Rendimiento

El rendimiento neto de una caldera se define como la relación entre la energía útil generada y la total suministrada:

En otras palabras, se trata de la relación entre la energía aportada al sistema por parte del combustible y la energía extraída del mismo en forma de vapor. La diferencia por tanto serán las todas las pérdidas presentes en el conjunto. Esta forma de definir el rendimiento es lo que se denomina método directo para el cálculo del rendimiento.

Otra forma de definir o calcular el rendimiento es mediante el método indirecto que define como rendimiento neto de la caldera al rendimiento teórico al 100% menos las pérdidas producidas a través de los gases de combustión (l_G), las pérdidas de energía hacia el aire circundante por radiación y convección (l_RC) y las pérdidas por inquemados gaseosos en el caso de calderas de combustibles sólidos (l_SF)

Esta ecuación para calcular la eficiencia corresponde a h_(N)B de la ecuación 8.6-7 N de la norma UNE-EN 12953 parte 11

Las pérdidas debidas a la combustión incompleta, como por ejemplo por monóxido de carbono (CO), son despreciables en condiciones normales (combustibles habituales y exceso de aire habitual)

Las debidas tratamiento de agua, pugas y pérdidas eléctricas no se tienen en cuenta según la norma UNE-EN 12953 parte 11

Por último, las pérdidas por retención de calor e inquemados deben ser tenidas en cuenta según artículo 8.5.5 de la norma UNE-EN 12953 parte 11

Pérdidas por radiación y convección

Las pérdidas por radiación y convección (qL)se localizan en la puerta delantera, especialmente en el intersticio entre el quemador y la cubierta; en la puerta trasera, a través del cajón de humos posterior y en la virola de la caldera a través del aislamiento.

Diagrama a título informativo no vinculante

Es posible minimizar las pérdidas mediante un adecuado diseño del equipo y del aislamiento del mismo. Las calderas SINCAL ofrecen unas pérdidas por radiación y convección muy bajas, permitiendo un rendimiento elevado del proceso de generación de vapor.

Las pérdidas por radiación y convección no pueden ser medidas y se utilizan valores empíricos.

Las pérdidas por radiación y convección se refieren a la potencia térmica máxima.

Pérdidas a través de los gases

En calderas de vapor y agua caliente, las perdidas principales se producen a través de los gases de combustión

Es posible cuantificar estas pérdidas a través de la siguiente ecuación:

Siendo:

• qA las pérdidas totales a través de los gases de combustión en porcentaje
• A2 factor específico del combustible
• B factor específico del combustible
• KK Variable que presenta qA como valor negativo si no se alcanza el punto de rocío. Necesario para mediciones en condiciones de condensación
• O₂ el contenido de oxígeno medido en los gases de combustión
• tA la temperatura de los gases de combustión
• tL la temperatura de referencia del aire de combustión (25ºC)

Si sólo es posible obtener mediante medición directa el contenido de dióxido de carbono, es posible obtener el contenido de oxígeno según la siguiente relación

Siendo:

• O₂ el contenido de oxígeno calculado
• CO₂ el contenido de dióxido de carbono medido en los gases de combustión
• CO₂max el contenido máximo de dióxido de carbono en función del combustible según la tabla a continuación

Para los combustibles sólidos, A2 y B son iguales a cero. La fórmula se simplifica utilizando el factor f para lo que se denomina como fórmula de Siegert:

Tabla para obtener valores de A2, B y f según combustibles