La instalación mixta incluye energía solar, térmica, biomasa y gas natural

Energías renovables para el Centro Deportivo del Ejido, en León

Redacción Interempresas02/03/2009

2 de marzo de 2009

El elemento realmente interesante del proyecto de instalación mixta de energía solar térmica, biomasa y gas natural para el abastecimiento de energía en el Polideportivo Salvio Barrioluengo (Barrio El Ejido) de León es el establecimiento de prioridades entre las diversas fuentes energéticas, dándose prioridad a la energía solar térmica sobre la biomasa y a ésta sobre el gas natural. El proyecto se considera uno de los ejemplos más representativos y relevantes de los realizados en los dos últimos años en el sector de las energías renovables y la eficiencia energética. Una prueba de ello es que recibió el primer premio en la convocatoria del IV Premio Carlos García Ocejo a la Calidad de las Instalaciones.
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El Polideportivo Salvio Barrioluengo está situado en el barrio del Ejido, en pleno casco urbano de León.

Tres entidades han desempeñado un papel importante en la ejecución de este proyecto: el Ente Regional de la Energía de Castilla y León (Eren), que asume la realización técnica del proyecto así como la financiación; el Ayuntamiento de León, que permite la ocupación del edificio y se responsabiliza del mantenimiento de la instalación y la optimización del consumo energético; y la Consejería de Medio Ambiente, la cual se encarga de la obtención y suministro de biocombustible, realizando la extracción sostenible de la biomasa del monte, transportándola a una planta de procesamiento para producir astilla y enviándola al punto de consumo.

El origen del proyecto parte de la voluntad del Eren de desarrollar sistemas de energías renovables y eficiencia energética en edificios públicos especialmente interesantes que puedan servir de ejemplo y permitan establecer experiencias demostrativas para la divulgación y fomento de sistemas e instalaciones basadas en nuevos modos energéticos.

Uno de los aspectos más destacables de este proyecto y que le da una especial relevancia es que supone la incorporación de la energía de la biomasa mediante sistemas automatizados (calderas de biomasa KWB totalmente automáticas y con sistemas de telecontrol) en el entorno urbano de una capital de provincia, cuando este tipo de energía siempre ha estado más ligada a los núcleos rurales.

Descripción del edificio y demanda energética

El edificio del Centro Deportivo de El Ejido, situado en pleno casco urbano de León, se compone de tres plantas: una planta baja (de 2.600 metros cuadrados), con área general (vestíbulos, cafetería, cocina, etc.), área húmeda (dos piscinas, sauna e hidromasaje), vestuarios y administración; la planta primera (300 metros cuadrados), con área social (salas y vestíbulo); planta sótano (1.700 metros cuadrados): área de tiro (calles de tiro, vestuarios y vestíbulo), instalaciones (calefacción, depuración, grupo electrógeno, etc.).

La estructura y distribución del edificio se traduce en una limitación de espacio en lo que se refiere a las cubiertas, que albergan los paneles solares, como en las cercanías de la sala de calderas, donde se ubica el depósito o silo para la biomasa. Es por ello que, una vez analizados los aspectos constructivos y energéticos se optó, como alternativa más adecuada, por la implantación de un sistema mixto de energía solar y biomasa, complementado en situaciones punta de demanda por una caldera de gas natural.

Finalmente, la biomasa es la ‘energía base’ del sistema que, gracias a dos calderas KWB modelo TDS Powerfire de 150 kW, complementadas con el aporte proporcionado por el sistema solar, suministra más del 70% de la demanda.

El elemento realmente interesante del proyecto es el establecimiento de prioridades entre las diversas fuentes energéticas, dándose prioridad a la energía solar térmica sobre la biomasa y a ésta sobre el gas natural
Descripción de la instalación

El proyecto de El Ejido fue realizado por el Ente Público Regional de la Energía de Castilla y León (Eren) entre 2005 y 2006. En él, el uso de las energías renovables tiene un importante protagonismo. En un principio se había previsto el uso de gas natural, pero, finalmente, se optó por un proyecto que integra un sistema mixto de energía solar térmica, biomasa y gas natural. El elemento realmente interesante del proyecto es el establecimiento de prioridades entre las diversas fuentes energéticas, dándose prioridad a la energía solar térmica sobre la biomasa y a ésta sobre el gas natural.

El Eren encargó la realización de este proyecto a la empresa Cenit Solar de Valladolid, con la colaboración de HC Ingeniería para la parte referente a la biomasa, dado que es una de las empresas con más experiencia y conocimiento en temas de biomasa. Una vez realizado el cálculo y la redacción del proyecto, éste se sacó a concurso en dos partes: la instalación solar y la instalación de la biomasa.

La parte solar fue adjudicada a la empresa Grupo Enerpal. La de biomasa, a la que Cenit Solar y HC Ingeniería se presentaron conjuntamente, les fue adjudicada a éstos, de manera que Cenit Solar aportó la experiencia en montajes y HC Ingeniería el conocimiento y las referencias en biomasa, además de ser el proveedor de las calderas instaladas en el proyecto: dos calderas KWB, modelo TDS Powerfire de 150 kW.

Instalación solar térmica

La instalación de energía solar térmica consta de 90 captadores solares térmicos planos marca Isofotón modelo Isonox II, distribuidos en 18 baterías de 5 captadores cada una. Dichas baterías se unen dos a dos en serie, conectándose los captadores dentro de cada batería en paralelo. La superficie total de captación instalada es de 169,2 metros cuadrados.

Debido al espacio libre disponible en la cubierta plana del edificio, los captadores están orientados al sur geográfico con una desviación de 20º hacia el este e inclinados 45º respecto de la horizontal.

La instalación solar térmica sirve tanto para la climatización del vaso de la piscina grande del Polideportivo como para el suministro del ACS (agua caliente sanitaria) necesaria en los vestuarios.

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La instalación incluye dos calderas de biomasa KWB, modelo TDS Powerfire con una potencia regulable de hasta 150 kW.

Instalación sistema de biomasa

Para la instalación de la biomasa se diseñó una sala de calderas en el interior del edificio, construida con materiales resistentes al fuego y ventilación superior e inferior, prestando especial cuidado en lo referente a la emisión de partículas sólidas por chimenea y a los ruidos del sistema, dado que el edificio está situado dentro del casco urbano.

La instalación incluye dos calderas de biomasa KWB, modelo TDS Powerfire con una potencia regulable de hasta 150 kW, conectadas a un depósito o silo de almacenamiento de biomasa gracias a un tornillo sinfín que, de manera automática, transporta el biocombustible hasta un depósito intermedio desde el cual se alimenta directamente la caldera para realizar la combustión.

El sistema de combustión se compone de un dispositivo de gasificación con alimentación inferior por medio de un tornillo sinfín, quemador en forma de anillo dotado de inyectores de aire, cúpula de distribución de gases de alta temperatura y zona de combustión completa en régimen turbulento.El encendido se realiza mediante un sistema de inyección de aire, previamente calentado por una resistencia eléctrica, y la caldera está dotada de un sensor de nivel de combustible que detecta la cantidad de éste necesaria en cada momento.Una vez realizada la combustión, un intercambiador de calor, compuesto por un haz de tubos verticales colocados de forma simétrica y con un sistema de limpieza automático de cenizas, se encarga de realizar una distribución óptima del calor, consiguiendo un elevado grado de eficiencia, de más de un 90%.

La caldera está dotada de un sistema de tiro forzado y, gracias a una óptima regulación de los ventiladores (unos para extracción de gases de combustión y otros de impulsión de aire de combustión con regulador de velocidad), el sistema necesita un consumo de energía mínimo.Las calderas de biomasa constan de un sistema de seguridad antiincendio de varios niveles, que incluye también un sistema de seguridad contra el peligro de retroceso de la combustión.Se han instalado dos chimeneas independientes (una por caldera) de diámetro interior 250 milímetros, con un aislamiento de lana de roca de un espesor mínimo de 30 milímetros y que no sobrepasan más de un metro la altura de los edificios colindantes.

La instalación cuenta también con un depósito de inercia, que permite optimizar el consumo energético y el desgaste de la instalación, puesto que se disminuye la frecuencia de encendido y apagado de las calderas al poder acumular energía y requerir la puesta en marcha, únicamente, después de haber consumido toda la energía almacenada en dicho depósito.La interconexión de todos los sistemas citados se realiza con el correspondiente circuito hidráulico constituido por el trazado de tuberías, con recubrimiento aislante para todos los circuitos, bombas de circulación, vaso de expansión, sistemas de seguridad, llenado, purga, valvulería y accesorios.

Las calderas de biomasa funcionan en combinación con una caldera de gas y con el sistema de energía solar térmica. Éste último se acopla al sistema convencional de forma independiente, mientras que las calderas de biomasa y la de gas funcionan en cascada.

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Las calderas de biomasa están conectadas a un silo de almacenamiento de biomasa gracias a un tornillo sinfín que transporta el biocombustible hasta un depósito intermedio desde el cual se alimenta directamente la caldera para realizar la combustión.

Sistema de control y mantenimiento

Las calderas de biomasa disponen de un sistema de regulación interno que recoge los datos de temperatura en la ida y el retorno de la misma y en un punto de aplicación. Cuando la temperatura recibida en dicho punto de aplicación (por ejemplo, el colector de impulsión) sea menor que la temperatura de consigna deseada, la caldera se pone en funcionamiento, activando el hogar de combustión.

En función de que la demanda aumente o disminuya se ordena una entrada de aire mayor o menor en el sistema de combustión, regulando así la potencia producida por la caldera.

El mantenimiento y funcionamiento de las calderas de biomasa requiere de una supervisión constante y cualificada. Es necesario un responsable para la adquisición y control de calidad de la biomasa, así como para el control de la instalación y la limpieza y gestión de las cenizas (dos o tres veces al año).

La biomasa es la ‘energía base’ del sistema que, gracias a dos calderas KWB, complementadas por el sistema solar, suministra más del 70% de la demanda

Instalación de gas

La instalación de gas está compuesta por una única caldera con potencia nominal de 300 kWt. El modelo de la caldera instalada es Ygnis FBG 350 con quemador Monarch Weishaupt modelo WG Gas Natural y potencia 80/550 kW.

Las características básicas de la instalación son: cuerpo de caldera con gran aislamiento (60 milímetros), puerta con revestimiento de fibra cerámica y apertura de izquierda a derecha o reversible (según necesidades de la instalación), quemador de dos llamas gas, bridas de la caldera mecanizada para el quemador correspondiente, fibra cerámica para recatado entre cabeza de quemador y puerta, anillos de elevación, visor de llama integrado en la puerta, cable de conexión caldera/quemador, presión de servicio estándar 4 bares (presión de prueba 6 bares), la temperatura de retorno en caldera se debe mantener por encima de los 55 °C.

La sala de calderas tiene una salida directa al exterior del edificio y además de las calderas alberga las bombas de recirculación de los distintos circuitos que componen la instalación.

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Se han instalado dos chimeneas independientes (una por caldera) con un aislamiento de lana de roca de un espesor mínimo de 30 mm y que no sobrepasan más de 1 metro la altura de los edificios colindantes.

Sistema de telecontrol implementado a toda la instalación

La regulación y control de la instalación se ha encomendado a un autómata industrial modular que realiza además las funciones de evaluación de las prestaciones energéticas proporcionadas por las tres fuentes térmicas del edificio y la monitorización de todos los procesos, obteniendo los datos de los diferentes parámetros del sistema: piscina, aplicación de ACS e integraciones de la energía proporcionada por el sistema solar y la total demanda en ambos consumos.

El autómata permite su conexión remota vía módem para descarga y tratamiento de los valores de las variables anteriores previamente almacenadas por el mismo, así como su visualización en ‘display’ instalado in situ. Además, su programación permite el control continuo del funcionamiento de la instalación a distancia.

Ventajas y resultados de esta instalación

Sin duda, la valoración desde la puesta en marcha de la instalación realizada en el Centro Deportivo de El Ejido es absolutamente positiva, destacando especialmente el fomento del ahorro y la eficiencia energética, así como diversos beneficios medioambientales, entre otros.

Cabe destacar la reducción de emisiones atmosféricas, la utilización de recursos energéticos autóctonos, la mejora de los bosques mediante la gestión sostenible del monte para obtener de él, gracias a su limpieza, el biocombustible necesario, y la reducción del riesgo de incendios y plagas.

Esquema de la instalación.
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