Funcionamiento de las calderas de condensación

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Las calderas de condensación, tecnología perfectamente desarrollada e implantada en el sector de la calefacción,  son calderas de alto rendimiento basadas en el aprovechamiento del calor latente de condensación presente en los humos de la combustión.

Formalmente, según la definición de la Directiva de rendimientos 92/42/CE y su transposición según R.D. 275/1995, una caldera se considera de condensación cuando está diseñada para poder condensar de forma permanente una parte importante de los vapores de agua contenidos en los gases de la combustión. 

Con una caldera que no sea de tecnología de condensación, una parte no despreciable del calor latente es evacuada por los humos, lo que implica una temperatura muy elevada de los productos de combustión que puede alcanzar los 120°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 bajándolos hasta valores del orden del 45°C o inferiores, limitando así las emisiones de gases contaminantes.

En comparativa con las calderas convencionales, gracias a esta tecnología las calderas de condensación consiguen un ahorro en torno al 25-30% en el consumo de energía y se reducen hasta en un 70%, las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) y dióxido de carbono (CO2). Generalmente, la mayoría de calderas de condensación del mercado alcanzan la Clase 5 en cuanto a emisiones de NOx (máxima clasificación según EN 297/A).

El principio de funcionamiento de las calderas de condensación se basa en el proceso de condensación, que es un cambio de fase de una sustancia en estado gaseoso (vapor) a 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.

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 del vapor de agua, el llamado "calor latente".

Rendimientos calderas de condensación en relación al PCILa 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. Hasta la entrada de la Directiva de Ecodiseño, para todos los cálculos de rendimiento de calderas, las normas europeas y española han utilizado como referencia el PCI. Utilizando el PCI para definir el rendimiento de una caldera de gas de condensación, conseguimos rendimientos superiores al 100% gracias a la recuperación del calor latente que representa aproximadamente el 11 %. Ya se ha comentado, que desde la entrada de la Directiva ErP el criterio de definición de rendimientos ha cambiado, empleando como referencia para el cálculo el PCS (incluyendo ya el calor latente disponible por el cambio de fase al producirse la condensación del vapor de agua contenido en los humos de la combustión).

Con gas natural, la parte de calor por condensación (calor latente) es del orden del 11 % en relación al PCI. Este valor no puede aprovecharse en calderas que no sean de condensación. La caldera de gas por condensación permite la utilización continua de este potencial de calor, gracias a la condensación del vapor de agua presente en los humos.

En las calderas que no son de condensación se producen humos de la combustión a temperaturas relativamente elevadas que pueden llegar hasta valores del orden de los 160°C, produciéndose así una pérdida de calor sensible por los humos de alrededor del 6 al 7 %.

La disminución importante de la temperatura de funcionamiento en las calderas de condensación a gas (temperaturas que pueden descender hasta los 30°C) permite la utilización de la parte de calor sensible que se pierde por los humos de la combustión,  reduciendo de manera significativa las pérdidas relacionadas por este aspecto en el proceso de la combustión.

La importancia en el diseño para el funcionamiento de las calderas de condensación

Es evidente la evolución tecnológica que han sufrido las calderas de condensación en los últimos años, tanto a nivel de diseño y materiales empleados en los cuerpos de intercambio, como en la tecnología de regulación y control que permite trabajar con calderas con un régimen de modulación muy bajo que repercute favorablemente en el rendimiento estacional de la instalación. Existen en el mercado calderas con unos diseños muy avanzados de los cuerpos de intercambio que intentan retener los humos el máximo tiempo posible dentro de los mismos, en vías de conseguir extraer la máxima energía posible de los mismos. Aún trabajando con temperaturas de impulsión moderadamente elevadas no propiamente pensadas para circuitos a baja temperatura (60-65ºC), un buen diseño de cuerpo de intercambio puede enfriar los gases de combustión hasta una temperatura por debajo del punto de rocío, permitiendo así la recuperación del calor latente y la mejora de la prestación energética de la caldera.

De igual forma, los materiales y procesos de fabricación empleados, permiten conseguir una elevada resistencia a la corrosión y a la acidez presente en la condensación de los humos de la combustión.

intercambiador de una caldera de condensaciónDe igual forma, e independientemente de la temperatura de trabajo de la caldera, el uso de sondas exteriores o termostatos modulantes (obligatorio el uso de al menos uno de ellos según IT 1.2.4.1.2.1.  Requisitos mínimos de rendimientos energéticos de los generadores de calor), permite que la caldera trabaje adaptando su temperatura de impulsión en función de las condiciones de demanda, hecho que repercute en una mayor eficiencia por el mejor control de modulación de la caldera. Aunque tradicionalmente la posibilidad de trabajar en curva de condensación se ha asociado exclusivamente al uso con circuitos de calefacción a baja temperatura (suelo radiante, fan-coils, etc…), en la actualidad también pueden disfrutarse los beneficios de la tecnología de  condensación en circuitos de calefacción a alta temperatura (tanto por el mejor diseño de los cuerpos de intercambio y emisores de calefacción, como por el mejor diseño de las cargas térmicas de los edificios cuando se proyectan las instalaciones). Existen incluso en el mercado calderas específicamente diseñadas para poder trabajar en curva de condensación durante la producción de agua caliente sanitaria (gracias a recuperadores de humos integrados en estos equipos). 

Todas las tecnologías relacionadas con la condensación comentadas anteriormente, lo que pretenden es aumentar la eficiencia global de las instalaciones de calefacción y A.C.S., en vías de reducir tanto el consumo energético como las emisiones de gases contaminantes, en vías de alcanzar los compromisos medioambientales firmados en su día por los estados miembros de la Unión Europea (Kyoto y plan EU20). Independiente de la nueva situación normativa que incide en la instalación de este tipo de productos,  hay que entender la tecnología de condensación como una pequeña aportación tecnológica en vías de intentar conseguir un planeta más sostenible y duradero.

Artículo cedido por Gaspar Martín, Director Técnico de ACV España

Fuente: FEGECA

La asociación de fabricantes FEGECA ha realizado diversas acciones y campañas para la difusión de los beneficios de la tecnología de la condensación entre el gran público dada la actual situación normativa que favorece este tipo de calderas. Si quieres saber más sobre los beneficios de las calderas de condensación, visita la web Si Condensa, Compensa

Modificado por última vez enMartes, 23 Agosto 2016 09:26
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