Diferencia entre poder calorífico inferior y superior de la biomasa

El contenido calórico por unidad de masa es el parámetro que determina la energía disponible en la biomasa. 

Su poder calórico está relacionado directamente con su contenido de humedad. Un elevado porcentaje de humedad reduce la eficiencia de la combustión debido a que una gran parte del calor liberado se usa para evaporar el agua y no se aprovecha en la reducción química del material.

Cualquier residuo que posea un poder calorífico superior mayor de 3.200 kcal/kg puede ser estudiado como fuente de energía. Por este motivo siempre se analiza el PCS de cualquier compuesto como valor básico de referencia. 

La definición clásica de poder calorífico es bastante antigua y se la debemos a Kollmann que la definió en 1959, como “el calor desprendido por kilogramo de combustible en combustión completa a un presión constante de 1 kg/cm2”. 

Posteriormente se definieron los conceptos de poder calorífico superior (PCS) y poder calorífico inferior (PCI). Actualmente la obtención de poderes caloríficos se realiza en combustiones completas, como determinaba Kollmann, pero no a presión constante, sino a volumen constante. 

Además, la presión del oxígeno de la bomba calométrica no es de 1 kg/cm2 sino de al menos 20 kg/cm2. Cuando quemamos cualquier combustible producimos calor y distintos compuestos gaseosos entre los que destaca el vapor de agua. Este vapor de agua posee energía térmica. Si lo condensamos podremos extraer más calor. 

Por lo tanto, esta es la diferencia fundamental entre el poder calorífico superior e inferior. En el primer caso, obtenemos calor de la combustión más el de la condensación del vapor de agua resultante de dicha combustión. En el segundo caso, solo obtenemos el calor de la combustión directa del residuo biomásico. 

Dicho todo esto podemos definir lo que se entiende por PCS y PCI: 

• Poder calorífico superior PCS, también se denomina calor de combustión superior y es el calor desprendido por un kilogramo de biomasa. Su valor se mide en bomba calorimétrica. La combustión se realiza a volumen constante. Su valor depende del grado de humedad de la muestra y suelen ser los valores que se muestran en todos los textos relacionados con esta materia. 
• Poder calorífico inferior PCI, es el calor desprendido por un kilogramo de biomasa en una combustión en la que el agua del combustible se libera en forma de vapor. Condensando el agua obtenida en la combustión y recuperando el calor generado en el proceso, obtendríamos el PCS. 

Por lo tanto, el PCS siempre será mayor que el PCI. A mayor humedad del combustible mayor resulta ser esta diferencia. Si nuestra planta de biomasa disipa todo el vapor de agua producido a través de chimeneas tendremos que realizar el cálculo del potencial energético de nuestra planta analizando el poder calorífico inferior de la materia prima que estemos utilizando.

En el caso de que tengamos sistemas de recuperación de vapor el PCS será nuestra referencia. Nuestra planta de biomasa tendrá un rendimiento de la combustión que a efectos prácticos ronda el 0,85. El resultado del producto del PCS o PCI por este rendimiento se denomina poder calorífico real, PCR. Especialmente interesantes son las mediciones realizadas por Bonfill en 1984 que calculaba este valor en función de la humedad de la biomasa realizando ensayos en calderas. Estos cálculos prácticos no son fiables para la investigación teórica de poderes caloríficos en especies forestales ya que presuponen conocido con exactitud el rendimiento de la caldera. 

Por lo tanto, la obtención del poder calorífico debe realizarse en cada caso utilizando una bomba calorimétrica. Sólo de esta forma podremos obtener el valor del PCS y del PCI. A partir de estos valores obtendremos el PCR aplicado a nuestra caldera.