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Calderas de Condensación.
13/12/2006
Calefacción económica con calderas de condensación consiguiendo un ahorro entre el 15% y 20% del consumo de gas natural.
DEFINICIÓN.

Las calderas de condensación son aparatos que aprovechan al máximo el calor producido en la combustión de un combustible. Utilizan combustibles gaseosos y consiguen rendimientos de hasta el 109% sobre el poder calorífico inferior del combustible.

CONCEPTOS PREVIOS.

Para poder explicar el funcionamiento de las calderas de condensación se deben conocer unos conceptos previos:
- Condensación: es el cambio de fase de una sustancia del estado gaseoso (vapor) a estado líquido. Para que se produzca este cambio de fase se debe liberar una cantidad de energía de la sustancia, que se denomina calor latente. Este cambio de estado se ve influenciado por la presión y la temperatura, entre otros factores. La condensación conlleva liberación de energía, que puede ser aprovechada en la instalación a que da servicio la caldera.
- Poder calorífico inferior del combustible (PCI): es la cantidad de calor que se libera en la combustión completa de una sustancia combustible cuando el agua producida en la misma está presente en forma de vapor, dentro de los productos de la combustión. El PCI del combustible es la referencia para la determinación del rendimiento de una caldera, expresándose éste habitualmente en tanto por ciento.
- Poder calorífico superior del combustible (PCS): es la cantidad de calor que se libera en la combustión completa de una sustancia combustible, incluido el calor latente de condensación del vapor de agua contenido en los productos de la combustión.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO DE LA COMBUSTIÓN EN LAS CALDERAS.

Durante la combustión, los componentes del combustible reaccionan con el oxígeno del aire formando dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua y desprendiendo calor.

1. Calderas estándar según RD 275/1995.

En estas calderas, al trabajar con temperaturas elevadas de los productos de la combustión (aproximadamente 150ºC), la mayor parte del calor latente es evacuado a través de los productos de la combustión. Estas condiciones impiden la condensación del vapor de agua.

Por otra parte, cuando se utilizan combustibles que contiene azufre (aunque sea en pequeñas cantidades) la condensación del agua de los productos de la combustión conllevaría la formación de ácidos sulfúricos o sulfurosos que atacarían las partes metálicas de la propia caldera.

2. Calderas de condensación.

El calor latente del vapor de agua contenido en los productos resultantes de la combustión es liberado en la condensación del agua, siendo transferido al fluido térmico de la caldera (normalmente agua).

Para un buen aprovechamiento del efecto de condensación es importante que el circuito de utilización se diseñe para funcionamiento a una temperatura baja. Las temperaturas máximas de funcionamiento no deberán estar por encima de 75ºC en impulsión y 55ºC en retorno.

El rendimiento óptimo de la caldera de condensación se obtiene con una temperatura de impulsión de 40ºC y una temperatura de retorno de 30ºC. La aplicación de estas calderas a instalaciones de suelo radiante, cuyas temperaturas de diseño y funcionamiento corresponden con dichos valores, son ideales de cara a la obtención del mejor rendimiento térmico estacional de la instalación.

COMPARATIVA DE UTILIZACIÓN DE LA CONDENSACIÓN SEGÚN EL TIPO DE COMBUSTIBLE.

El aumento en el rendimiento que se produce en una caldera con el aprovechamiento del efecto de la condensación dependerá de la composición química del combustible. Los combustibles que ofrecen un aumento más significativo en el rendimiento son aquéllos que tienen un mayor porcentaje de hidrógeno en su composición, como es el caso del gas natural, cuyo componente principal es el metano (CH4).

Si se comparan los dos extremos, gas natural y gasóleo C, se obtienen las siguientes conclusiones:

- El gas natural tiene un mayor porcentaje de hidrógeno que el gasóleo C, por lo que los humos tienen un mayor contenido de vapor de agua. En el gas natural el porcentaje que corresponde al calor de condensación representa el 11% del PCI, siendo para el gasóleo C del 6%.
- La temperatura de punto de rocío del gas natural (que será aquella donde se produce la condensación del vapor de agua) es 10ºC superior a la correspondiente al punto de rocío del gasóleo C. Esto implica un mayor aprovechamiento energético en cada temporada de calefacción.
- En la combustión del gas natural no se producen óxidos de azufre, evitándose la posibilidad de formación de ácido sulfúrico.

DISEÑO DE LA CALDERA DE CONDENSACIÓN.

El diseño de la caldera de condensación y los materiales utilizados en la fabricación de los componentes es determinante para su correcto funcionamiento y durabilidad.

El aumento de la superficie de intercambio térmico permite enfriar los productos de la combustión, que da como resultado la recuperación del calor latente de los humos. Este sistema adicional de enfriamiento puede estar integrado en la caldera o separado de ella.

REDUCCIÓN DE CONSUMO Y EMISIÓN DE SUSTANCIAS CONTAMINANTES.

La utilización de la caldera de condensación supone un aumento aproximado del rendimiento del 15%, es decir, manteniendo las mismas condiciones de confort se producirá un ahorro del 15% de combustible y, además, se reducirá la emisión de gases contaminantes contenidos en los productos de la combustión (el CO2 está considerado como el principal agente productor del efecto invernadero).

En conclusión, un menor consumo de energía unido a un mejor aprovechamiento de la misma, conlleva una reducción de las emisiones contaminantes.

SISTEMA DE EVACUACIÓN.

Dada la baja temperatura existente en los productos de la combustión (entre 5 y 20ºC por encima de la temperatura de retorno de la caldera), la evacuación de los mismos no puede realizarse por tiro natural, siendo necesario utilizar un sistema de evacuación forzada.

INSTALACIÓN DE CALDERAS DE CONDENSACIÓN.

La instalación de una caldera de condensación se realiza de forma similar a la instalación de una caldera estándar de tipo estanco. No obstante, se deberán tener en cuenta las siguientes particularidades:

- Se deberá realizar un diseño adecuado del aporte de aire para la combustión y la evacuación de los humos, siendo esta última de tiro forzado.
- Debe preverse un desagüe para evacuación de los condensados que se producen por el funcionamiento del aparato.

REGULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA.

El mayor rendimiento de la caldera de condensación se obtiene cuando es más baja la temperatura de funcionamiento de la instalación. El sistema que proporciona un mayor rendimiento estacional es el control por sonda exterior.

En función de la temperatura exterior, la central de regulación del sistema (que suele acoplarse sobre la caldera como opcional) produce una temperatura de consigna para la impulsión, que será la que debe mantener el aparato. La temperatura de impulsión será más baja a medida que la temperatura exterior es mayor.

Los problemas de abastecimiento de energía y la preocupación por el medio ambiente han generado un interés y una necesidad por el ahorro de energía y la reducción de emisiones contaminantes en nuestro entorno.

El plan Energético de la Comunidad de Madrid contempla estos problemas y establece diversas líneas de actuación para reducir el consumo energético y alcanzar para el año 2012 una reducción final del 10% respecto a la tendencia actual.

Dentro de estas actuaciones está la sustitución de las actuales calderas por otras con tecnologías más avanzadas, como las calderas de condensación.

Entre sus ventajas cabe destacar:

Disminución de la factura de combustible, aprovechamiento la energía que normalmente se pierde a través de la chimenea.

Alta eficiencia energética y larga vida útil, gracias a la fabricación de las superficies de calefacción con acero inoxidable especial.

Funcionamiento silencioso.

Gama de potencia de calderas murales de 4 a 70 kw/h de potencia.

Fácil instalación.

Posibilidad de funcionamiento gestionado por teléfono o internet.



http://www.madrid.org

Fuente: Asefosam
http://www.asefosam.com
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