Quemadores de biomasa para calderas

Una caldera de biomasa es básicamente una caldera de combustible sólido, adaptada y mecanizada para el consumo de biomasa residual o biocombustible. Los quemadores de biomasa para calderas son capaces de procesar de manera directa materias naturales (cáscaras, huesos de frutas, desechos forestales, algunos tipos de granos, etc.) o materias naturales transformadas (comprimidas en formato de pellets), para producir la llama y generar calefacción y agua caliente sanitaria (ACS). Este tipo de combustible ecológico determina una estructura específica en los quemadores de biomasa para calderas. En este artículo analizaremos los componentes de un quemador de biomasa, y las ventajas de usar este tipo de calefacción.

Qué es y cómo funciona un quemador de biomasa

Un quemador de biomasa es un quemador capaz de poner en combustión cualquier tipo de materia orgánica adecuada, ya sea de origen vegetal o animal, y a partir de esa combustión generar energía calorífica para un sistema de calefacción y de agua caliente sanitaria, si bien además se puede usar para refrigeración. En términos bioquímicos, se trata de aprovechar la energía de radiación solar que algunos organismos acumulan a partir de la fotosíntesis.

Como cualquier otro tipo de quemador, el quemador de biomasa se activa y se desactiva automáticamente en función de una temperatura de consignación establecida por un termostato, que puede ser digital o analógico. Esto significa que la caldera y el quemador de biomasa son perfectamente programables en cuanto a horarios de uso y niveles de potencia. Sólo hay que incorporarles la tecnología adecuada (si no la traen ya).

Junto a la caldera que se alimente de biomasa debe existir un silo o tolva (de tamaño adecuado al uso que se le vaya a dar a la caldera) que almacene el biocombustible, y que incorpora además un tornillo sinfín que vaya moviendo la materia combustible desde el lugar de almacenamiento hacia el área de combustión. Por esto conviene que el dispositivo de almacenamiento tenga un ángulo de inclinación o posición de caída por gravedad con respecto a la caldera.

Debe incorporar además un recolector de cenizas, las cuales podrán reciclarse en forma de abono. Algunas de estas calderas incorporan además un acumulador que almacena el calor no utilizado para su posterior uso. Los quemadores de biomasa emiten a la atmósfera una clase de dióxido de carbono neutro que no hace daño al medio ambiente. Su eficiencia de combustible puede sobrepasar el 95%.

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Principales piezas de un quemador de biomasa

En dependencia del fabricante, los quemadores de biomasa para calderas pueden lucir de forma muy semejante a los quemadores de gas, pero por dentro son relativamente distintos. De hecho son quemadores de combustible sólido. Estas son las principales piezas que integran un quemador de biomasa:

1. Parrilla de combustión: Es la parte del quemador donde el biocombustible se mezcla con el aire primario y donde ocurre una combustión parcial que gasifica la biomasa. En las calderas domésticas convencionales, la parrilla es fija, pero en las calderas grandes la parrilla es móvil. Se puede fabricar en acero inoxidable refractario.
2. Cajón de extracción de parrilla: Es un compartimento que se localiza debajo de la parrilla de combustión, y que tiene como función facilitar la extracción de la parrilla para evacuar las cenizas residuales del proceso de quemado del biocombustible.
3. Tornillo de espiral sinfín: Este dispositivo tiene la función de conducir en forma de arrastre el biocombustible sólidodesde el silo o tolva hasta la cámara de combustión.
4. Motorreductor: Es el motor de baja velocidad que acciona el tornillo espiral sinfín que mueve la biomasa hacia la cámara de combustión. Se ubica en el extremo externo del quemador y puede ser más de uno (con distinta potencia). Como necesita más fuerza que velocidad, puede incorporar más de un capacitor.
   
5. Bujía cerámica: Su cantidad depende del diseño del quemador, y su función consiste en producir la chispa que inicia el encendido automático. De manera ideal se supone que las bujías provoquen el encendido en el menor tiempo posible, para facilitar el ahorro de energía y promover la seguridad en el sistema.
6. Fotocélula: componente electrónico fotosensible cuya función es la de detectar si hay llama o no en el quemador. Esta información se envía a la centralita para que dé la orden de encender o a pagar el quemador, así como de aumentar o reducir la potencia de la llama, según sea necesario
7. Ventilador o turbina: Es de diseño centrífugo y suelen fabricarse en acero inoxidable. Tiene la función de generar el aire que será el comburente para la combustión del biocombustible. También tiene la función de autolimpieza, la cual en el caso del quemador de biomasa puede realizarse además mediante el movimiento de las parrillas.
   
8. Tubo llama o cañón: Componente ubicado en la porción más interna del quemador. Suele estar fabricado de acero inoxidable refractario. En su entrada se localiza la fotocélula, y en su extremo final se genera la llama del quemador.
9. Sonda de temperatura: Como en otros tipos de quemador, en el quemador de biomasa la sonda de temperatura tiene la función de detectar el nivel de temperatura y enviar esa información para el control de ciertos componentes, por ejemplo el motorreductor y la válvula de descarga térmica. En el caso de los quemadores de biomasa, la sonda de temperatura debería ser capaz de adaptarse a un tipo de combustible sólido u otro.
10. Válvula de descarga térmica: Trabaja en relación con la sonda de temperatura. Cuando aumenta la temperatura del quemador, la válvula se dilata, acciona el plato que mueve la membrana, el agua caliente sale y se vacía el circuito de la caldera.
11. Tubo de admisión o alimentación: También denominado entrada de biomasa. Es un tubo en posición vertical localizado en la zona externa del quemador, y a través del cual se insertan los pellets de biocombustible.
12. Válvula termostática:  Se ubica debajo del tubo de admisión y su función es mantener la seguridad durante la admisión del biocombustible.
13. Sistema de limpieza neumática: Como su nombre indica, es un dispositivo (puede tener forma de cilindro neumático) que realiza la limpieza mediante aire. Se incorpora de manera opcional al quemador de biomasa.
14. Programador o centralita: Es un dispositivo electrónico que regula automáticamente el quemador en términos de alimentación de combustible, secuencia de arranques y apagados automáticos, y control de seguridad. Trabaja en estrecha conexión con el display. Cuenta con una versátil cantidad de conectores que se adaptan a las necesidades de cada tipo de quemador.
    
15. Display: Dispositivo de visualización y control de los parámetros de funcionamiento, que según el diseño y el fabricante, estará incorporado en la parte externa del quemador. Puede incluir funciones de manejo táctil en conexión directa con la centralita.
16. Servomotor: Según el diseño del quemador, puede incorporar más de un servomotor. Su función es muy importante en términos de eficiencia energética. Regula de manera inteligente las cantidades de aire que se utilizan como comburente durante la combustión del biocombustible.

Tipos de biocombustibles para quemador de biomasa

Las calderas de biomasa son calderas ecológicas que utilizan materias naturales para la combustión y la producción de llama y calor. La biomasa está formada por diversas materias primas y restos naturales, que se aprovechan para producir biocombustibles, tales como:

• Pellets. Son materias vegetales comprimidas en formato de pellets pequeños o grandes. Los pellets pueden elaborarse a partir de serrín derivado de desbroces de jardines o de limpieza de bosques. La combustión de los pellets es lenta pero eficiente, lo cual facilita ahorrar combustible y energía.
• Residuos forestales. Son materias de desecho de la limpieza de bosques, que se realizan para evitar incendios. Estas materias se utilizan sin que necesariamente haya que darles forma de pellets.
• Bioetanol. Es un biogás obtenido a partir de la fermentación de ciertas materias orgánicas y de biomasa rica en hidratos de carbono (azúcares). El bioetanol no emite gases con efecto de invernadero al ser combustionado y usado como biocombustible.
• Policombustible. Existen calderas capaces de quemar más de un tipo de combustible natural, como por ejemplo cáscaras de almendra, de arroz o de otros cereales y granos (soja, girasol, maní), huesos de aceitunas y orujillo, astillas de madera y otros. Este tipo de caldera de policombustible se utiliza más en la industria que en lo doméstico. Esto se debe a que necesitan una mayor capacidad de almacenamiento del biocombustible.

 

Ventajas de usar quemadores de biomasa para calderas

Si se toman en cuenta todos los detalles a la hora de elegir el biocombustible adecuado para el uso que vayamos a darle a la caldera, utilizar un quemador de biomasa puede tener muchas ventajas con respecto a otros tipos de quemadores de combustible. Por ejemplo: 

• La combustión de biomasa es muchísimo menos contaminante que la combustión de cualquier otro tipo de combustible, especialmente los de origen fósil. No contribuye al cambio climático ni genera lluvias ácidas.
  

• El biocombustible representa un notable ahorro económico, ya que puede llegar a costar entre 50 y 70% menos que cualquier otro tipo de combustible. Aunque adquirir una caldera de biomasa puede ser más costoso que una convencional, muy pronto recuperas la inversión al reducirse enormemente el gasto en combustible.
• Los biocombustibles generan una temperatura adecuada y constante sin producir humedad. Esto reduce el riesgo de enfermedades en seres humanos y animales.
• Los residuos de la combustión de biomasa (las cenizas, por ejemplo) pueden reciclarse en forma de abono para los suelos, y en todo caso no representan una amenaza para los ecosistemas.

• Los residuos sólidos de la combustión de biomasa pueden manejarse y filtrarse más fácilmente que los residuos gaseosos de otros combustibles.
• Adaptar un quemador de biomasa es económico. En casos en que el quemador es independiente de la caldera, se puede sustituir un quemador de gas o de gasoil por uno de biomasa sin necesidad de alterar demasiado la estructura de la caldera. Se amortiza en pocos meses.
• La utilización de quemadores de biomasa representa un gran potencial de empleo, ya sea en términos de su fabricación o de su mantenimiento. Fomenta la riqueza en el campo y evita el abandono rural.
• Permite a la empresa que lo implemente tener compromiso con el medio ambiente. No tiene riesgos de explosión ni de toxicidad a nivel individual o social en casos de accidentes o fugas.

 

Consejos para el uso de quemadores de biomasa

• Los quemadores de biomasa para calderas no utilizan combustibles propensos a la explosión, y por tanto no requieren de medidas extremas de seguridad. Esta es una de sus ventajas en comparación con otros tipos de quemador. No obstante, esto no significa que un quemador de biomasa no requiera de ciertas precauciones. Por ejemplo, chequea con frecuencia que las bujías de arranque estén en perfecto estado, para que el arranque sea siempre rápido y seguro.
  

• Hay un punto importante, que hay que tomar muy en cuenta. No todas las calderas de biomasa son buenas. Si se trata de una caldera de biomasa bien diseñada, con piezas originales y tecnología adecuada, se cumplirán todas las ventajas que se le han adjudicado a este tipo de calefacción ecológica. En cambio si se trata de una mala caldera de biomasa, o de una caldera convencional mal adaptada al uso de biocombustible, puede no tener muchas ventajas y ser tan contaminante y perjudicial como cualquier caldera que queme combustibles fósiles.
• Si estás pensando en sustituir tu quemador tradicional de gasoil o gas por uno de biomasa, elige un quemador de biomasa que se pueda incorporar bien a la misma caldera que ya tienes. Toma en cuenta no sólo los gastos que evitarás en piezas, sino además en combustible de ahí en adelante.

Uso racional de quemadores de biocombustible

Los quemadores de biomasa y biocombustible utilizan variadas formas de materia orgánica para generar energía limpia. A la hora de medir realmente cuán ecológico es un quemador de biomasa, no sólo hay que tomar en cuenta su capacidad de quemar biocombustible. También es importante medir cómo se obtiene el biocombustible, su nivel de impacto en el medio ambiente y los desechos que produce la combustión del biocombustible.

Desde el punto de vista sistemático, no todos los biocombustibles son igual de limpios, sostenibles y ecológicos. Por ejemplo, desde un punto de vista entrópico, el maíz es un estupendo biocombustible, pero no lo es tanto si tomamos en cuenta el tremendo impacto sobre los suelos que tiene su producción a gran escala, así como el impacto que puede tener el uso de un alimento como combustible en términos de encarecimiento de la dieta en algunos países.

Otro ejemplo es el uso de la madera de árboles como biocombustible. En este caso hay que medir si para obtener la leña se talan o no bosques de manera indiscriminada. Incluso si se trata de madera ya muerta, hay que tomar en cuenta que la quema a gran escala de leña produce grandes cantidades de materia sólida contaminante como residuo de combustión.

Todo esto debe ser tomado en cuenta a la hora de decidir si vale la pena o no implementar quemadores de biomasa para calderas. También influye el contexto en que se vaya a utilizar. No es lo mismo un quemador de biomasa utilizado a nivel doméstico que utilizado a nivel industrial. Si se utiliza de forma racional, el quemador de biomasa constituye sin dudas la mejor opción en términos de energía limpia, ecología y sostenibilidad.

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