Al intentar reducir la energía del vapor utilizada en su planta, dos de los primeros puntos que se deben verificar son 1) la eficiencia operativa potencial de la caldera y 2) la eficiencia real a la que está trabajando.

La eficiencia potencial operativa de una caldera está determinada por sus capacidades tecnológicas, por lo tanto, para empezar, es importante instalar una caldera de alta eficiencia. Sin embargo, aunque se instale una caldera de alta eficiencia, no llevará a un ahorro energético si no está siendo operada de forma energéticamente eficiente. Los métodos para mejorar la eficiencia real operativa de la caldera incluyen, por ejemplo:

• usar múltiples calderas de pequeña capacidad en vez de una caldera de gran capacidad, y ajustar la cantidad de calderas operando al mismo tiempo dependiendo de la carga;
• ajuste fino del tiempo de operación de la caldera en función del volumen de vapor requerido por los procesos de la planta.

Primero, examinemos qué tan eficiente es la caldera de su planta. Comience verificando la clasificación de la eficiencia de diseño de su caldera. Esto suele estar publicado en los catálogos u hojas de datos de seguridad del producto. Pero tenga en cuenta que esta clasificación describe la eficiencia de la caldera cuando es operada bajo condiciones ideales, y probablemente no sea un reflejo exacto de la eficiencia en la que está siendo operada la caldera en su planta. La clasificación de eficiencia de su caldera debe tomarse como un nivel ideal, y la planta debe funcionar de modo que la eficiencia operativa de su caldera sea lo más cercana posible a esta clasificación.

La eficiencia operativa de una caldera es una expresión del porcentaje de la energía térmica generada a partir de la energía térmica que se le suministra. Puede averiguarse utilizando la siguiente fórmula:

Esto puede ser reescrito más detalladamente como:

”Masa de vapor producido” se refiere a la masa neta del vapor producido por la caldera. Esto puede averiguarse midiendo el flujo de masa de vapor en la salida de la caldera, o restando la masa de purga (blowdown) de la caldera a la masa de agua de alimentación. Ya que la masa real de vapor generado varía según la cantidad requerida de vapor por la planta en un determinado momento, es importante medir la cantidad utilizada de vapor en cada hora, asegurándose de medir en los momentos donde la carga de vapor es mayor así como en momentos donde es menor. Estas mediciones le permitirán calcular y evaluar la tasa de eficiencia por hora de la caldera.

A comparación de la tasa de eficiencia diaria promedio de la caldera, la tasa de eficiencia por hora puede mostrar el efecto que tiene el cambio en la carga sobre la eficiencia de la caldera. Si hay grandes fluctuaciones en la eficiencia de la caldera en ciertos horarios del día, los gerentes de planta deberán considerar estrategias para aminorar esas fluctuaciones, tal como hacer cambios en los momentos y procesos de producción. De la misma forma, los trabajadores de la planta deberán también comparar las variaciones en la tasa del flujo de vapor en los meses de verano e invierno con la tasa anual promedio del flujo, y hacer cambios para mitigar las fluctuaciones donde sea posible.

Para asegurar una operación eficiente de la caldera, TLV recomienda lo siguiente:

1. Determinar un porcentaje estándar máximo de exceso de aire de combustión.
2. Determinar niveles mínimos apropiados de calidad y viscosidad del combustible para mejorar su eficiencia de combustión.
3. Medir y registrar regularmente el uso de combustible, la temperatura del gas de escape y el contenido del oxígeno residual, la presión de la caldera, la salida de vapor y los niveles del agua de purga de la caldera.
4. Determinar normas sobre la configuración de combustión, mantenimiento e inspección de la caldera y realizar regularmente la inspección y mantenimiento de ésta. Guardar registros de todas las inspecciones.
5. Examinar regularmente la calidad del agua de alimentación y asegurar que se ajuste a las normativas industriales locales.

Un alto porcentaje de exceso de aire de combustión llevará a un alto volumen de gas de escape. TLV recomienda que los usuarios administren las calderas para mantener el porcentaje de exceso de aire de combustión en alrededor de 10 a 30 % (110 a 130 % del aire estequiométrico requerido). Además, si el agua de alimentación de la caldera es de mala calidad, los niveles del agua de purga y remanente pueden aumentar, llevando a una caída en la eficiencia de la caldera. Las regulaciones locales sobre calidad del agua de alimentación normalmente especifican los niveles máximos de varios elementos, por lo tanto, remítase a las mismas cuando haga inspecciones.

También hay casos donde otras aplicaciones conectadas a la caldera son responsables de las pérdidas de energía. Por ejemplo, algunas grandes calderas están equipadas con un purgador de aire (desaireador) que rocía vapor sobre el agua de alimentación. A menudo, estos purgadores rocían más vapor del necesario sobre el agua de alimentación, resultando en pérdidas de energía.

La lista a continuación resume los pasos que las plantas pueden tomar para mejorar la eficiencia de sus calderas, y los ahorros energéticos que pueden esperarse llevando a cabo estos pasos. Tenga en cuenta que estas son cifras que representan los ahorros potenciales en una planta estándar y los ahorros reales diferirán según la variedad, la capacidad y la fuente de combustible de la caldera.

Se pueden lograr grandes ahorros de energía, especialmente, aumentando la temperatura del agua de alimentación y optimizando el porcentaje de exceso de aire de combustión. La caldera es la fuente de todo el vapor en la planta y es la principal consumidora de combustible, de modo que lo más importante es asegurar su funcionamiento de una forma energéticamente eficiente.