Siempre es importante dimensionar correctamente una caldera de cualquier tipo, pues más allá del coste de compra e instalación se pueden producir problemas que no serán responsabilidad de la caldera.
Es evidente que si es pequeña si que se culpará a la falta de potencia, pero cuando va sobrada hay un aumento de consumo y un mayor ensuciamiento del quemador, caldera y chimenea, que no se suele relacionar con ese sobredimensionamiento.
Pero el problema es especialmente grave cuando hablamos de calderas de biomasa.
¿Qué ocurre al sobredimensionar?
Las calderas de biomasa, un poco dignas, son modulantes en continuo o al menos en varias potencias fijas. Eso permite adecuar la potencia a la demanda de manera que el quemador pueda aumentar o disminuir la potencia para conseguir este objetivo. Si la caldera está correctamente dimensionada funcionará mucho tiempo a mayor o menor potencia pero no necesitará parar y arrancar muy a menudo, aunque evidentemente de tanto en tanto lo hará.
En cambio si la caldera está muy sobredimensionada la mayor parte del tiempo se va a encontrar con una demanda menor que la mínima potencia disponible. Eso obliga a la caldera a entrar en un régimen de continuas arrancadas y paradas. Es decir, arranca, se mantiene a baja potencia y vuelve a parar, y así continuamente.
Una inercia correctamente dimensionada reducirá los efectos devastadores de este problema, pero no los eliminará del todo.
Entender el problema
Para ello debemos tener claro cómo funciona típicamente el arranque y parada de una caldera de biomasa.
Cuando arranca lo normal es que se produzca una carga inicial de combustible, luego por medio de una resistencia eléctrica o un soplador eléctrico (en grandes calderas industriales puede ser un quemador de gasoil) se procede al encendido del combustible.
La biomasa no es como el gas o el gasoil que se enciende todo él instantáneamente. Lleva un tiempo llenar la cámara de combustión y, aún más, propagar la llama por toda ella. Además, como todo ellos, se produce en una cámara de combustión más o menos fría, la combustión no es correcta durante un tiempo, dando típicamente presencia de humo visible en chimenea. A medida que la llama va creciendo y la cámara se va calentando va mejorando la combustión, hasta llegar al punto óptimo donde ésta ya se puede considerar correcta, aunque no perfecta y pasado un tiempo va mejorando hasta convertirse en muy buena.
Como mayor sea la caldera, más tiempo llevará ese proceso. Y como más de calidad sea la caldera, antes empezará a quemar bien y mejor será la calidad de combustión final, pero es siempre inevitable esa fase de combustión incorrecta.
El proceso de parada es a la inversa. Se deja de enviar combustible desde el silo, pero se sigue combustionando el combustible ya entregado al quemador. Dependiendo de la calidad de la caldera, y del margen de tiempo que dispongamos para parar (aquí la inercia vuelve a ser importante), el apagado se realizará en mejores o peores condiciones, pero siempre llegará un punto donde la combustión vuelve a no ser correcta, aunque menos porque la cámara de combustión está siempre más caliente que en el encendido.
Conclusión
La conclusión es que durante una buena parte del proceso de encendido y una parte del de parada, tenemos una incorrecta combustión de la biomasa, con las siguientes consecuencias:
1. Aumento significativo de las emisiones de CO.
2. Aumento significativo de las emisiones de inquemados (hidrocarburos varios) con las siguientes consecuencias:
- Ensuciamiento con alquitrán de todo el recorrido de humos (Intercambiador, ventilador de humos si lo hay, chimenea, etc.) y, por tanto, una mayor necesidad de limpiezas de todos esos componentes.
- Aumento de la polución atmosférica
- Aumento del consumo de combustible para producir la misma energía, debido a este combustible no quemado. Según en qué calderas con arranques y paradas continuos, ese aumento de consumo puede llegar a ser bastante significativo.
Por otro lado, hay algunas consequencias adicionales a ese arranque y parada repetitivo:
1. un aumento del consumo eléctrico porque el encendedor (normalmente consumos significativos) está mucho tiempo en marcha.
2. un aumento del estrés térmico de todo el sistema sometido a alta temperatura, al calentarse y enfriarse muchas veces, reduciendo la vida esperable de todos los elementos sometidos a ese régimen térmico.
Recomendaciones
Para evitar esta problemática la recomendación es ser muy cuidadosos al calcular la necesidad real. Intentar por todos los medios afinar mucho, evitando márgenes de seguridad redundantes que al final falsean las previsiones, teniendo en cuenta factores de no simultaneidad, alargar los tiempos de puesta a régimen, etc.
También puede ser muchas veces interesante, fraccionar en dos o más calderas, de manera que la potencia mínima real operable en continuo es la mitad o menos, con lo que se evitarán muchas arrancadas y paradas también.
