No es la sala de calderas de tu abuelo

Escrito por BioTherm Solutions Expert el jueves 28 de octubre de 2021

"Esta es la primera decisión básica, y de nuevo los pros y los contras en cada caso. En general, no se tiene en cuenta el hecho de que las calderas centrales, en general, son aproximadamente 10% más eficientes en cuanto a combustible que los calefactores unitarios. A menudo se habla de 75% para una caldera, 65% para los calentadores unitarios. Además, las calderas centrales suelen ser rápidamente convertibles de petróleo a gas y a propano. Son dos ventajas muy importantes".

Esto es lo que Vic Ball, el difunto y gran editor jefe de GrowerTalksescribió en la 14ª edición del Libro rojo de la pelota en 1985. En aquella época, el sistema de calefacción preferido eran los calentadores unitarios de gas; no había muchos que instalaran calderas.

Vic enumeró las ventajas de tener una unidad de calefacción: requieren una menor inversión; normalmente hay más de una, de modo que si una falla, la otra puede suplirla; no se necesita espacio para una sala de calderas. Pero fue la eficiencia del 10% la que se le quedó grabada.

"... una penalización de 10% en el coste del combustible durante 10 años es mucho dinero", escribió. Y como los calefactores unitarios están por encima de la cabeza, "los sistemas que introducen el calor arriba en el ático de la casa son muy derrochadores en comparación con el calor distribuido abajo en la superficie del suelo".

Vic admitió que, en lo que respecta al coste, los calefactores unitarios eran mucho más económicos de entrada, pero las calderas resultaban tentadoras por su mayor eficiencia, sus bajos costes operativos y el uso de combustibles de bajo coste. "¡Prometedor!", reflexionó.

Desde entonces, hemos escrito muchos artículos en estas páginas sobre calentadores y eficiencia energética (¡incluso uno sobre la quema de mazorcas de maíz y vainas de soja!) y creo que la mayoría de ellos llegan a la misma conclusión: no hay una respuesta correcta o incorrecta cuando se trata de calentar tu invernadero. Como ocurre con muchas decisiones sobre los insumos, hay que sopesar muchos factores, como la ubicación, el tipo de invernadero que tienes, lo que cultivas y tus recursos.

En 1985, la industria aún se tambaleaba por la crisis energética de finales de los 70, cuando el barril de petróleo pasó de $3 a $12. Aunque el embargo original se levantó al cabo de unos meses, los precios del petróleo siguieron siendo altos y los efectos de la crisis energética perduraron durante casi una década.

Ahora, con el coste del gas natural relativamente estable, y las nuevas normativas sobre la conciencia climática que obligan a introducir nuevas innovaciones, los cultivadores tienen más opciones para calentar sus invernaderos.   

El abuelo no reconocería esta caldera

   

Jim Rearden, presidente de BioTherm, es nuestro experto en calefacción y no es ajeno a la Libro rojo de la pelota mismo. Gracias a sus conocimientos, hemos recurrido a Jim para que escriba los capítulos sobre calefacción de invernaderos de las dos últimas ediciones del Volumen 1.

Aunque la mayoría de los invernaderos utilizan principalmente calefactores unitarios porque son relativamente baratos, Jim dice que está viendo a más cultivadores ir un poco más allá con respecto a sus sistemas de calefacción. Para ayudar a complementar sus calefactores unitarios, algunos cultivadores están instalando sistemas de calefacción de fondo bajo los bancos para controlar mejor el flujo y evitar que el calor se quede hacia el techo.  

"Pero los verdaderos iluminados están poniendo un sistema de agua caliente centralizado con calderas y esos sistemas son sustancialmente más eficientes y más ecológicos", dijo Jim. "Y una vez que la gente se pone con el agua caliente, se queda con ella".

El uso de calderas no es exactamente nuevo -se utilizan en los invernaderos desde hace al menos 100 años-, pero hay algunas diferencias en los modelos más actuales que los hacen más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.

Cuando el ciudadano medio piensa en una sala de calderas, se imagina un equipo metálico gigante, ruidoso y sucio, y eso es lo que tenían muchos cultivadores hace 25 o 30 años, dijo Jim: un gran recipiente que parece el motor de una locomotora de carbón.

"Todo eran aparatos de acero o hierro fundido, grandes vapores", explicó. "Se remonta a la Revolución Industrial, cuando la gente necesitaba tener cosas grandes que produjeran grandes cantidades de vapor y las construían con los materiales más disponibles".

Ahora, las salas de calderas de hoy en día parecen granjas de servidores informáticos, con hileras de calderas que parecen archivadores en los que no se pierde la audición si se está al lado de uno. Y en lugar de hierro fundido, están hechas de metales nobles como el cobre y el acero inoxidable, que, resulta, transfieren el calor mucho mejor.

"Los fabricantes de este tipo de calderas no han visto hasta hace poco el tipo de equipo que puede llegar a las instalaciones más grandes", dijo Jim. La tecnología ha crecido mucho en los últimos 10 ó 15 años, así que ahora vemos que se han difuminado los límites de lo que es una "verdadera caldera".

Estos nuevos tipos de calderas, denominadas "calderas de baja masa" (Jim escribió un artículo sobre ellas en el número de noviembre de 2020 de GrowerTalks) pueden manejar las fluctuaciones naturales de un entorno de invernadero mejor que una vieja caldera normal de alta masa. Y pueden responder a estas fluctuaciones más rápidamente.

"Al igual que un coche con control de crucero, tienen la capacidad de modular la cantidad de combustible para adaptarse a la carga", dijo Jim. "Se fija en la cantidad de BTU que necesita producir en ese momento y reduce la velocidad para satisfacerla; no arranca y se detiene en ciclos cortos, lo que tiende a perjudicar la eficiencia".

Y cuando se trata de ser más eficiente, los números hablan por sí mismos. Jim dijo que BioTherm todavía tiene algunos clientes que tienen grandes plantas de vapor de los años 60 y 70 que funcionan con un porcentaje de eficiencia de unos 40 puntos. Pero "poco a poco, estamos consiguiendo que entiendan que si ponen este equipo de caldera más nuevo, de baja masa, con quemadores realmente buenos, podrían subir esa cifra hasta los 90 o más", dijo Jim.  

Al igual que ocurre con muchos de los controles de climatización modernos, algunos sistemas de calderas vienen con aplicaciones que permiten ver lo que ocurre en el interior y avisar si algo no funciona bien. Y se siguen introduciendo mejoras en cuanto a los niveles de eficiencia.  

"La caldera de baja masa más grande que solía vender calentaba tal vez la mitad de un acre con 2 millones de BTU", dijo Jim. "Nos resultaba difícil competir con los fabricantes de calderas de alta masa, porque necesitaban 15 calderas para dos hectáreas. Pero ahora tenemos equipos que pueden calentar hasta
1,5 acres con una de estas calderas eficientes de baja masa.

"Realmente están cambiando la idea del viejo mundo de lo que es una caldera típica. Si entras en una de nuestras salas de calderas, es como un montón de archivadores, y son muy silenciosas y eficientes frente a las antiguas salas de calderas en las que necesitabas un casco y un mono de trabajo. Esta no es la sala de calderas de tu abuelo". 

Tendencias de las calderas

El mercado ha cambiado, como lo hacen los mercados. Y hay una serie de razones que han permitido la innovación y los nuevos desarrollos en materia de calefacción de invernaderos.

No cabe duda de que las nuevas normativas medioambientales han desempeñado un papel importante, presionando a los fabricantes para que desarrollen productos más limpios, e incluso que funcionen con otras formas de energía.

"Bueno, en California siempre vamos a la cabeza, y la electrificación se ha convertido en algo enorme", dijo Jim. "Dentro de cinco años, probablemente escribiremos un artículo sobre eso. Y hay municipios en los que, si construyes (como ahora en San Francisco), no puedes tener nada que queme gas o propano: todo tiene que ser eléctrico. Y hay muchos más lugares así".  

Jim dijo que incluso en algunas zonas rurales, como el Valle de San Joaquín en California, las calderas y otros tipos de equipos de combustión tienen que ser ahora "de bajo NOX", es decir, de bajas emisiones. Incluso hay algunas empresas que están estudiando la posibilidad de instalar calderas con energía solar. Por ahora, Jim cree que eso está más lejos en el camino, pero sigue siendo algo a tener en cuenta.

Mientras tanto, lo que BioTherm y otros proveedores de calefacción están notando al instalar nuevos sistemas es que los cultivadores tienden a planificar un poco más. Con los calentadores unitarios, se compra a medida que se construye. Pero con un sistema de caldera, se puede instalar con la intención de que dé servicio a más naves en el futuro.

"Vemos que vuelven muchos clientes a los que configuramos un sistema en el que pueden tener tres o cuatro fases de crecimiento en mente", dijo Jim. "Configuraremos un sistema que les dé la posibilidad de expandirse sin tener que comprar una caldera para todo lo que están planeando en los próximos 10 años".

Hace unos años, la "biomasa" estaba de moda, ya que algunos cultivadores estaban instalando calderas de leña y almacenamiento de astillas. Este tipo de sistema de calefacción funciona bien para muchas operaciones, pero con ciertas advertencias en mente.

"Hay gente que puede poner lo suficiente para que funcionen de forma limpia, pero en general, no vemos que se haga mucho", dijo Jim. "Es una lucha para que funcionen de forma limpia y hay una cantidad tremenda de mantenimiento que eclipsa algunos de los ahorros potenciales. En general, es un gasto mucho mayor y hay que asignar empleados para operarlas". Palabras de moda y necesidades de las calderas  

Si está buscando una caldera nueva o quiere actualizarla, debe tener en cuenta algunas cosas. En primer lugar, fíjese en su espacio. Con un sistema de caldera, tienes el lujo de tener una gran superficie de invernadero controlada desde un área.

"Hay que pensar en configurar el espacio con tuberías que puedan aceptar más equipos para no tener que rehacer la infraestructura", dice Jim. "Muchas veces, la gente viene a nosotros y nos dice: 'Vamos a construir un acre ahora, pero queremos construir 10 acres en los próximos 10 años'. Así que instalamos su sistema mecánico en esa sala para que la tubería sea lo suficientemente grande como para añadir equipos a medida que avanzan".

En segundo lugar, hay que averiguar a qué tipo de combustible se tiene acceso, si al gas natural o al propano, y cuánto le va a costar. Jim dice que la mayoría de los cultivadores todavía pueden comprar gas natural a unos 55 o 60 céntimos la termia, que son 100.000 BTU brutos. Si hay que tener en cuenta el transporte, la mayoría de las operaciones de invernadero están viendo unos 70 céntimos o menos por termia. En general, el propano cuesta el doble.

En 1985, cuando Vic escribía sobre calderas, la mayoría utilizaba petróleo o carbón, pero como el petróleo ha seguido siendo uno de los tipos de combustible más caros, ya no lo utilizan muchos cultivadores. En los últimos 30 años, las compañías de gas natural se han expandido considerablemente, instalando líneas de gas por todo el país, por lo que el combustible más barato es más fácil de conseguir.

En tercer lugar, infórmate de todas las normativas de tu zona, especialmente si vives en California, que tiene las leyes de combustión más estrictas. Y Jim sugiere que sigas prestando atención porque la nueva legislación aparece todo el tiempo, por lo que tendrás que saber lo que está por venir (juego de palabras).

Por último, hay que conocer la jerga. Jim dijo que la nueva palabra de moda en el mundo de las calderas es "eficiencia de condensación". Esto es cuando el gas que pasa por la chimenea está muy frío porque el agua fría del lado de retorno del sistema está extrayendo la mayor cantidad de energía posible durante el proceso de combustión. Tener una buena eficiencia de condensación podría ahorrarle entre 10% y 15% de su factura de energía, por lo que es algo que debería buscar cuando compre un nuevo sistema de caldera.

"Hay muchas calderas de subcondensación en las que sólo se quema el combustible", dice Jim. "Cuando se quema el combustible, es un producto bastante agresivo. El resultado del proceso de combustión es un pH de aproximadamente 4, y si se deja en el interior de la unidad hasta que se enfría, se oxida y corroe. Las calderas más nuevas, fabricadas con metales más nobles como el cobre o el acero inoxidable, pueden soportar el bajo pH. Y las calderas de eficiencia de condensación pueden llegar a tener una calificación de 99%, que es la más alta que se puede obtener en teoría.

 "No debería ser su primer coste, debería ser el coste de propiedad durante 10 o 15 años, y la mayoría de las calderas deberían funcionar hasta 15 o 20 años, generalmente".

¿Su caldera funciona...?

Si ya has adoptado un sistema de calefacción por caldera, hay dos formas de asegurarte de que funciona de la forma más eficiente posible. Jim dice que muchos cultivadores caen en la trampa de fijarse en la cantidad de combustible que se quema realmente, que va al agua y a la chimenea. Dice "trampa" porque esto no tiene en cuenta las "pérdidas en espera", especialmente si se tiene un sistema de gran masa. Los sistemas que se encienden en otoño y permanecen prácticamente encendidos hasta la primavera no tienen la capacidad de ajustar la potencia en función de las variables. La verdadera forma de ver cómo funciona su caldera es averiguar cuál es su "eficiencia estacional".  

"Si nos limitamos a observar el rendimiento de la combustión constante, podemos creer que la caldera alcanza los 80% u 82%, que es lo que suelen conseguir los sistemas más antiguos", explica Jim. "Pero si se observan las cargas anuales y el uso anual de combustible, se puede descubrir que hay muchas cargas parásitas debidas a las pérdidas en el modo de espera, a las pérdidas en la chimenea y en las tuberías, etc., que acaban suprimiendo el verdadero rendimiento".

Jim dijo que lo fundamental es que si se compra una determinada cantidad de combustible, ya sea gas natural o propano, hay que asegurarse de que se obtiene el valor de cada unidad y se evita el mayor desperdicio posible.  

"Así que en lugar de calderas que tienen temperaturas de chimenea que están en los altos cientos de grados, ahora tenemos calderas que básicamente hacen un vapor de vapor que sale a través de un respiradero de plástico en lugar de tener que tener una gran chimenea de acero que puede manejar cientos de grados", dijo. "Los cultivadores ahorrarán mucho dinero si realmente prestan atención a cuál es su eficiencia estacional".