del bosque o sobrantes de industrias dedicadas a la madera.

La biomasa también representa una oportunidad laboral en zonas rurales y es amigable con el medio ambiente.

Desventajas Potenciales de las Calderas de Biomasa

Menor poder calorífico

Frente a los combustibles fósiles, un kilogramo de pellets posee un poder calorífico equivalente a la mitad del que ofrece un litro de diésel. Para obtener la misma cantidad de energía que proporciona un litro de diésel, será necesario utilizar dos kilogramos de pellets o de huesos de aceituna en una caldera diseñada para este propósito.

Necesita un gran espacio para almacenaje

Un metro cúbico de pellet tiene un peso cercano a los 650 kilogramos. Por lo tanto, si durante un año se utilizan 2.000 litros de gasóleo, será necesario contar con cerca de 4.000 kilogramos de pellet o huesos de aceituna, lo cual equivaldría a un volumen de aproximadamente 6 metros cúbicos. Para el correcto almacenamiento del combustible, las calderas de biomasa requieren la instalación de un silo cercano a la misma. Este silo se llena periódicamente ya sea por el usuario o a través de un servicio proporcionado por la compañía de biomasa seleccionada para este fin.

Calderas de biomasa para comunidades de vecinos

Numerosos complejos de viviendas en España han optado por la biomasa como fuente para producir calefacción y agua caliente sanitaria en sus instalaciones. En Móstoles, una urbe madrileña que alberga a más de 200 mil residentes, una comunidad de 96 viviendas intercambió su obsoleto sistema de caldera de gasoil de 650kW, que consumía 122.000 litros de gasoil anualmente, por una avanzada solución basada en pellets en el año 2011.

Según destaca AVEBIOM, este cambio ha permitido a la comunidad alcanzar un ahorro mínimo anual del 20%, disfrutando de más horas de calefacción, manteniendo el mismo nivel de confort y anticipando la amortización de los equipos nuevos, los cuales serán su propiedad en un lapso de 8 años.

Las compañías de Servicios Energéticos (ESE) se encargan de financiar la renovación de estas calderas y aseguran una factura de calefacción reducida por un mínimo de diez años.