Combustión y Corrosión en Calderas

¿Cómo se produce la corrosión ácida en calderas estándar? ¿Qué debemos hacer para evitarlo?

La corrosión se produce fundamentalmente durante los arranques y paradas. El agua debe retornar a una temperatura superior a 55 °C. Si la temperatura de los humos es demasiado baja (menos de 220 °C aproximadamente), se produce la corrosión.

Poder Calorífico: PCI y PCS

Definir Poder Calorífico PCI y PCS

Poder calorífico: Cantidad de calor que se libera al quemar un kilogramo de combustible. Se expresa en Kcal/kg.

(Combustible + Comburente = Calor + Gases + Vapor de agua)

(Carbono + Hidrógeno + Azufre) + Oxígeno del aire = Calor + Gases + Vapor de agua)

Poder Calorífico Inferior (PCI)

Cantidad de calor que cede un kg de combustible sin condensar el vapor de agua producido en la combustión. Podemos decir que es real, el calor que realmente aprovechamos en un proceso de combustión (enfriando los productos de la combustión hasta 100 °C).

Poder Calorífico Superior (PCS)

Cantidad de calor que cede 1 kg de combustible cuando se condensa el vapor de agua producido en la combustión. Al condensarse, el agua vuelve a desprender calor (enfriando los productos de la combustión hasta 15 °C).

¿Cómo se desprende el calor?

Por las reacciones químicas de los componentes que forman el combustible.

Viscosidad y su Influencia en la Línea de Distribución del Combustible

¿Qué es la viscosidad? ¿Y cómo influye en la línea de distribución del combustible?

Es la característica que nos indica la facilidad para fluir de un combustible. Si es demasiado viscoso, tendremos que instalar resistencias calentadoras (se mide en grados Engler y centistokes). La viscosidad disminuye cuando aumenta la temperatura del combustible.

Punto de Inflamación y Punto de Ignición

¿Diferencia entre punto de inflamación y punto de ignición?

El punto de inflamación es la temperatura a la cual un líquido inflamable desprende vapor y forma una mezcla inflamable con el aire. El punto de ignición es la temperatura mínima a la presión atmosférica a la que se alcanza la energía suficiente para iniciar la combustión de la mezcla inflamable.

Reacciones del Carbono

Las 3 reacciones del carbono

C + O₂

C + ½ O₂

CO + ½ O₂

Tipos de Llama

Tipos de llama que nos podemos encontrar dependiendo de la combustión y cuándo se produce cada una

• Rojiza amarillenta: Mala combustión, formación de CO y falta de aire.
• Azulada: Buena combustión, existe exceso de aire.

Problemas Tóxicos del Monóxido de Carbono

Problemas tóxicos del monóxido de carbono

Se mezcla con la hemoglobina de la sangre y sustituye el oxígeno, impidiendo que este llegue a los órganos y tejidos.

Exceso de Aire en la Instalación

¿Qué ocurre si tenemos exceso de aire en la instalación?

Perderemos calor inútilmente.

Inquemados

¿Qué son los inquemados?

Es una sustancia combustible sin quemar o solo parcialmente quemada.

Gases de Combustión

¿Cuáles son los gases que se forman después de un proceso de combustión?

CO₂ / SO₂ / H₂O en forma de vapor de agua

Vapor de Agua No Condensado

¿Qué le sucede al vapor de agua si no es condensado?

Sale por la chimenea junto con el anhídrido carbónico (CO₂) y el dióxido de azufre (SO₂).

Contenido de Azufre

Contenido de azufre

Es la cantidad de azufre que contiene el combustible. Es importante porque los compuestos que salen de la combustión son altamente corrosivos, malolientes y muy contaminantes. A mayor porcentaje de azufre, peor es el carburante.

Comportamiento de los Combustibles Sólidos

Cuatro componentes que determinan el comportamiento de los combustibles sólidos durante la combustión

• Humedad
• Cenizas
• Materias volátiles
• Carbono fijo

Combustibles Líquidos en Calefacción

Cuáles son los combustibles líquidos utilizados en calefacción

Son los obtenidos del petróleo: gasóleo y fueloil. En calefacciones urbanas solo está permitido el gasóleo denominado C, el A para automoción y el B para agrícolas.

Corrosión por Punto de Rocío

¿Qué produce la corrosión por punto de rocío?

Los combustibles que contienen azufre. A temperaturas por debajo de la temperatura del rocío (148,8 °C), estos vapores y gases se condensan formando ácido sulfuroso y sulfúrico que atacan a los metales de la caldera.

Metales en el Combustible

¿Qué metales contiene el combustible?

Vanadio, níquel, hierro y sodio.

Estado del Carburante

¿Cómo debe encontrarse el carburante?

Exento de agua y sedimentos.

Nivel Alto de Cenizas

¿Qué sucede cuando hay un nivel alto de cenizas?

Pues algunas cenizas son corrosivas y pueden adherirse a las válvulas de escape, pueden reducir la eficiencia y causar daños a los turbocompresores.

Alto Residuo de Carbón

¿Qué sucede cuando hay alto residuo de carbón?

Puede causar depósitos de combustión, particularmente cuando las máquinas están marchando a baja velocidad.

Punto de Solidificación

¿Qué es el punto de solidificación?

Es la temperatura a la cual el combustible se solidifica. A veces aparecen «puntos de parafina» que pueden producir obstrucciones.

Punto de Obstrucción del Filtro Frío

¿Qué es el punto de obstrucción del filtro frío?

Es la temperatura por debajo de la cual ya existirán problemas de manejo del gasóleo C porque los cristales de parafina formados son muy importantes, puesto que se encuentra a una temperatura inferior a la de enturbiamiento (importante calorifugar la instalación).

Productos de la Combustión

¿Qué productos se obtienen de la combustión?

Anhídrido carbónico (CO₂), dióxido de azufre (SO₂) y los óxidos de nitrógeno (NO_x).

Índice de Wobbe

¿Qué es el índice de Wobbe?

Es la relación entre el poder calorífico superior del gas por unidad de volumen y la raíz cuadrada de su densidad relativa con respecto al aire.

W = PCS / √(dr/Densidad)

Densidad: m/v = kg/m³

Familias de Gases

Familias de los gases y de dónde provienen

• 1ª familia (gas natural): Fabricado por el hombre y se obtiene de las factorías. Se miden en m³ y se facturan en kcalorías.
• 2ª familia (bolsas de gas): Se obtiene de forma natural del subsuelo. Su componente principal es el metano, en proporción mayor del 70%. También pertenece a esta familia el aire propano. Se miden en m³ y se facturan en kcalorías.
• 3ª familia (gases licuados del petróleo): Gas propano y butano. Tienen mayor poder calorífico. Salen de la destilación del petróleo. Se distribuyen en estado líquido.

Petróleo

¿Qué es el petróleo?

Es una mezcla de hidrocarburos (carbonos e hidrógenos). Se extraen de ellos productos para calefacción y otros como aceites, ceras, alquitrán y asfalto.

Destilación del Petróleo

¿Cuáles son los productos que se obtienen de la destilación y sus aplicaciones?

• Gas natural y de refinería: Uso doméstico e industrial.
• Gasolina: Combustible para motores de combustión interna.
• Queroseno: Combustible para aviones y calefacción.
• Gasóleo: Combustible de uso industrial y doméstico.
• Fueloil: Combustible de uso industrial.

Clasificación de los Combustibles Derivados del Petróleo

Clasificación de los combustibles derivados del petróleo

• CLASE A: Metano, propano, butano y otros gases.
• CLASE B: Gasolina, naftas, petróleo y disolventes.
• CLASE C: Gasóleo, diésel y fueloil.
• CLASE D: Asfaltos, vaselinas, parafinas y lubricantes.

Válvulas Modulantes

¿Válvulas modulantes?

Son válvulas que abren y cierran progresivamente, adecuando el caudal de gas según las necesidades. Se componen de electroválvula de seguridad, electroválvula de modulación y termostato de seguridad.

Electroválvula de Seguridad

Funcionamiento de la electroválvula de seguridad

Son dos en serie. El gas pasaría primero por una de ellas y después por la otra. En el caso de que falle una, se interrumpe el paso de gas. Son electroválvulas todo-nada, normalmente cerradas, que se abren por una señal de la placa electrónica. Esta señal se corta cuando la sonda de ionización detecta falta de llama o por parada del quemador.

Electroválvula de Modulación

Funcionamiento de la electroválvula de modulación

Es una electroválvula modulante que recibe de la placa electrónica de control una tensión variable según la temperatura del agua en la caldera. En función de la tensión recibida, varía su apertura, modificando el caudal de entrada de gas al quemador. Va en serie con la electroválvula de seguridad.

Encendido del Quemador

¿Cómo se produce siempre el encendido del quemador?

1. En calefacción, cuando exista demanda de calor por parte del termostato ambiente y la sonda de temperatura del agua de calefacción.
2. Para ACS, cuando se abra el grifo y la temperatura del ACS sea menor que la demandada por el usuario, que la detecta la sonda de temperatura de ACS.

La caldera siempre se bloqueará cuando la temperatura del agua en su interior suba por encima de los valores marcados.

Sonda de Calefacción

Misión de la sonda de calefacción

Informa a la placa de control de la temperatura del agua a la salida del intercambiador principal de la caldera. Esta hará modular la válvula de gas. Es una termistancia o sonda NTC que, al aumentar la temperatura, disminuye la resistencia. Estas termistancias pueden ser de contacto o inmersión: unas se abrazan al tubo de salida del intercambiador y las otras van dentro de dicho tubo.

Sonda de ACS

Misión de la sonda de ACS

Es también una termistancia o sonda NTC a la salida del intercambiador de placas o el bitérmico de ACS. En caso de que la termistancia esté cortada o desconectada, la caldera señalará un código de error.

Termostato de Seguridad

Misión del termostato de seguridad

Controla la temperatura del agua en la zona próxima al intercambiador principal de la caldera. Si la temperatura del intercambiador supera el valor ajustado en el termostato, este abre sus contactos y la placa cierra la válvula de gas. El termostato puede ser de rearme manual o automático.

Calderas de Condensación

¿Calderas de condensación?

Con estas calderas aumenta el rendimiento en un 15%, se reduce el consumo y se reduce la emisión de gases contaminantes para el mismo grado de confort térmico. Estas calderas reducen la temperatura de los humos y producen condensación del vapor de agua contenido en los humos. De esta forma, los humos ceden calor latente del vapor de agua que es transmitido al agua de la caldera.

¿En qué consisten las calderas de condensación?

Una caldera con un serpentín enrollado a su chimenea. Si hacemos pasar el agua por él, esta se calentará al salir los humos. A la vez, se producirán condensaciones si la temperatura de los humos baja demasiado. Para que trabaje bien esta caldera, la temperatura del agua de retorno tendrá que ser más baja que la temperatura del rocío de los humos y el sistema de calefacción más adecuado. Su mayor problema es la corrosión que sufre el intercambiador al estar en contacto con los ácidos producidos en la condensación.

Puesta en Marcha de Calderas

PUESTA EN MARCHA DE CALDERAS

1. Leer las instrucciones en el manual de la caldera.
2. Asegurarse de las tensiones y frecuencias de alimentación.
3. Abrir los purgadores.
4. Comprobar en vacío la presión del vaso de expansión.
5. Llenar el circuito lentamente entre 1 y 1,5 bar.
6. Abrir el grifo para que se llene y purgue el circuito de ACS.
7. Encender la calefacción para que el circulador facilite la purga del circuito. Si no funciona el circulador, comprobar el termostato ambiente.
8. Si procede, colocar un manómetro para comprobar la presión del combustible.
9. Regular la potencia de la caldera según las características de la instalación.
10. Arrancar la caldera y comprobar que todos los emisores calientan en toda su superficie. En caso contrario, revisar llaves y detectores, asegurándose de que estén abiertos y los radiadores purgados.
11. Comprobar la potencia útil de la caldera (potencia útil = caudal x calor específico x incremento de temperatura).
12. Retirar el manómetro y colocar el tornillo tapón con junta.
13. Comprobar que el local cumple la normativa vigente sobre entradas y renovaciones de aire.

Selección de la Caldera

Selección de la caldera

1. Combustible a utilizar (gas propano o natural, gasóleo o un sólido).
2. Instalar caldera mural o de pie (mixta o solo calefacción).
3. Caldera instantánea o de acumulación.
4. Mejor de condensación o convencional.
5. La marca de la caldera es importante.
6. La potencia que ha de dar la caldera para abastecer el circuito de calefacción y de ACS.

Instalación de Calderas Murales

Instalación de calderas murales

1. Anclaje a la pared (empleando un conjunto de tornillos y tacos según el modelo).
2. Se utilizan los propios agujeros que trae el bastidor de la caldera. Posee un soporte colgador para una fijación firme y estable.
3. Conexión hidráulica: Se suele ofrecer una plantilla de montaje. Hay que conectar la descarga de la válvula de seguridad a un embudo o tubo de recogida. La presión de la red ha de ser la adecuada.
4. Conexión de gas: Respetando la normativa del Reglamento Técnico de Distribución y Utilización de Combustibles y sus Instrucciones Técnicas Complementarias. Se utilizan reguladores y limitadores. Se realizará un soplado de la tubería y una prueba de estanqueidad.
5. Conexión eléctrica: Una correcta puesta a tierra.
6. Salida de humos: El diámetro de la chimenea debe ser igual al del cortatiro de la caldera.