A geração de vapor nas caldeiras, é requisito fundamental para o funcionamento da grande maioria das indústrias, independente do ramo de atuação. Em todo processo industrial, as caldeiras fazem uso de uma grande quantidade de combustíveis e, por isso, representam grande parte dos gastos das indústrias. Sabe-se que a eficiência térmica em caldeiras nunca será de 100%.

Mesmo as melhores caldeiras chegam a uma eficiência máxima de 87%, com uma média que varia entre 65% a 75%. Isso significa que parte do dinheiro do empresário literalmente sai pela chaminé sem a geração de energia.

No entanto, o que definirá o quanto de “dinheiro será perdido pela chaminé” é a capacidade dos responsáveis pela indústria em buscar melhorias em pontos específicos que garantam a eficiência térmica em caldeiras.

Serão esses pontos que acompanharemos no post de hoje.

Temperatura dos gases x eficiência térmica em caldeiras

A temperatura dos gases que saem das caldeiras (gases de exaustão) representa o primeiro ponto que tem a capacidade de afetar diretamente a eficiência. Em razão disso, verificar a real temperatura dos gases antes de fazer um cálculo final de eficiência é fundamental. 

Uma forma para manipular um valor de eficiência, é promover a utilização de uma temperatura dos gases menor do que a real nos cálculos. Ou seja, quando formos analisar o cálculo de eficiência, devemos verificar a temperatura dos gases de exaustão.

A temperatura é real? Está próxima ou está menor do que a temperatura dos fluidos (água) no interior da caldeira?

Vale ressaltar que não existe um número padrão para a temperatura dos gases de exaustão. É sempre preciso calcular o balanço térmico de cada aplicação e suas respectivas variáveis para assim identificar a temperatura ideal em cada situação. Isso ajudará a garantir e medir uma boa eficiência térmica em caldeiras.

A observação da temperatura ambiente também é necessária

Assim como a temperatura dos gases de combustão, a temperatura ambiente também tem grande importância, já que pode se comportar como um verdadeiro “vilão” da eficiência.

Estudos indicam que variações de 5ºC na temperatura ambiente terão como consequência perda na eficiência de 1% ou até mais.

Assim, quando o cálculo de eficiência é analisado, é interessante que ele seja realizado tomando como base condições de temperatura do ambiente.

Não controlar o excesso de ar reduz a eficiência das caldeiras

Em qualquer caldeira, a combustão necessita de uma quantidade de ar estequiométrica conhecida como ar teórico. Porém, um percentual de excesso de ar é necessário para garantir que a combustão seja completa.

Vejamos o motivo: Na prática, não são todas as partículas de ar que se misturam com o combustível, pois o tempo de contato com o oxidante é reduzido e não é totalmente eficiente. Por isso que o excesso controlado de ar é importante.

Porém, mudanças sazonais na temperatura e na pressão barométrica são ocorrências que podem afetar o nível de excesso de ar, o que resulta em perda da eficiência térmica em caldeiras.

Grande excesso de ar será indesejável, visto que diminui a eficiência da chama e aumenta as perdas de calor, além de diminuir o comprimento da chama. Por outro lado, um baixo excesso de ar pode resultar na combustão incompleta e formação de mais CO, fuligem e mais fumaça, diminuindo a eficiência térmica em caldeira.

Em razão dessas ocorrências, controlar o teor de excesso de ar é fundamental. Devemos sempre buscar um equilíbrio entre o alto e o baixo excesso de ar. O valor ótimo dependerá da eficiência de combustão aceitável e dos limites da poluição impostos para NOx e CO, que aumentar a poluição e aumentam a combustão incompleta.

Especificação dos combustíveis: essenciais para maior eficiência

O tipo (especificação) de combustível utilizado representa um ponto que tem também grande efeito sobre a eficiência térmica em caldeira.

Para combustíveis gasosos, o maior teor de hidrogênio forma mais vapor de água durante a combustão. Este vapor de água usará energia assim que mudar de fase – a água que acaba de ser formada na combustão do hidrogênio, se evapora exigindo para isto seu calor de vaporização que é então lançado na chaminé.

Esta é a razão pelo qual o óleo combustível queima em um nível de eficiência maior do que o gás natural.

Os óleos combustíveis são hoje os principais produtos utilizados nos processos térmicos industriais. Já que apresentam características desejáveis como poder calorífico, volatilidade, calor latente, viscosidade e ponto de fulgor.

Para utilizar o óleo combustível, é necessário considerar qual o melhor tipo de óleo para determinada aplicação, garantindo a eficiência máxima da instalação.

Por fim, quando a biomassa for o combustível escolhido, é necessário avaliar muito bem a sua composição, devido as suas diversas formas físicas e sua umidade, visto que combustíveis com alto teor de umidade também afetam o desempenho e eficiência térmica das caldeiras.

Perdas com convecção e radiação reduzem a eficiência

O último ponto relaciona-se às perdas com a convecção e radiação, que representam uma parcela pequena das perdas, isso porque todas as caldeiras possuem isolamento para minimiza-las. Porém, o isolamento nunca chega a 100%.

Por isso, é fundamental a verificação do material usado no isolamento de cada estrutura, bem como a qualidade de sua instalação, buscando sempre a máxima eficiência na transferência de calor do combustível para o local onde este tipo de energia será utilizado no processo.

Todos os pontos apresentados têm relação direta com a eficiência térmica da caldeira. Por esta razão, esses pontos devem ser ponderados tanto na avaliação quanto nas correções necessárias.

Assim, na sua indústria você deve promover avaliações e manutenções constantemente, assim como escolher o melhor fornecedor para as suas caldeiras. Isso garantirá a máxima eficiência térmica em caldeiras e, consequentemente, da geração de vapor na indústria.

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