Cómo hacer una caldera de pellets

De todas las instalaciones de calentamiento de agua caliente que queman varios tipos de combustibles sólidos, la caldera de pellets se considera con razón la más avanzada. Y no es sorprendente, porque la eficiencia de la quema de pellets es muy alta y el grado de automatización de la unidad le permite no interferir en su trabajo durante semanas, si solo hubiera suficiente volumen de la tolva. Pero todas estas ventajas también se convierten en otro lado: un costo decente del equipo, que incluye no solo el calentador en sí, sino también una tolva de combustible con un transportador de tornillo. Sin embargo, existe la oportunidad de convertirse en el feliz propietario de una unidad de alta tecnología, pagando la mitad del precio por ella. Para hacer esto, deberá hacer una caldera de pellets con sus propias manos, analizaremos este tema en este material.

El dispositivo y el principio de funcionamiento de las calderas de pellets.

Para montar una instalación de combustible sólido de este tipo por su cuenta, deberá trabajar duro, pero primero debe descubrir cómo funciona y en qué consiste. El corazón de la unidad de pellets es el quemador, que realiza casi todas las funciones principales y está conectado al controlador de la caldera, actuando según sus comandos. Existen dos tipos de quemadores diseñados para la quema de pellets:

• retorta;
• antorcha.

La diferencia entre ellos es la siguiente. Un quemador de pellets de retorta es un recipiente (retorta) lleno de combustible desde abajo por medio de un tornillo sinfín, y un ventilador suministra aire a la zona de combustión a través de orificios ubicados en los lados del recipiente. Durante el funcionamiento, la columna de llama se dirige hacia arriba, lo que debe tenerse en cuenta en el diseño de la caldera. Un quemador de antorcha es un tubo, también es una cámara de combustión, donde los pellets se alimentan por un tornillo sinfín desde un extremo, y una poderosa antorcha de llama dirigida horizontalmente sale del otro. Esto se logra forzando la entrada de aire en la cámara desde el mismo lado que el combustible.

Nota. Los quemadores tipo antorcha se utilizan con más frecuencia que los de retorta, ya que estos últimos tienen problemas para suministrar pellets de baja calidad. Para ensamblar una planta de calderas con sus propias manos, también es preferible usar un quemador de antorcha, a continuación le explicaremos por qué.

En el futuro, consideraremos la operación de la unidad con un quemador de antorcha, ya que este diseño se adapta mejor a nuestro propósito. Entonces, la cámara de combustión en forma de tubería se encuentra dentro de la caldera, y la parte exterior del quemador consta de una carcasa con un tornillo de alimentación y un ventilador para soplar aire. Para la operación de encendido eléctrico y mantenimiento de la llama, el diseño también incluye un tablero de control, un fotosensor y un elemento incandescente. En la parte superior del cuerpo hay un tubo de suministro de combustible.

El proceso es el siguiente: a la orden del controlador, el sinfín introduce una pequeña cantidad de gránulos en la cámara y se detiene. El elemento incandescente y el ventilador se encienden al mismo tiempo, lo que hace que el combustible se encienda. La aparición de una llama constante repara el fotosensor y notifica a la unidad de control sobre esto, y apaga el elemento incandescente. Luego, el trabajo comienza en modo normal, el transportador de tornillo reanuda el suministro y el ventilador bombea la cantidad de aire requerida. Por orden del mismo controlador, los pellets se vierten en el quemador a través de la boquilla, trasladados allí desde la tolva por un transportador de tornillo externo.

Nota. Muchos fabricantes utilizan una tolva de combustible montada directamente sobre la boquilla del quemador, lo que permite que los gránulos se viertan en ella sin un transportador adicional.

Ahora vale la pena considerar el dispositivo de la caldera de pellets como un todo. El diseño del cuerpo de la unidad es típico para todas las instalaciones de combustible sólido, es una cámara interna hecha de acero o hierro fundido, encerrada en una carcasa exterior llena de agua, una camisa de agua. Para extraer el calor de los gases de combustión, el diseño puede proporcionar 2 tipos de intercambiadores de calor:

• tubo de fuego;
• tubería de agua.

En un intercambiador de calor de tubos de agua, el refrigerante fluye a través de tuberías que son lavadas por los productos de la combustión y le transfieren su calor. Pero tal dispositivo rara vez se encuentra en las calderas de combustible sólido, generalmente ocurre lo contrario en ellas: los gases de combustión pasan a través de las tuberías, dando energía de combustión a la camisa de agua, este es el intercambiador de calor de tubos de fuego. Para que la caldera sea eficiente, el intercambiador de calor se fabrica en dos o tres vías. Esto significa que los gases de combustión, al pasar por los tubos de llama, cambian su dirección al contrario dos o tres veces, haciendo 2 o 3 golpes. Esto le permite darles el máximo calor a la camisa de agua y, a la salida de la chimenea, obtener una temperatura de no más de 150 ºС.

El proceso de trabajo es el siguiente: el quemador quema combustible y calienta las paredes de la cámara, y ellas calientan el refrigerante. A su vez, los productos de la combustión, bajo la influencia del tiro natural y el funcionamiento del ventilador, pasan a través de los tubos de llama, cediendo también calor a la camisa de agua, y son arrojados a la chimenea. La intensidad de la combustión es controlada por el controlador mediante una señal de un sensor de temperatura sumergido en el refrigerante a la salida de la unidad. Este es el principio de funcionamiento de las calderas de pellets para regular automáticamente el proceso de combustión y, si es necesario, aumentar o disminuir el suministro de combustible y aire al quemador.

Lo primero que debe hacer es elegir el diseño de la unidad. Aquí las recomendaciones son las siguientes: no compliques tu trabajo y elige el dispositivo de caldera teniendo en cuenta la perspectiva. En palabras simples, vale la pena separar aquellos elementos que puedes hacer tú mismo de otros que tienes que comprar. Estos últimos incluyen un quemador con un conjunto de automatización.

Algunos artesanos ofrecen hacer un quemador con sus propias manos, pero esta unidad es bastante complicada, puede dedicarle mucho tiempo y esfuerzo y, como resultado, el funcionamiento y el consumo de una caldera de pellets serán impredecibles. Probablemente sea más fácil comprar un producto terminado y ponerlo en una unidad casera, pero todos deciden esta pregunta por sí mismos.

Para elegir un diseño teniendo en cuenta la perspectiva, debe hacerlo universal. Es decir, se propone hacer una caldera de pellets casera a imagen de una unidad de combustible sólido convencional, en la que es posible quemar madera y carbón. En esencia, los procesos de intercambio de calor que ocurren en ambos tipos de calentadores son idénticos, solo difieren el combustible y el método de combustión, que se muestra en la figura:

Por lo tanto, aceptamos con valentía el diseño de una caldera de combustible sólido tradicional con la posibilidad de incrustar un quemador en una placa de montaje en lugar de una puerta de carga. Esto proporcionará los siguientes beneficios:

1. Dado que la producción de pellets aún no es muy común en nuestro país y puede haber interrupciones en el combustible, puedes retirar el quemador de pellets en cualquier momento y calentar tu hogar con leña o carbón.
2. Se podrá utilizar gas natural o gasóleo, poniendo gas o gasóleo en lugar de un quemador de pellets.

Para el horno de la caldera, lo mejor es tomar acero resistente al calor de 5 mm de espesor. La opción ideal es el acero aleado con cromo y molibdeno (acero inoxidable), pero es bastante costoso y se requieren habilidades especiales para su soldadura. Por esta razón, las calderas de pellets están hechas de acero al carbono común St20, y St3 de 3 mm de espesor es adecuado para la carcasa de la camisa de agua. Del mismo metal que la cámara de combustión, es preferible tomar espacios en blanco para las puertas y tubos de llama para el intercambiador de calor. La rejilla se corta de acero de 10 mm de espesor o simplemente se compra confeccionada. Bueno, para las tuberías de la chimenea y del refrigerante, necesitará secciones de tubería de los diámetros apropiados.

El montaje se realiza mediante soldadura, utilizando los planos de la caldera de pellets. Se debe prestar especial atención al refuerzo de las paredes de la camisa de agua con piezas de tiras o ángulos de acero, así como al diseño removible de la puerta de carga. Una vez completadas, se debe probar la permeabilidad de las soldaduras y eliminar los defectos.

Tuberías de calderas de pellets

En la práctica, la instalación de una caldera de pellets no es muy diferente de la instalación de otros "hermanos" de combustible sólido. Aquí, la tarea principal es colocar correctamente todo el equipo junto con los dispositivos de suministro de combustible. Tenga en cuenta que debe haber pasos de al menos 700 mm de ancho entre las unidades y un espacio de 2 m delante del panel frontal de la unidad.

Si, al encender cualquier caldera de combustible sólido, después de detenerse, el refrigerante se suministra desde el interior del sistema de calefacción, entonces se forma condensado tóxico mezclado con ceniza y hollín en las paredes internas del horno. Para evitar este proceso, que destruye el metal con el tiempo, durante la instalación se utilizan esquemas de tuberías para calderas de pellets con una unidad de mezcla.

Aquí, el papel principal lo desempeña una válvula de tres vías, cuya tarea es evitar que el refrigerante del sistema ingrese a la camisa de la unidad hasta que se caliente. En este momento, el agua, impulsada por la bomba, circula en un pequeño círculo desde la tubería de suministro directamente a la tubería de retorno a través de una válvula de tres vías. Tan pronto como alcance la temperatura establecida, la válvula comenzará a mezclar agua del sistema en la línea de retorno, y eventualmente bloqueará el movimiento en un pequeño círculo. Al mismo tiempo, la tubería de la caldera de pellets debe prever la instalación de una bomba en el retorno, y no la tubería de suministro. No se olvide del grupo de seguridad con válvula de seguridad y manómetro, que debe instalarse en la tubería de salida del calentador.

Conclusión

Como muestra la práctica, las calderas de pellets caseras son inferiores en términos de eficiencia a las instalaciones fabricadas en fábrica, pero las superan en costo asequible y confiabilidad. Esto último se logra mediante el espesor de los elementos estructurales metálicos.