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Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible

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Presentación realizada por José Luis Galiño, Responsable Producto e I+D+i en DINAK, en el 10º Congreso Internacional de Bioenergía "Retos de la biomasa hacia 2020" (2015)

Acceso al vídeo en el canal de AVEBIOM en youtube en este link https://youtu.be/7gzzGgbi5_E?list=PLiI9QXKYMxh06h-WnlG7007bUkwPg6sKV

Published in: Environment
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Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible

  1. 1. PARTICULARIDADES DE LA EVACUACIÓN DE HUMOS EN LOS APARATOS QUE UTILIZAN BIOMASA COMO COMBUSTIBLE Jose L. Galiño Estévez (Responsable Producto e I+D+i)
  2. 2. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible ÍNDICE 1. Características de la biomasa 2. Equipos policombustibles 3. Selección del material. Corrosión 4. Problemas específicos. Soluciones 5. Emisión de partículas sólidas 2
  3. 3. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 1. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA 3 El comportamiento de la biomasa es completamente diferente al de los combustibles fósiles, por lo que a la hora de diseñar la chimenea de evacuación de humos según norma EN 13384-1 se deben tener en cuenta los siguientes factores: - Composición heterogénea y variable. Dentro del término biomasa - se engloban una gran cantidad de combustibles susceptibles de ser - quemados con características muy dispares (PCI, % Humedad, - % Cenizas, granulometría...), al contrario que los combustibles fósiles - donde la composición está más definida. Combustible PCI seco(MJ/kg) Humedad (%b.h.) Astillas 14,4 a 16,2 20 a 60 Pellets 18 ,0 a 19,5 < 12 Hueso deaceituna 18,0 12 a 20 Cáscara de frutos secos 16,7 8 a 15 Poda de olivar 17,2 20 a 60 Poda de vid 16,7 20 a 60
  4. 4. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 1. CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA 4  Tamaño del combustible. El comportamiento de la biomasa en el proceso de combustión depende mucho de su tamaño, por lo que se tiende a utilizar biomasa de pequeña granulometría ya que ésta se comporta prácticamente como un fluido, es decir, de forma homogénea.  Alto contenido de cenizas y partículas sólidas en suspensión. Los humos procedentes de la combustión de la biomasa contienen un elevado % de cenizas y partículas sólidas, las cuales no pueden ser emitidas a la atmósfera en su totalidad, por lo que en ocasiones se hace necesaria la instalación de equipos auxiliares de filtrado para retener estos componentes.  Alto contenido en humedad, la cual se evapora y se mezcla con los productos de la combustión, lo que se traduce en un volumen de gases superior al producido por los combustibles fósiles, y por tanto, en mayores diámetros para la chimenea de evacuación. Cuanto mayor sea la humedad menor será el rendimiento energético de la instalación, por loque es importante realizar un correctoalmacenamiento del combustible.  Problemas de corrosión debidoal alto contenido en Cloro de los combustibles, entre otros agentes potencialmente agresivos.
  5. 5. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 2. EQUIPOS POLICOMBUSTIBLES En los equipos policombustibles , es necesario modificar los parámetros de combustión del equipo cada vez que se cambie el tipo combustible para obtener un rendimiento adecuado de la instalación, ya que como se comentó anteriormente, las características (PCI, % humedad, granulometría, ...) de los diferentes tipos de biomasa varía mucho de unos a otros. 5
  6. 6. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 3. SELECCIÓN DEL MATERIAL. CORROSIÓN 6 Es importante realizar una correcta selección de material para la chimenea de evacuación de humos, ya que éstos contienen un elevado contenido en Cloro (Cl) y Azufre (S), entre otros. La norma UNE 123001:2012, Cálculo, diseño e instalación de chimeneas modulares metálicas, establece que los conductos de humos para aplicaciones con combustible biomasa deberán fabricarse en AISI 316L (1.4404) con un espesor mínimo 0,4 mm. Aún con estas especificaciones, se pueden llegar a producir problemas puntuales de corrosión debido a la naturaleza del combustible fundamentalmente. Las chimeneas que discurran por el exterior de la edificación deberán ser aisladas, para evitar el enfriamiento de los gases, y con ello la aparición de condensados ácidos, además de evitar las pérdidas de tiro. Por último, los tramos horizontales no deben superar una longitud de 1 m, y deben disponer de inclinación (3º mínimo) para evitar así la acumulación de los condensados ácidos en su interior.
  7. 7. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES 7 Las características de la biomasa, fundamentalmente su geometría y tamaño, hacen que la combustión no sea uniforme y constante, lo que provoca que sea necesaria la instalación estabilizadores de tiro para garantizar unas condiciones de tiro adecuadas en las chimeneas de humos, a la vez que aumentan la eficiencia de la instalación. El tiro depende de varios factores, gracias a los cuales se determina la sección de la chimenea: Altura de la chimenea Diferencia de temperaturas Trazado (pérdidas de carga)SIN ESTABILIZADOR CON ESTABILIZADOR
  8. 8. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES 8 ESTABILIZADORES DE TIRO CON CLAPETA ANTI-EXPLOSIÓN En las calderas de biomasa, la acumulación de gases inquemados pueden llegar al conducto de humos provocando una explosión incontrolada que cause daños importantes en la instalación. En estos casos, se instalan estabilizadores de tiro que incorporan una clapeta anti-explosión pilotada por un resorte tarado, de forma que cuando se genera la explosión el exceso de presión vence la fuerza de cierre del resorte permitiendo su alivio. La clapeta anti-explosión se debe orientar hacia abajo, ya que en caso contrario el estabilizador de tiro no funcionará. En España no existe no hay ninguna normativa que exija su instalación. En Austria, por ejemplo, su instalación es obligatoria según norma TRV 118.
  9. 9. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SEGURIDAD DE LAS INSTALACIONES La utilización de la biomasa es realmente una excelente solución como alternativa a los combustibles fósiles, pero hay elementos de este tipo de instalaciones que no debemos obviar, como es la seguridad. Es por ello necesario que se regule la instalación de este tipo de aparatos, especialmente los de baja potencia, al igual que se ha hecho en el pasado con los otros, asegurándonos así que un profesional verifica y garantiza la adecuada instalación, lo que se traducirá en un mejor funcionamiento, un incremento de eficiencia y, lo que es más importante, un menor riesgo para los usuarios y sus familias. De esta forma, se evitarán las noticias sobre fallecimientos que cada año se producen fruto de un incorrecto funcionamiento de braseros, estufas, salamandras, u otros tipos de instalaciones. 9
  10. 10. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SOLUCIONES PARA ATRAVESAR FORJADOS/PAREDES DE MADERA Cuandoel forjadoo el techo a atravesar sonde madera o demateriales combustibles han detomarse precauciones especiales enel punto enel que la chimenealos atraviesa, esto es clave para evitar la propagacióndel incendiaenla estructuraadyacente, encaso de unfuego dehollín. Existendiferentes soluciones pararesolver estos pasos, pero entodo caso,los fabricantes las deberemos certificar, alavez queinformar alos usuarios/instaladores de cómo se debe instalar, yaquelasoluciónsolo será válida enlaconfiguraciónensayada. Esta información debeestar recogidaenlas Instrucciones demontaje de la gama en cuestión,yaque enladesignaciónde la chimeneano sóloseindica ladistanciaa materiales combustibles, pero nocomo seha obtenido ésta(por ejemplo, G60). 10 No cumple la distancia a materiales combustibles
  11. 11. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SOLUCIONES PARA ATRAVESAR FORJADOS/PAREDES DE MADERA Este es un problema que preocupa en el Comité Europeode Normalización de Chimeneas, que está en el proceso de modificar las normas existentes para que contemplen estos puntos, y así evitar los casos de incendios que se producen por instalaciones incorrectamente ejecutadas: Ejemplos de instalaciones mal ejecutadas: • Atravesar el forjado o techo con una chimenea de simple pared en contacto con los materiales combustibles que constituyen dicho forjado o techo. • Atravesar el forjado o techo con una chimenea de simple pared y rodearla de otra chimenea de doble pared. • Dejar libre el espacio entre forjadoy chimenea de doble pared y respetandola distancia a materiales combustibles, pero tapando la parte superior o inferior con un embellecedor, con la finalidad de evitar que se caigan objetos, y para tapar la visión del hueco. Se estaría, por tanto, cerrando la adecuada ventilación. • Tapar la parte inferior del forjado o techocon una placa embellecedora que dispone de orificios de ventilación. En este caso se reduce la sección de ventilación. 11
  12. 12. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SOLUCIONES PARA ATRAVESAR FORJADOS/PAREDES DE MADERA PASO COMPLETAMENTE VENTILADO Según la UNE 123001:2012: • d ≥ 3x Ø • d ≥ 375mm DINAK ha certificado ésta solución constructiva 12 Simple pared (Conducto de unión) Doble pared d d d
  13. 13. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SOLUCIONES PARA ATRAVESAR FORJADOS/PAREDES DE MADERA PASO PARCIALMENTE VENTILADO Según la UNE 123001:2012: • d ≥ 3x Ø • d ≥ 375mm DINAK ha certificado ésta solución constructiva con una D = 60 mm 13 Simple pared (Conducto de unión) Doble pared D d Aire Aire
  14. 14. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 4. PROBLEMAS ESPECÍFICOS. SOLUCIONES SOLUCIONES PARA ATRAVESAR FORJADOS/PAREDES DE MADERA PASO COMPLETAMENTE AISLADO - SISTEMA DINAKISOL El sistemaDINAKISOL hasido certificado parapermitir el paso de la chimenea deevacuacióna través del forjado o de la pared de material combustibleenlas casas conestructuraparcial o total demadera. Conestasolución seconsigue: 1. Mantener laseguridad encaso deincendio, gracias al aislamiento especial del sistema 2. Aumentalaeficienciaenergéticadelainstalación,al evitar las pérdidas decalor Esta es una soluciónidónea para larenovaciónencasas antiguas conforjados y paramentos demadera. Esta solución ha sido certificada con un espesor mínimo de aislamientode 60 mm. 14
  15. 15. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 5. EMISIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS UNIDAD DE COMBUSTIÓN Cenizas de fondo CICLONES Fracción gruesa partículas sólidas 1 - 100 µm FILTROS DE MANGAS O ELECTROSTÁTICO (ESP) Fracción fina partículas sólidas ≤ 1 µm (aprox. 0,2 µm) Fracción ultrafina !!! NO SE PUEDE ELIMINAR !!! ESQUEMA PARA UN FILTRADO EFECTIVO: BIOMASA 15
  16. 16. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 5. EMISIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS CICLÓN FILTRO ELECTROSTÁTICO (ESP) CICLONES:  Serecomienda su instalación para filtrado de partículas gruesas Ø ≥ 10 µm (10 a 100 µm) - FRACCIÓN GRUESA.  Etapa previa al filtrado de la FRACCIÓN FINA. ENTRADA GASES SALIDARESIDUOS “FRACCIÓN GRUESA” SALIDAGASES 16
  17. 17. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 5. EMISIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS CICLÓN FILTRO ELECTROSTÁTICO (ESP) FILTROS DE MANGAS:  Sistemas recomendados para el filtrado de partículas finas Ø < 1 µm - FRACCIÓN FINA.  Equipos con una alta eficiencia (> 99%).  No sufren problemas de corrosión.  Es importante incluir estos equipos en los cálculos de la sección de la chimenea debido a las pérdidas de carga que generan.  Necesidad de limpieza periódica: • Mecánica: se fabrican de fieltro • Jet: se fabrican a partir de materiales sintéticos 17
  18. 18. Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible 5. EMISIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS CICLÓN FILTRO ELECTROSTÁTICO (ESP) FILTROS ELECTROSTÁTICOS (ESP):  Sistemas recomendados para el filtrado de partículas finas Ø < 1 µm - FRACCIÓN FINA.  Equipos con una alta eficiencia que no se ve afectada por el tamaño de la partícula a captar.  Sistemas sensibles a los cambios en las condiciones del flujo de gases.  Se produce ozono (03).  Bajas pérdidas de carga. 18
  19. 19. 19 Gracias • Jose L. Galiño Estévez (Responsable Producto e I+D+i) • DINAK S.A. • jgalino@dinak.com Particularidades de la evacuación de humos en los aparatos que utilizan biomasa como combustible

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