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Paja y Caracteristicas Straw Energy Nº9.2
Paja y Caracteristicas Straw Energy Nº9.2
Paja y Caracteristicas Straw Energy Nº9.2
2018
Straw Energy
Calderas de Paja
Straw Energy
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CONTENIDO
UTILIDADES DE LA PAJA ........................................................................................................................................3
LA PAJA DE LOS CEREALES ....................................................................................................................................4
PODER CALORÍFICO (PCI): LA BIOMASA Y PAJA DE CERELAES.............................................................................6
COMPARATIVA CON COMBUSTIBLES ...................................................................................................................7
FORMATO DE COMBUSTACIÓN............................................................................................................................9
CARACTERÍSTICAS “STRAW ENERGY” ................................................................................................................11
COMBUSTIBLE.................................................................................................................................................13
CALIDAD DEL COMBUSTIBLE ..........................................................................................................................13
CARACTERÍSTICAS DEL DISGREGADOR ...........................................................................................................14
TRANSPORTE DEL COMBUSTIBLE ...................................................................................................................15
MEDIDAS ANTI-INCENDIO ..............................................................................................................................15
CUADRO ELÉCTRICO .......................................................................................................................................16
QUEMADOR ....................................................................................................................................................17
COMBUSTIÓN DE LA PAJA ..............................................................................................................................17
EXTRACCION DE HUMOS Y CENIZAS ...............................................................................................................18
INTERCAMBIADOR INOXIDABLE (AIRE-AIRE) .............................................................................................19
POTENCIA Y DATOS TECNICOS SEGÚN MODELOS ..........................................................................................20
EJEMPLO .........................................................................................................................................................21
EJEMPLO .........................................................................................................................................................22
MEDIDAS ALIMENTADOR-DISGREGADOR ..........................................................................................................23
MEDIDAS ESTANDAR DE SALA CALDERAS ..........................................................................................................24
CERTIFICADO CE .................................................................................................................................................25
CERTIFICADOS ECA (BUREAU VERITAS) ..............................................................................................................26
CERTIFICADO (MAFO ENGINYERIA) ....................................................................................................................27
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UTILIDADES DE LA PAJA
Uso agrícola:
En zona de poco consumo ganadero es frecuente el picado y enterrado directo al mismo campo. Este
sistema tiene un coste reducido que sería solo el picar y tiene la ventaja de recuperar para el suelo
los nutrientes absorbidos por el cultivo principalmente potasio así como la aportación de materia
orgánica. El principal problema sería que en épocas de sequía debido que la paja absorbe los
nutrientes y los mismos no son liberados hasta descomposición, provocando problemas de
desnutrición.
Otro problema sería la transmisión de enfermedades por hongos especialmente en campos sin
rotación de cultivos.
La alternativa al enterrado seria la quema directa en el campo pero en muchos lugares está
prohibida y es causa de numerosos incendios forestales.
Uso ganadero:
Desde tiempos remotos la paja ha sido utilizada para el alimento y cama de los animales, pero
últimamente la tecnificación y mayor exigencia de los ganaderos ha reducido el consumo para las
camas y especialmente para la alimentación siendo la paja un alimento de bajo poder emergentico y
proteico solo usado en rumiantes y principalmente como complemento, siendo la base de la
alimentación animal los piensos con mayor aporte energético y proteico.
Debido al gran poder calorífico de la paja junto a su bajo precio ha supuesto que cada vez más se
esté mirando la paja como un combustible en vez de como un residuo.
El precio de la paja actualmente estaría entre los 30 – 50 €/Ton en zonas donde hay exceso de paja
prácticamente serían los costes de empacado, manipulación estaría entre los 50 – 70 €/Ton.
Usos diversos:
Existen usos diversos muy minoritarios o casi anecdóticos como seria la producción de papel, cultivo
de setas (champiñones), Protección de suelos en invernaderos o huertos, producción de biogás e
incluso en bio-construcción.
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La paja de los cereales es la planta del cereal una vez seca, siendo el principal objetivo del cultivo de grano
(en algunos casos es el ensilado), por lo que la paja recibe un uso secundario y en muchos como un residuo.
La producción de paja por hectárea de cultivo tiene muchas variaciones principalmente entre regadío –
secano, variedades, abonado, calidad del suelo y climatología.
La producción de paja suele estar un 45 – 60 % del peso del grano, es decir que con una producción por
hectárea de 4.000 Kg, la producción de paja estaría entre los 1.800 Kg y los 2.400 Kg.
Por ejemplo, el año 2009 la producción estimada de cebada y trigo sumaron en la provincia de Lleida
152.250 Ha de los que hubo una producción de grano de 539.386 Ton y de paja 296.663 Ton. El resultado
nos daría una media por hectárea de 3.538 Kg / Ha de cereal y 1.948 Kg de paja.
El cultivo de trigo y cebada en España fue, en el año 2009, de 4.797.478 Ha, con una producción de grano de
12.100.406 Ton y de paja 5.689.042 Ton. Solo en el caso de que se destinase a la producción de calor el 10 5
de la producción española supondría el equivalente en combustible de más de 190.000 Ton de gas-oíl.
Fuente: http://www.magrama.gob.es
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Según los manuales de las energías renovables, en concreto el manual de la energía de la biomasa publicado
por el Ministerio de Industria, turismo y comercio del Gobierno de España junto con el IDEA (Instituto para la
Diversificación y Ahorro de la Energía), podemos determinar la tabla de poderes caloríficos siguientes:
Fuente: http://idae.electura.es/piblicacion/221energ%EF%BF%Bda_biomasa
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El poder calorífico de la biomasa es muy poco uniforme debido a los distintos factores que intervienen en su
formación:
En el caso de las calderas de aire para secados directos (Trómel), las pérdidas por intercambio no existen
(excepto perdidas de transporte), debido que toda la temperatura generada se introduce directamente en el
Trómel.
Paja de buen poder calórico: correspondería a la paja de triticale, trigo duro, trigo con mucho tronco
y poca humedad con u PCI mínimo de 4000 Kcal.
Paja de mediano poder calórico: correspondería a la paja de trigo normal, seco y bien recolectado y
algunas cebadas con un PCI mínimo de 3400 Kcal.
Paja de poco poder calórico: correspondería a la paja con mala conservación, húmeda y paja vieja
con un PCI mayor de 2500 Kcal.
Combustible Kg de PROPANO 1 Litro GAS-OIL Kg ASTILLA PINO Kg CASCARA Pellets DIN- PLUS
40% ALMENDRA
Kcal. 11000 8700 2700 3700 4400
Paja buena 2.20-2,75 1.74-2,17 0.54-0,67 0.74-0,93 0.88-1,10
Paja mediana 2.58-3,23 2.05-2,56 0.63-0,79 0.87-1,09 1.03-1,29
Paja mala 3.52-4,4 2.78-3,48 0.86-1,08 1.18-1,48 1.41-1,76
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DIFERENCIA COSTES COMBUSTIBLES
PRECIO
COMBUSTIBLE KCAL. O KG-LT. KW RENDIMIENTO PRECIO €
€ / MW.
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FORMATO DE COMBUSTACIÓN
Pacas enteras directas:
El coste del combustible es únicamente el del empacado, transporte y su posterior almacenamiento (30 – 50
€/Ton).
Existen en el mercado calderas de biomasa con la carga directa de las pacas en el interior de la cámara de
combustión. Estas calderas tienen el ahorro de fabricación del sistema de disgregación y alimentación, pero
en su contra solo disponen de autonomía de una sola paca, sin poder cargar otra hasta el consumo total de
la anterior.
La carga de una paca entera provoca una gasificación a baja temperatura con una gran evaporación inicial de
la humedad de la paja (humo blanco característico) y con elevados índices de CO, deficiencia de oxígeno y
consecuentemente gran peligro de deflagración.
El rendimiento de este sistema de combustión no suele llegar al 60% con respecto a otras calderas de
alimentación continua, con el mismo combustible, a su vez el elevado contenido de cloruros de la paja
(clorofila) son altamente corrosivos al reaccionar con la gran cantidad de vapor de agua que se condensa en
la gasificación inicial a bajas temperaturas.
El riesgo de deflagración es muy alto así como también lo es el riesgo de un exceso de temperatura una vez
seca la paja o simplemente por falta de corriente eléctrica durante la combustión. Por lo anteriormente
expuesto, el equipo tendría de estar protegido de la corrosión y con depósito de inercia para la absorción del
calor sobrante.
El sistema Straw Energy con rampas de almacenamiento de combustible (pacas de paja enteras) permite una
autonomía de distintas pacas según desee el cliente con módulos cargadores ampliables de tres metros (dos
pacas) lo que permite una carga de mínimo 500-1.000kg (un cargador) y según el formato de empacado se
puede llegar a más de 4.000 kg (4 cargadores).
La alimentación es, según demanda de temperatura, directa desde el disgregador hasta el quemador. El
tiempo de reacción del combustible es prácticamente instantáneo debido a la rápida gasificación de la paja.
Las altas temperaturas de combustión así como una nula condensación del agua, eliminan la posibilitad de
corrosión y proporcionan un rendimiento muy alto (kW/kg de paja). La no compactación de la paja evita la
creación de escorias. El coste económico es bajísimo debido a no molerla ni triturarla y trabajar a bajas
velocidades.
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Formato de Pellets:
Una vez almacenado en forma de pacas redondas o rectangulares, para la transformación en pellets es
necesario un proceso costoso tal como el transporte hasta la industria transformadora, secado, trituración,
granulación, envasado y transporte al consumidor. Este proceso conlleva un aumento de costes de casi el
300% aproximadamente, siendo el precio de la paja entre 30 – 50 €/ton, el pellet de paja costaría entre 90 -
130 €/ton.
El punto de fusión de las cenizas de la paja y la rápida gasificación junto con la elevada temperatura,
provocan frecuentemente problemas en las calderas de biomasa sean de floración o con piso móvil debido a
la aparición de escorias, agravándose por la compresión del producto.
Por los motivos anteriores, son muchas las empresas preparadas para la fabricación de forrajes que han
intentado la fabricación de pellets de paja pero es muy limitado el número de calderas para su combustión.
En algunos casos se hace mezclas de maderas con paja para reducir los problemas y a su vez, ser más
económicos que el pellet de madera.
Formato de briquetas:
Prácticamente tiene las mismas ventajas e inconvenientes que los pellets con una densidad algo más baja
600-700 kg/m³ y un coste menor que el de los pellets que sería aproximadamente un aumento del 250% del
coste de la paja inicial, pero con la limitación de transporte o mecanización por transportadores sinfín, su
uso normal es de forma manual o con pala cargadora.
En algunos casos se usa mezclándola paja con otros combustibles, por ejemplo en térmicas o industrias
cementeras mezclándolo con el carbón.
También es posible mezclar la paja con otros productos para la producción de biogás.
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Cuerpo de caldera:
Construido en acero soldado.
Amplia cámara del hogar que garantiza una óptima combustión.
Tres pasos de humos permiten alcanzar máximos rendimientos.
Diseño del segundo paso de humos que mejora la evacuación de
los mismos.
Máxima superficie de intercambio.
Amplias puertas que facilitan las operaciones de inspección,
limpieza y mantenimiento.
Presión de diseño estándar de 3 bares. (otras presiones consultar).
Válvula de seguridad contra deflagraciones que actúa en caso de
sobrepresión en la cámara de combustión.
Todos los equipos trabajan por depresión mediante un ciclón de retención de partículas y turbina de
aspiración, consiguiéndose un mayor rendimiento y a la vez eliminar el riesgo de expulsión de
chispas y polvo al exterior.
La potencia del equipo puede aumentarse con el aumento de la velocidad de los sinfines y a su vez
con el cuadro electrónico.
ACR ECOCALDERAS, SL no fabrica el cuerpo de la caldera de agua sino que incorporamos calderas de
otros fabricantes, con las potencias y datos técnicos del fabricante aunque nuestros resultados son
muy superiores a la misma caldera con otras biomasas.
Debido al corto tiempo de reacción de la paja no es necesario el adicionar en la instalación ningún
depósito de inercia, imprescindible en otros tipos de biomasa más lentas.
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CALDERA DE COMBUSTIÓN AIRE CON INTERCANVIADOR INOXIDABLE
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Avance por empuje mecánico con embrague para control de la presión de empuje.
Capacidad de carga ancho: 2 pacas ancho (1,20x0.70 m – 1.20x0.90 m)
Capacidad de carga largo:
COMBUSTIBLE
Sus características son las siguientes:
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Producciones Máximas del disgregador según longitud de la paja i diámetro del sin fin:
Disgregador de rodillos accionados por cadenas a baja velocidad entre 4-25rpm. Poco esfuerzo del
motor, de 0.25-1.0hp. del disgregador.
Consumo eléctrico del disgregación y caldera muy bajo, según modelos y potencias estaría entre
1.0-1.8kw por cada 100kg de paja (350.000 Kcal. aproximadamente).
Paja entera sin triturar ni moler solo disgregarla.
Aconsejable la empacada paja seca.
Evitar empacar piedras u objetos no deseados especialmente empacadoras con rastrillos.
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El transporte del combustible se hace a través de sinfines de espiral pesado con eje reforzado
especial en el extremo superior de protección para torceduras contra piedras, paja mojada u objetos
distintos.
Baja velocidad sinfín entre 10-105rpm según modelo y producción.
Parada de emergencia por bloqueo de los combustibles.
Inversión de sentido de sinfines para desatascar o extraer objetos extraños.
MEDIDAS ANTI-INCENDIO
Válvula de descarga mecánica de agua con depósito de 25 litros de alta sensibilidad graduable de
25º-65º (la temperatura del sinfín).
Opcional válvula de descarga eléctrica de agua con baso de expansión de 50-100 litros con sonda
eléctrica graduable de 0º-60º (la temperatura del sinfín).
Tapón comprimido de paja a la entrada del quemador.
Automatismo de control de presión paja en el sinfín de entrada.
Retardo de parada normal del sinfín para el vaciado del mismo.
Alarma con timbre y opcional, con aviso a móvil.
Opcional aspersores anti-incendio para la carga o edificio.
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CUADRO ELÉCTRICO
Cuadro eléctrico básico: con termostato, contactores y relees de protección motores, alarmas y
paros de emergencia por falta de paja, puertas abiertas, exceso o falta de combustible etc.
Cuadro electrónico: con regulador electrónico de temperatura, variadores de frecuencia para
aumento la cantidad de combustible y aire según necesidades de temperatura, contactores y relees
de protección motores, alarmas y paros de emergencia por falta de paja, puertas abiertas, exceso o
falta de combustible...
Cuadro electrónico con PLC: PLC con pantalla táctil, sondas Lambda, sonda de presión, temperatura
de humo y temperatura aire, variadores de frecuencia independientes, control del combustible,
humos y temperaturas según necesidades o cualidades del combustible. Contactares y relés de
protección de los motores.
Alarmas y paros de emergencia por falta de paja, puertas abiertas, exceso o falta de combustible…
Posibilidad de alarmas a móvil por mensajes o conexión a internet para la visualización o
modificación de parámetros de funcionamiento.
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QUEMADOR
Estructura de soporte de hierro con circuito de aire para refrigeración y distribución del aire en la
combustión.
Partes internas de soporte que combustible con inoxidable 310.
Componentes en contacto con la combustión (guía, agitador y el paro de exceso paja) en acero
inoxidable 310.
Turbinas de inyección aire.
Chapas de protección.
Motores con agitadores para aumento de poder calorífico y velocidad de combustión.
Extracción de cenizas automática con sinfín reforzado, con descarga en un depósito anexo o en un
foso exterior.
COMBUSTIÓN DE LA PAJA
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Modelos Estándar con caldera de agua, para potencias diferentes, solo quemadores o calderas de aire
caliente consultar con el fabricante.
Además, puede ver en los siguientes enlaces videos sobre el funcionamiento de las calderas:
https://www.youtube.com/watch?v=HgXOMNdaAEE
https://www.youtube.com/watch?v=BNeF-okpRe8
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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MEDIDAS ALIMENTADOR-DISGREGADOR
Medidas A B K
1000 Kg Ancho caldera + 6.10 m 2.46 m +0.75 m
2000 Kg Ancho caldera + 9.10 m 2.95 m +0.75 m
3000 Kg Ancho caldera + 12.10 m 3.44 m +0.75 m
4000 kg Ancho caldera + 15.10 m 3.93 m +0.75 m
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Vista Frontal sala de caldera de 320-500kw con cargador de 10.60m, para la carga de 6 pacas.
Vista Alzado sala de caldera de 320-500kw con cargador de 10.60m, para carga de 6 pacas.
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CERTIFICADO CE
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