Según en qué rangos de temperatura trabaja la caldera puede ser muy interesante utilizar un sistema de condensación.

Vamos a explicar en qué consiste la condensación y ver con detalle el régimen de trabajo. Luego veremos la tecnología aplicada a las calderas de biomasa.

Cuando quemamos un combustible para poder aprovechar el calor producido, normalmente tenemos una llama que genera gases producidos por la combustión a altas temperaturas. Esos gases habitualmente pasan por unos conductos que se encuentran bañados con el agua (en algunos casos aire) que queremos calentar, cuando esos gases pasan se van enfriando mientras por el otro lado el fluido se va calentando.

Hoy en día se obtienen unos rendimientos entre 90% y 95% respecto a PCI. Si el poder calorífico del combustible es 100%, conseguimos aprovechar esa energía valorando solo la perdida de entre 5 y 10% de la misma. Ese tanto por ciento de pérdida se debe a los humos que salen más calientes que el aire que entra al quemador. La energía que se pierde es la diferencia entre la temperatura de entrada de aire y el combustible al quemador y la temperatura de los gases de combustión que salen de la caldera.

Por razones de tamaño del sistema de intercambio los humos suelen salir a más de 30º Centígrados por encima de la temperatura del fluido a calentar. 

Hemos hablado de PCI, es decir sobre la energía que podemos obtener del combustible si los gases presentes en los humos no han cambiado de estado gaseoso a líquido. EL PCS (Poder Calorífico Superior) es, si además aprovechamos el calor pasando de vapor a agua, el vapor presente en los humos, tendremos siempre un rendimiento inferior al PCS. Tradicionalmente se ha usado como referencia el PCI en las calderas debido a que antiguamente no era posible condensar. Por eso en calderas de condensación se sigue referenciando al valor PCI para que sea comparable, debido a eso hablamos de valores superiores al 100%.

Vemos que el secreto para una buena condensación es “condensar” el vapor de agua a agua para extraer la energía del cambio de estado físico, que es muy significativa.

Para que pueda ser posible debemos enfriar los gases por debajo de la temperatura de condensación (punto de rocío) del agua presente en la mezcla de gases, que, para la mayoría de combustibles y en las condiciones de trabajo de una caldera normal, incluyendo la biomasa, suele estar entre 50 y 60 º C.

La cantidad de energía a recuperar dependerá de la cantidad de agua que tengamos en la entrada del condensador, en forma de vapor de agua y la cantidad que consigamos condensar.

Dicho punto de Rocío ya nos da una pista importante. Si no trabajamos con un fluido capaz de llevar los gases por debajo de ese punto de rocío porque está caliente en su funcionamiento normal, los gases saldrán con el agua en forma de vapor. En cambio, si el retorno está por debajo del punto de rocío, sí vamos a condensar y podremos aumentar de forma importante el rendimiento.

Conclusión: 

Solo será interesante el uso de un sistema de condensación si trabajamos con temperatura relativamente bajas. (<55ºC) la mayor parte del tiempo.

Significa que el suelo radiante sería la opción que mejor funcionaría seguido de emisores de baja temperatura (sobredimensiones). En el caso de ser una instalación antigua que va justa y no es posible bajar la temperatura no serviría la condensación.

Otra opción que puede ayudar, es gestionar los circuitos de calefacción en función de la temperatura exterior. De esta manera cuando la temperatura exterior no es muy baja podemos trabajar con el sistema de calefacción a más baja temperatura y al bajar temperatura mejora el rendimiento con el sistema de condensación adecuado. Debemos ajustar los caudales a los circuitos de manera que tengan el salto térmico correcto y el retorno sea más bajo, en cambio sí tenemos demasiado caudal el retorno será muy caliente y reduciremos o impediremos la condensación.

Conclusión: Con radiante siempre estaremos condensando, con emisores de muy baja temperatura condensamos bastante, con emisores normales con control de temperatura exterior ocasionalmente, y con radiadores de alta temperatura o producción de ACS casi nunca.

Punto a tener en cuenta: Los sistemas de condensación requieren un desagüe y los sistemas de >70KW requieren un tratamiento para la acidez del agua de condensación que va al desagüe.

Entraremos en las peculiaridades de la biomasa y condensación:

La condensación en biomasa tiene un interés adicional, además del agua procedente de la combustión del hidrógeno, también dispone del agua que llega del propio combustible (humedad de la astilla) que se evapora con el calor de la combustión, gracias a la absorción de cantidades importantes de energía. Con el Pellet suele ser una cantidad baja de un 10%, pero puede ser mayor del 55% con la astilla, más agua que combustible. Es muy importante e interesante recuperar dicha energía adicional absorbida del calor de la combustión al evaporar el agua.

Por otra parte, cuando la caldera está arrancando, el polvo y el hollín nos crea una dificultad adicional debido a que el recuperador se ensucia rápidamente, cosa que en las calderas fósiles no suele ocurrir. Eso nos obliga como ocurre en el intercambiador de calderas de biomasa a la necesidad de un sistema de limpieza automático. Dicho sistema de limpieza dependerá del diseño.

Algunos fabricantes de calderas pequeñas optan por realizar todo el cuerpo del intercambiador de acero inoxidable, para que no se vea afectado con posibles problemas de corrosión. 

La solución más común en calderas grandes sería instalar un condensador después de la caldera, los humos que sale pasan a un módulo de condensación. Dicha solución tiene la ventaja de un coste más bajo y fiabilidad, y cuando es una instalación donde tiene sentido la condensación se instala un condensador. Este último siempre de acero inoxidable para evitar posibles problemas de corrosión, al ser mucho más pequeño que toda la caldera el coste de construcción no es elevado.

En el caso del fabricante austríaco Froling, utilizan este segunde enfoque. Las Calderas de pellet, astilla y/o leña utilizan el módulo de condensación adicional. Este sistema se acopla directamente a la caldera, prácticamente no incrementa el espacio necesario, y la limpieza se hace de forma automática por medio de enjuague con agua controlado por el mismo control de la caldera. Haciendo que dicha opción sea la más económica, pero consiguiendo unos rendimientos de más del 101.1% en el caso de las calderas de leña, 104% en las de pellet y 105,7% con astillas. Rendimientos reales y manteniéndose en el tiempo, gracias a la limpieza automática.