La eficiencia de una caldera, es la relación entre el calor aprovechado por el fluido (Agua o Vapor) y el calor que suministra el combustible a éste en una hora.
La eficiencia de la caldera en su planta es determinada por dos factores:
- 1. Diseño de la caldera y limpieza de las superficies de calefacción
- 2. Diseño del quemador y habilidad de éste para ser ajustado y sostener la relación Aire – Combustible.
Diseño de la Caldera
El diseño de la caldera y la limpieza de las superficies de calefacción, tanto del lado de agua como en el lado de los gases, son los factores que permiten la transferencia del calor al agua. Un buen diseño y superficies limpias, representan máxima transferencia de calor y menos pérdidas por la chimenea. Diseños anticuados y hollín e incrustación en los tubos de la caldera, reducen la transferencia de calor, incrementan la temperatura de los gases en la chimenea y consecuentemente tendríamos baja eficiencia.
Diseño del Quemador
Todos los quemadores requieren un exceso de aire adicional a la cantidad de aire químicamente necesario para la combustión. Si se suministra una cantidad de aire insuficiente para la combustión, la flama humeará y cubrirá los tubos de hollín y cartón.
En caso contrario, si emplea grandes cantidades de exceso de aire, el aire innecesario es calentado y expulsado por la chimenea llevando consigo considerables cantidades de calor que es desperdiciado. Consecuentemente es importante en la eficiencia de operación la relación Aire – Combustible y deberá ser comprobada con un análisis de gases.
Diferentes Tipos de Eficiencia
Podemos hablar de tres tipos de eficiencia:
1. Eficiencia Total de la Caldera
2. Eficiencia térmica
3. Eficiencia de combustión
1.- Eficiencia Total de la Caldera
Este es un término general, y significa la eficiencia total, o sea, la eficiencia combustible a vapor.
La eficiencia total de una caldera es la relación entre el calor aprovechado por el fluido (Agua o Vapor) y el calor que suministra el combustible al mismo, en una hora.
Algebraicamente la eficiencia de una caldera o generador de vapor se puede expresar así:
n = Calor aprovechado = W (hf – hg)
Calor suministrado Pc x Cc
Donde: n = Eficiencia del generador de vapor
W = Peso del vapor producido por hora (Kg/hr-Lb/h.)
Hg = Entalpía del vapor a la salida (Kcal/Kg-BTU/Lb.)
hf = Entalpía del agua a la entrada (Kcal/Kg-BTU/Lb.)
Pc = Poder calorífico del combustible Kcal/Kg-BTU/Lb.)
Cc = Cantidad de combustible quemado x hora en peso. (Kg/hr-Lb/hr)
Esta expresión puede presentarse de la siguiente manera:
n = Calor suministrado – Calor perdido
Calor suministrado
n = Qs – Qp = 1 - Qp
Qs Qs
Donde: Qs = Calor suministrado
Qp = Calor perdido
2.- Eficiencia Térmica
Esta es la efectividad de la transmisión de calor en un cambiador de calor. Esta no toma en cuenta las pérdidas por radiación y convección (como por ejemplo: del cuerpo de una caldera, de la columna de agua, de la puerta trasera etc.) u otras pérdidas varias, tales como: la variación en el valor calorífico, precisión en la medida del combustible, vapor de agua, o peso de los accesorios.
Las pérdidas por radiación, convección y otras, pueden ser del 1% a 3% de la capacidad desarrollada por la caldera y su valor depende del tamaño de la caldera.
ESTIMACIÓN DE PERDIDAS DE CALOR POR RADIACIÓN, CONVECCIÓN Y OTRAS AL 100% DE CAPACIDAD
Tamaño de la Caldera CC % de Pérdidas
50 3,0
60 2,5
70 2,5
80 2,3
100 2,0
125 2,5
150 2,0
200 1,5
250 2,3
300 1,8
350 1,3
400 2,0
500 1,8
600 1,3
