CALDERAS DE CONDENSACIÓN. CLAVES DE SU RENDIMIENTO.

Jesús Losada Aldrey, ingeniero industrial.

Las calderas de condensación, por su naturaleza, son las que pueden presentar, dependiendo de su uso, el mejor rendimiento sobre el conjunto de calderas.

Durante su funcionamiento es posible, por su construcción, que los gases de combustión pueden alcanzar temperaturas tan bajas que permiten la condensación del vapor de agua contenido en los humos.

De tal forma que su buen rendimiento se alcanza debido a la mejora de tres factores fundamentales:

•             Al disminuir la temperatura de los gases de combustión (entre 30 y 100 ºC), disminuye las pérdidas de calor sensible por la chimenea.

•             El realizarse la condensación del agua contenida en los humos, se aprovecha el calor latente para el calentamiento del agua de la caldera.

•             Al ser la temperatura del agua en el interior de la caldera inferior al funcionamiento estándar, disminuye las pérdidas por radiación de la caldera.

Para realizar la condensación, se trabajará con temperaturas inferiores al punto de rocío de los productos de la combustión, y por ello los intercambiadores agua/gas tienen que ser de una construcción especial resistentes a la corrosión originada por la componente ácido de los condensados. Por ello es importante que los elementos que forman los intercambiadores de calor estén compuestos con materiales especiales: acero inoxidable, aleaciones Al-Si. Etc.

De acuerdo con lo indicado anteriormente para sacar el máximo rendimiento de las calderas, las temperaturas de calentamiento del agua deben de estar por debajo de los puntos de rocio de los gases de combustión correspondientes, para con ello poder aprovechar la condensación del vapor de agua. Por otra parte las temperaturas de los puntos de rocío de los humos depende de la cantidad de hidrógeno que disponga los combustibles utilizados, ya que a mayor cantidad de hidrógeno mayor cantidad de vapor de agua en los gases de combustión, y por consiguiente mayor temperatura de condensación (a mayor presión de vapor, mayor temperatura).

Por ejemplo, considerando una ajuste correcto de aire/combustible en la combustión, para el gas natural se puede considerar una temperatura de rocío de 53 ºC , y para gasóleo C de 47º C.

Por ello, para que las calderas de condensación comiencen a tener un buen rendimiento, se debería procurar, que al menos la temperatura de retorno a la caldera sea inferior al punto de rocío de los gases, que como estimación sería 50 ºC para gas natural o 45 ºC en gasóleo C. Podría alcanzarse un rendimiento superior si la temperatura de impulsión a la caldera fuese inferior al punto de rocío (por ejemplo, 35 ºC retorno, 45 ºC impulsión), ya que con ello se incrementaría la cantidad de vapor condensado.

A continuación se indican algunos ejemplos de aplicación de las calderas de condensación.

•             Las calderas de condensación son ideales en las instalaciones de suelo radiante, ya que estas instalaciones requieren temperaturas de funcionamiento en torno a 45/35ºC. El rendimiento del sistema se puede mejorar si la regulación de la temperatura de impulsión está condicionada con la temperatura exterior, y la regulación del quemador es modulante.

•             En aquellos edificios del sector terciario, donde se empleen fancoils y climatizadores cuyas baterías hayan sido dimensionados para trabajar con temperaturas de agua inferiores a 45 ºC, igualmente es satisfactorio el uso de calderas de condensación, por estar dentro de su rango de funcionamiento.

•             En edificios antiguos donde se ha realizado una rehabilitación consistente en la mejora del aislamiento de la envolvente, al disponer de radiadores con superficies elevadas para compensar la demanda original, al requerir menos energía después de la rehabilitación se pueden emplear los mismos radiadores pero con menor temperatura de funcionamiento. Para este caso es correcto la sustitución de la caldera original por una de condensación, mejorando con ello el rendimiento y reduciendo el coste de consumo de combustible.

•             Instalaciones de radiadores estándar con una temperatura media de agua de alimentación de 70ºC. Si bien en las condiciones exteriores más extremas la temperatura de funcionamiento de la caldera está fuera del óptimo correspondiente a la condensación, se puede modular la temperatura de impulsión en función de la temperatura exterior de tal manera que a partir temperaturas exteriores medias (7-10ºC) la caldera puede presentar rendimientos aceptables, ya que al bajar la temperatura media del agua se incrementa la capacidad de funcionar dentro del rango de la condensación de los humos.

•             Para la generación de ACS, las calderas de condensación trabajan fuera del punto de rocío de los gases de combustión (y por consiguiente el rendimiento sería inferior al indicado para los casos anteriores), ya que para el cumplimiento de la normativa de la Legionela, la temperatura de almacenamiento se debe realizar a 60ºC. No obstante en los sistemas mixtos (calefacción/ACS), se puede dimensionar un tanque de almacenamiento (para la capacidad de consumo de un día, por ejemplo) de tal manera que durante un periodo del día (que no se requiera calefacción) se eleva la temperatura para calentar el ACS, y el resto del tiempo se ajuste la temperatura de la caldera a las necesidades de calefacción que es donde se mejora el rendimiento del sistema.

•             Las calderas de condensación puede ser un buen complemento en las instalaciones que funcionen con bombas de calor. Dado que las bombas de calor a bajas temperaturas exteriores disminuyen su rendimiento nominal, puede considerarse la posibilidad de incluir la caldera de condensación en este rango de temperaturas exteriores, para con ello mejorar el rendimiento del conjunto de la instalación, habida cuenta que las temperaturas de funcionamiento de las bombas de calor coinciden con las que permiten trabajar en el rango de condensación en las citadas calderas.

 

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