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Tipos de combustibles para calderas de biomasa

Tipos de combustibles para calderas de biomasa

La biomasa se define como un tipo de combustible derivado principalmente de materiales orgánicos residuales. Estos pueden ser de origen forestal, como la leña, astillas, cortezas y restos de poda; agrícola como residuos de poda, de viñedos, almendros, cáscaras de frutos secos, y huesos de aceituna; o industrial, como los subproductos de la industria maderera o la fabricación de corcho.

La elección del biocombustible adecuado depende del tipo de sistema de calefacción de biomasa que se utilice, como calderas, estufas y chimeneas. Algunos sistemas, como las calderas mixtas o las calderas policombustibles, están diseñados para utilizar múltiples tipos de biomasa. Por ejemplo, las chimeneas tradicionales suelen emplear leña, mientras que otros sistemas pueden requerir pellets—pequeños cilindros compactados derivados de residuos madereros—que son especialmente populares en aplicaciones residenciales debido a su menor potencia y facilidad de manejo.

Además, es crucial comprender las propiedades específicas de cada tipo de biomasa, como el poder calorífico, el contenido de humedad, y la calidad del combustible. Estos factores son determinantes para seleccionar el sistema de calefacción más adecuado y eficiente. La calidad del combustible influye en la frecuencia de mantenimiento requerida, especialmente si el combustible tiene un alto contenido de cenizas.

Este análisis nos permite informar de manera detallada sobre las distintas clases de biomasa y sus aplicaciones, facilitando así a los consumidores la elección informada de su sistema de calefacción basado en biomasa. Al final, este conocimiento ayuda a maximizar la eficiencia y la sostenibilidad del uso de recursos renovables para la calefacción.

Combustibles Convencionales

A pesar de que su uso no es tan extendido como el de otros biocombustibles sólidos más comunes, algunas calderas modernas están diseñadas para funcionar con leña o briquetas. Estas opciones se utilizan principalmente en viviendas unifamiliares y en regiones donde hay una abundante disponibilidad de estos recursos.

Leña

La leña se obtiene del corte de troncos que no se destinan a la producción de madera procesada y, a menudo, es preparada localmente por los mismos usuarios. Como con otros tipos de biomasa, la eficiencia energética al quemarla en la caldera dependerá del tipo de madera y su contenido de humedad.

La carga de leña en las calderas se realiza manualmente, usualmente varias veces al día. Por esta razón, los sistemas de calefacción a leña son semi-automáticos, aunque tienen la ventaja de ser económicamente accesibles. Hay calderas que operan exclusivamente con leña, mientras que otras pueden usar tanto leña como astillas o pellets, ampliando así su rango de aplicación.

El uso de leña es relativamente limitado y se focaliza en calderas de pequeña escala y de automatización media, donde es necesario cargar combustible varias veces al día, especialmente en períodos de mayor demanda. Aunque el costo de producción de las briquetas es mayor que el de la leña, ofrecen un mayor poder calorífico y generan menos cenizas, lo que simplifica las labores de limpieza y mantenimiento de las calderas.

Residuos Forestales

Pellets

Los pellets son diminutos cilindros formados por la compresión de serrín y virutas trituradas y desecadas, originarias de aserraderos y otras industrias, o incluso derivadas de astillas y diferentes biomasas como las podas de viñedos.

Entre sus principales ventajas destacan su alto poder calorífico y el bajo contenido de cenizas que resulta de su combustión, lo que disminuye la frecuencia de operaciones de mantenimiento y limpieza. Sin embargo, un inconveniente significativo es su costo relativamente alto comparado con otros biocombustibles, atribuible al proceso de transformación al que son sometidos.

Es crucial considerar la susceptibilidad de los pellets a degradarse en presencia de humedad, por lo que es esencial almacenarlos en lugares completamente sellados y protegidos de la intemperie tanto en los puntos de distribución como en los hogares.

Briquetas

Las briquetas son cilindros de biomasa densificada, más grandes que los pellets, típicamente elaborados a partir de serrín y virutas de aserraderos. Estos cilindros suelen utilizarse como sustituto de la leña en las calderas. Las briquetas se caracterizan por una humedad inferior al 10%, un poder calorífico que supera los 16.9 MJ/kg (aproximadamente 4.7 kWh/kg) y una densidad cercana a los 1000 kg/m³. Su contenido en cenizas generalmente no excede el 0.7%.

Aunque el costo de producción de las briquetas es considerablemente mayor que el de la leña, su poder calorífico es sustancialmente superior, y la generación reducida de cenizas simplifica considerablemente las tareas de mantenimiento y limpieza de las calderas.

Astillas de Madera

Las astillas de madera son fragmentos pequeños, con longitudes que oscilan entre 5 y 100 mm. La calidad de las astillas depende principalmente del tipo de madera de origen, el proceso de recolección y la tecnología empleada para astillarla. Estas pueden derivar tanto de la primera y segunda transformación de la madera, como de maderas de bosques muy limpias o de actividades silvícolas y agrícolas como podas y clareos.

La calidad y el poder calorífico de las astillas varían considerablemente según su origen. Las astillas con un alto contenido de humedad (más del 40%), así como las que contienen trozos grandes de madera, suelen ser menos adecuadas para su uso en calderas residenciales debido a que su combustión puede ser ineficiente.

Es crucial seleccionar astillas de alta calidad, evitando aquellas que contengan impurezas o residuos indeseados, ya que un alto contenido de cenizas puede aumentar la necesidad de mantenimiento frecuente. Aunque las astillas son menos densas que los pellets y los residuos agroindustriales, requieren de más espacio de almacenamiento, aunque suelen ofrecer una buena relación calidad-precio.

Residuos Agroindustriales

Los residuos agroindustriales, como las cáscaras de frutos secos (almendras, alperujo) y los huesos de aceituna, provienen principalmente de la industria de producción de aceite de oliva y otros procesos agrícolas. Estos residuos suelen someterse a procesos de secado para disminuir su humedad y aumentar su poder calorífico.

El hueso de aceituna y la cáscara de almendra son los más comunes y ofrecen una opción económica y de buena calidad para sistemas de calefacción biomásica. Sin embargo, es crucial asegurarse de que estos materiales estén libres de impurezas, como pieles o pellejos, para reducir el mantenimiento y optimizar su rendimiento.

El almacenamiento de la biomasa es otro factor a considerar. Dado que se trata de un combustible sólido, requiere un espacio de almacenamiento considerable y condiciones adecuadas para preservar sus características y asegurar un rendimiento eficiente en el momento de su uso.

Referencias Bibliográficas

  1. Demirbas, A. (2009). «Biorefineries: Current Activities and Future Developments». Energy Conversion and Management, 50(11), 2782-2801.
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  5. Saidur, R., Abdelaziz, E. A., Demirbas, A., Hossain, M. S., & Mekhilef, S. (2011). «A Review on Biomass as a Fuel for Boilers». Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(5), 2262-2289.
  6. Van Loo, S., & Koppejan, J. (Eds.). (2008). «The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing». Earthscan.

Estas referencias te proporcionarán un amplio marco teórico y práctico sobre la producción, manejo y aplicaciones de la biomasa como fuente de energía. También podrían ayudarte a entender mejor los distintos tipos de biomasa y sus propiedades, así como las tecnologías asociadas a su transformación y utilización.

Ernesto Correa Díaz

Ingeniero Técnico de Obras Públicas y apasionado de las energías renovables hasta el punto de crear mi propia empresa. Especializado en el estudio y dimensionamiento de obras, autoconsumo fotovoltaico, sistemas de calefacción con energías renovables.

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