Calderas de Condensación
El proceso de condensación es un cambio de fase de una sustancia del estado gaseoso (vapor) al estado líquido. Este cambio de fase genera una cierta cantidad de energía llamada “calor latente”. El paso de gas a líquido depende, entre otros factores, de la presión y de la temperatura. La condensación, a una temperatura dada, conlleva una liberación de energía, así el estado líquido es más favorable desde el punto de vista energético.
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Comparemos los distintos sistemas
Con una caldera clásica de tipo atmosférico, una parte no despreciable de dicho calor latente es evacuada por los humos, lo que implica una temperatura muy elevada de los productos de combustión del orden de 150°C. La utilización de una caldera de condensación permite recuperar una parte muy grande de ese calor latente y esta recuperación de la energía reduce considerablemente la temperatura de los gases de combustión para devolverle valores del orden de 65°C limitando así las emisiones de gas contaminantes.
Poder Calorífico Inferior (PCI) y Poder Calorífico Superior (PCS)
El poder calorífico inferior (PCI) indica la cantidad de calor que se puede producir con una cierta cantidad de combustible (sólido, líquido o gaseoso). Con este valor de referencia los productos de combustión están disponibles en estado gaseoso.
El poder calorífico superior (PCS) contiene en comparación con el poder calorífico inferior un porcentaje de energía añadido en forma de calor por condensación de vapor de agua, el llamado “calor latente”.
Utilizaremos como ejemplo un metro cúbico de gas.
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Rendimiento caldera superior al 100 %
La caldera de condensación debe su denominación al hecho de que, para producir el calor, utiliza no sólo el poder calorífico inferior PCI de un combustible sino también su poder calorífico superior PCS. Para todos los cálculos de rendimiento, las normas europeas retuvieron como hace referencia el PCI.
Utilizando el PCI para describir una caldera de gas de condensación, conseguimos rendimientos superiores a 100 gracias a la restitución del calor latente que representa el 11 %. Este método representa el solo medio de comparación entre las calderas clásicas y las calderas de condensación. Con relación a las calderas modernas a temperatura baja, es posible obtener rendimientos superiores del 15 %. Con relación a las instalaciones antiguas, los ahorros de energía pueden alcanzar el 40 %. Si se compara la utilización de energía de las calderas actuales con temperatura baja con la de las calderas gas a condensación, obtenemos el balance que sigue en calidad de ejemplo:
Calor por condensación (calor latente)
Con gas natural, la parte de calor por condensación es el de11 % con relación al PCI. Este valor queda inutilizado sobre las calderas a baja temperatura. La caldera de gas por condensación permite la utilización continua de este potencial de calor, gracias a la condensación del vapor de agua.
Pérdidas por los vapores (calor sensible)
De las calderas a baja temperatura sale vapor a temperaturas relativamente elevadas entre 150 y 180ºC, produciéndose así una pérdida de calor de alrededor del 6 al 7 %.
La disminución importante de la temperatura del vapor sobre las calderas de condensación a gas (temperaturas que pueden descender hasta 30º) permite la utilización de la parte de calor sensible del gas de combustión y reduce de manera importante las pérdidas por vapor.
VERDADES Y MENTIRAS SOBRE LAS CALDERAS DE CONDENSACIÓN
Por falta de costumbre o por desconocimiento, España continúa atrás en la instalación de calderas de condensación en comparación con otros países europeos como Inglaterra o Alemania. En muchas ocasiones esta falta de decisión por parte de los usuarios de instalar una caldera de condensación se debe a que en torno a este tipo de calderas, circulan una serie de mitos que en la mayoría de los casos carecen de fundamento.
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Veamos algunos de los más comunes:
· Las calderas de condensación son demasiado caras
Falso. El precio de las calderas de condensación se ha reducido considerablemente en los últimos años. Hoy en día podemos adquirir una calderas de condensación al mismo precio que una caldera convencional. Además, la inversión merece realmente la pena si tenemos en cuenta el ahorro de combustible que este tipo de calderas garantiza a medio-largo plazo.
· No son compatibles con sistemas ya instalados
Falso. Las calderas de condensación pueden instalarse sin ningún problema sustituyendo una instalación anterior y son perfectamente compatibles con radiadores y suelo radiante. Tan sólo debe llevarse a cabo una buena limpieza del antiguo sistema de calefacción.
· Su instalación es muy complicada
La única diferencia entre una caldera de condensación y una convencional es que las primeras necesitan un desagüe para los restos de la condensación, consistente en un simple tuvo de PVC. Por otra parte, su emplazamiento no tiene por qué ser distinto al de las calderas convencionales. Lo único que se debe tener en cuenta que el vapor que surge de la condensación puede ser visible en determinadas ocasiones, con lo que conviene colocar la salida de gases en un lugar donde no moleste este vapor.
· Sólo obtienen un buen rendimiento cuando condensan
No es cierto. Siempre tendrán mejor rendimiento que una caldera convencional estén condensando o no. Una caldera de condensación obtiene una eficiencia de rendimiento de entre un 84 y un 92 por ciento, comparado con una caldera tradicional, que obtiene un 78 por ciento y una caldera antigua que obtiene de 55 a 65 por ciento.
· Las calderas de condensación requieren radiadores más grandes
Nada más lejos de la realidad. En la gran mayoría de las instalaciones, los radiadores son ya de gran tamaño. Existe una ventaja marginal aproximadamente del 3 % que puede ser obtenida al aumentar el tamaño de los radiadores para un nuevo sistema, lo que facilitaría ligeramente la vuelta del agua refrigerada a la caldera y maximizaría el tiempo gastado en la condensación , pero esto es por lo general poco rentable y poco práctico.
· Son menos fiables
Falso. En Estados Unidos se lleva utilizando este tipo de caldera desde los años 80. En nuestro país todavía no son muy utilizadas, pero la tecnología actual y los años de experiencia en otros países europeos demuestran que este tipo de calderas funcionan igual de bien que las calderas tradicionales.
· Son difíciles de mantener y reparar
No es cierto. La única diferencia con las calderas convencionales es que hay que asegurarse de que el tubo de extracción esté limpio mientras esté activo.
· Si no se instalan tantas calderas de este tipo es porque no hay mucha oferta
Falso. El de las calderas de condensación es un mercado en alza en nuestro país. Existen una gran variedad de marcas que ofrecen calderas de condensación de diferentes características y cualidades. Consulte siempre a su instalador de confianza que le recomendará el modelo que mejor se adapte a sus necesidades.
TIPOS DE INSTALACIÓN
Calefacción y Agua Caliente Sanitaria instalación de calefacción con caldera de condensación
La caldera de condensación es un producto indicado para cualquier tipo de instalación para calefacción y/o agua caliente sanitaria, independientemente de la temperatura de trabajo, tipo de emisores, etc. En cualquier caso, el confort obtenido gracias a los márgenes de regulación, el ahorro de energía (rendimiento superior al 99 %) siempre serán muy superiores a los de las calderas con generador de combustión tradicional y, por supuesto, la emisión de elementos contaminantes a la atmósfera mucho menor.
Son perfectas para el hogar ya que son muy silenciosas, con unos niveles sonoros inferiores a la reglamentación acústica.
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Equipadas con un quemador que modula su potencia de calefacción, se adapta a sus necesidades. Con servicio sólo de calefacción, es decir, servicio simple, ocupan un espacio mínimo y se pueden instalan en cualquier estancia (cocina, sala de agua, armarios, etc.)
Calefacción + A.C.S con microacumulación
(ejemplo 6 litros
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Ejemplo 1:
Tomando como ejemplo una caldera con un depósito de 6 litros, y una potencia de calefacción de 30 kW, consumirá una potencia de agua caliente sanitaria de 24 kW con una producción ACS de 12 a 16 litros/minuto (delta T de 30°C, es decir, una diferencia de temperatura entre la entrada de agua fría, ejemplo 15°C, y la salida 45°C - Control por la norma europea EN 625).
Calefacción + A.C.S con depósito de acumulación integrado (ejemplo 46 litros)
Ejemplo 2:
Tomando como ejemplo una caldera con un depósito de 46 litros, y una potencia de calefacción de 20 kW consumirá una potencia de agua caliente sanitaria de 25 kW con una producción ACS de 17 a 21 litros/minuto (delta T de 30°C o sea una diferencia de temperatura entre la entrada agua fría, ejemplo 15°C y la salida 45°C - EN 625).
LA CAPACIDAD DE SUMINISTRO DE A.C.S SE MEJORA A CAUSA DEL DEPÓSITO DE 46 LITROS
Instalación de suelo radiante
Existen aplicaciones en que se potencian aún más los beneficios de esta caldera. Son aquellas donde por motivos de confort los emisores trabajan a menor temperatura o, simplemente, donde se necesitan sistemas poco contaminantes con objetivos ecológicos. Además, al trabajar a menos temperatura se mejora el rendimiento y por lo tanto se disminuye el consumo.
El empleo de una caldera de condensación en instalaciones de suelo radiante es pues una aplicación idónea, puesto que al trabajar a baja temperatura el rendimiento será el máximo y la caldera no sufrirá problemas de condensaciones no controladas.
Integración de las energías renovables
Resulta asimismo interesante la combinación instalación solar - caldera de condensación. Dado que siempre va a ser necesario utilizar una energía alternativa a la solar, cuanto menos contaminante sea ésta, mayor será la contribución hacia un desarrollo sostenible. Y lo que está claro es que las calderas que menos contaminan son las de condensación.
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Diferentes tipos de calderas de condensación
Con el fin de explotar el calor latente del vapor de agua contenido en los gases de combustión, estos últimos deben ser enfríados hasta una temperatura por debajo del punto de rocío. El aumento de la superficie de intercambio permite enfríar bastante los productos de combustión, permitiendo así la recuperación de dicho calor latente.
El sistema de enfriamiento de los productos de combustión (el condensador) puede estar, integrado en la caldera o separado de ella.
Ejemplos de condensador integrado:
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Ejemplo de condensador no integrado en la caldera. Este condensador se coloca sobre el lugar de salida de los gases de combustión de la caldera:
Figura 3. Ejemplo de condensador separado
Un ejemplo de la economía de explotación:
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LAS VIRTUDES DE LA CONDENSACIÓN
La principal virtud de las calderas de condensación es que produce agua caliente a baja temperatura (40-60°C), con un alto rendimiento.
Como hemos explicado en el apartado Principios Básicos de la Condensación , el rendimiento de estas calderas resulta ser superior al 100% (medido en las condiciones tradicionales, sobre el poder calorífico inferior), lo que puede resultar chocante, pero que es cierto. Sobre el poder calorífico superior (teniendo en cuenta el calor latente del agua) es, por supuesto, un rendimiento inferior al 100%.
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El poder calorífico inferior, que no tiene en cuenta el calor de condensación del agua, se definió como el máximo calor que se podía obtener en una combustión racional sin poner en peligro la caldera.
Como consecuencia de la menor temperatura del agua preparada, los emisores finales del calor deben tener mayor superficie de intercambio (radiadores más grandes) o ser de baja temperatura (suelos radiantes o calefacción por aire).
En definitiva, permite obtener una cantidad de calor mayor a igualdad de combustible quemado, con un ahorro evidente.
El aspecto medioambiental y la reducción de contaminantes
Las calderas de condensación emiten una menor cantidad de sustancias contaminantes que una caldera convencional: los consumos pueden reducirse hasta el 30%, y las emisiones de NOx y CO hasta el 70%, lo que la convierte en un producto respetuoso con el Medio Ambiente.
En respuesta a la conciencia internacional de los efectos nefastos sobre el medio ambiente vinculados a la actividad humana, los diferentes representantes de los países industriales así como de los países en vías de desarrollo, se reunieron en Kyoto en 1997 para definir un plan de acción con el fin de limitar las emisiones contaminantes de gases de efecto invernadero, que contribuyen al proceso de recalentamiento del planeta.
Europa se comprometió a reducir un 8% las emisiones de gases de efecto invernadero para el próximo 2010. El compromiso de España es el de no incrementar las emisiones más de un 15% sobre el nivel de 1990.
Estadísticamente el impacto medioambiental del uso de la energía en el sector doméstico es responsable de más del 25% de las emisiones de CO2 a la atmósfera. Con las calderas a condensación, las emisiones contaminantes que contribuyen al efecto invernadero resultan 3 veces inferiores a las normas europeas vigentes, en respeto de los acuerdos de Kioto.
Además, unidas al empleo de la energía solar constituyen una solución mucho menos contaminante y más economica, puesto que la solar es una energía gratuíta, más allá del coste de la intalación.
Las calderas de condensación en Europa
Países como Holanda, Alemania o el Reino Unido han impulsado el uso de calderas de condensación, cuyas estadísticas de consumo reflejan unos porcentajes el 90, 70 y 71 por ciento, respectivamente. Mientras, en Francia, Italia y España, estos porcentajes son del 9, 6 y 0’4 por ciento, respectivamente.
