Ao buscar a redução de consumo de vapor em uma planta industrial, dois dos primeiros pontos que devem ser verificados são: 1) a eficiência operacional projetada da caldeira, e 2) a eficiência real apresentada em sua operação.

A eficiência operacional de uma caldeira é determinada pelos seus recursos tecnológicos, de forma que, antes de tudo, é importante instalar uma caldeira altamente eficiente. Porém, mesmo que uma caldeira altamente eficiente esteja instalada, isso não levará a economias de energia se essa não operar com eficiência energética. Os métodos para melhorar a eficiência operacional real da caldeira incluem, por exemplo:

• Limitar o numero de caldeiras instalando multiplas caldeiras pequenas;
• efetuar um ajuste fino do tempo de operação da caldeira com base no vapor requerido pelos processos da planta industrial.

Primeiro, vamos examinar qual a eficiência da caldeira em sua planta industrial. Comece verificando a classificação nominal de eficiência da caldeira. Isso normalmente é encontrado nos catálogos do produto e/ou em folhas de dados de segurança. Porém, tenha em mente que essa classificação nominal descreve a eficiência da caldeira ao operar sob condições ideais, podendo não refletir com precisão a eficiência de operação da caldeira em campo. A classificação nominal de eficiência da caldeira deve ser considerada como sendo um nível ideal, e as plantas industriais devem trabalhar para tornar a eficiência operacional de sua caldeira tão próxima quanto o possível dessa classificação nominal.

A eficiência operacional de uma caldeira é uma expressão da porcentagem de energia térmica gerada a partir da energia calorifica utilizada. Essa pode ser determinada por meio da seguinte fórmula:

Isso pode ser reescrito em mais detalhes como:

”Massa de vapor produzida” refere-se à massa líquida de vapor produzida pela caldeira. Isso pode ser determinado por meio da medição do fluxo da massa de vapor na saída da caldeira ou de se subtrair a massa da descarga de fundo da caldeira da massa da água de alimentação. Uma vez que a massa real de vapor gerada varia com base na quantidade de vapor requerida pela planta industrial em um determinado momento, é importante medir a quantidade de vapor utilizada a cada hora, certificando-se de medir em momentos nos quais a carga de vapor é a mais pesada, bem como em momentos quando é a mais leve. Essas medições permitirão calcular e avaliar a taxa de eficiência horária da caldeira.

Quando comparadas às taxas médias de eficiência diária da caldeira, as taxas de eficiência horárias podem elucidar o efeito em que a mudança na carga se apresenta sobre a eficiência da caldeira. Se houver grandes flutuações na eficiência da caldeira em determinadas horas do dia, os gestores de plantas industriais devem levar em conta estratégias para aliviar essas flutuações, como efetuar mudanças nas ocasiões e processos de produção. Da mesma forma, trabalhadores da planta industrial também devem comparar variações na taxa de fluxo de vapor nos meses de verão e inverno vs. a taxa de fluxo média anual e efetuar mudanças para aliviar flutuações onde possível.

Para garantir que a caldeira opera de forma eficiente, a TLV recomenda que se faça o seguinte:

1. Definir uma porcentagem padrão máxima de excesso de ar de combustão.
2. Definir níveis mínimos apropriados de qualidade e viscosidade do combustível para melhorar a eficiência da combustão do combustível.
3. Medir e registrar regularmente a utilização de combustível, temperatura e conteúdo de oxigênio residual do gás de exaustão, pressão da caldeira, saída de vapor e níveis de água descarga de fundo da caldeira.
4. Definir padrões relativos às configurações de combustão, manutenção e inspeção da caldeira, e regularmente inspecionar e efetuar a manutenção da caldeira. Manter registros de todas as inspeções.
5. Examine regularmente a qualidade da água de alimentação e assegurar que está em conformidade com os padrões exigidos.

Uma alta porcentagem de excesso de ar de combustão levará a um alto volume de gás de exaustão. A TLV recomenda que os usuários administrem as caldeiras para manter a porcentagem de excesso de ar de combustão em torno de 10-30% (110-130% do ar estequiométrico requerido). Além disso, se a qualidade da água de alimentação da caldeira for baixa, os níveis de água de descarga de fundo e de arrasto podem aumentar, levando a uma queda na eficiência da caldeira. As normas locais de qualidade da água de alimentação normalmente especificam níveis máximos de diversos elementos, então consulte-as ao executar inspeções.

Também há casos onde outras aplicações relacionadas à caldeira são responsáveis por perdas de energia. Por exemplo, algumas caldeiras grandes estão equipadas com um desaerador que injeta vapor na água de alimentação da caldeira. Desaeradores frequentemente podem injetar mais vapor do que o necessário na água de alimentação, resultando em perdas de energia.

A lista a seguir resume os passos que as plantas industriais podem adotar para melhorar a eficiência de suas caldeiras e as economias de energia que podem ser esperadas devido a execução desses passos. Observe que esses são números que representam economias em potencial em uma planta industrial padrão, e que as economias reais irão diferir conforme a variedade, capacidade e fonte de combustível da caldeira.

Em especial, aumentar a temperatura da água de alimentação e otimizar a porcentagem de ar de combustão em excesso podem acarretar grandes economias de energia. A caldeira é a fonte de todo o vapor na planta industrial e a principal consumidora de combustível, de forma que é da maior importância garantir que opere com eficiência energética.