Una caldera es un equipo de generación de calor (en general un recipiente metálico cerrado) que utiliza la energía de un combustible (gas, biomasa, diésel, etc.) para transferirla a un fluido caloportador como agua, mediante sus circuitos internos, el cual es utilizado en procesos directos, o bien a través de una segunda transferencia, para conferir energía a otros medios, como por ejemplo el aire, a través de equipos radiadores terminales en procesos de calefacción.

Existen las calderas acuatubulares, en que el fluido caloportador se desplaza a través de un circuito interno de ductos mientras se va calentando; y las pirotubulares, donde el fluido está en el recipiente mientras que los humos de la combustión pasan por una red de tubos que calientan dicho fluido. Las aplicaciones o usos de las calderas son muy amplios y abarcan diversos sectores, desde el industrial hasta el residencial. También las calderas varían en tamaños, potencias y tipos de tecnología. Su uso puede destinarse a la esterilización de instrumental médico, el calentamiento de combustibles pesados para mejorar su fluidez, la distribución y almacenaje de aceites pesados, en el sector agroalimentario, lavanderías, textilerías, calefacción de procesos o ambientes, y procesos donde se requiera el uso de calor.

El uso de calderas y de procesos de aprovechamiento de calor, agua caliente o vapor es una actividad fundamental en diversos sectores de la industria y de la sociedad, y requiere de una atenc ión especial al iniciar un análisis de los consumos energéticos en cada una de estas actividades. Desde el punto de vista de la EE, es clave entender que las calderas son equipos que pertenecen a una línea de proceso (generación-caldera-, sistema de distribución, equipos terminales y mecanismos de control), para generar agua caliente o vapor, por lo que su funcionamiento depende de la demanda que esta tenga y, por ende, el análisis debe realizarse desde un punto de vista integral.

Cuando se produce una desvinculación entre la demanda de calor y la capacidad de generación de la caldera (por diferencias entre el diseño original y la operación actual de la planta, aumento de la demanda, cambio en el tipo de generación o en los parámetros de operación del proceso y modificaciones al sistema de distribución, entre otros) surgen las primeras oportunidades de hacer EE, surgiendo las primeras preguntas: ¿Es la demanda actual acorde al diseño original pensado para la operación de la caldera? ¿Es posible ajustar esa demanda? ¿Es capaz la caldera de ajustarse a esos nuevos parámetros? El no responder estas preguntas redunda en la inminente baja en el rendimiento de la caldera y del proceso completo.

Aun cuando las calderas pertenecen a procesos únicos que requieren un análisis integral y caso a caso, es posible:

• Realizar un ajuste en la combustión: A través del cálculo del rendimiento de la misma, con ayuda de instrumentos de medición, se puede ajustar la combustión para mejorar el rendimiento. Las opciones cuando los parámetros no son los correctos pueden ser: ajuste manual, sustitución del quemador (existen en el mercado los quemadores modulantes que incluyen ajustes respecto a la temperatura ambiental, en el caso de requerimientos de calefacción) o bien instalar microprocesadores de combustión para el control de O2, O2+CO u O2+CO+ Opacidad.

• Aprovechar el calor residual de los humos de la caldera: Ello se puede realizar mediante economizadores para el precalentamiento del agua que ingresa a la caldera, o para precalentar el aire para el proceso de combustión (este último solo se recomienda en última instancia, cuando no se puedan usar los humos para precalentar otros fluidos, por el bajo coeficiente de transmisión de calor entre los gases y el aire).

• Recuperación de calor en las purgas en caso de calderas de vapor: Debido a que se puede recuperar el agua evacuada en las purgas a través de “estanques de flasheo”, principalmente recuperando la entalpía del vapor que se expande en dichos estanques para la entrega de calor.

• Aislación del circuito primario de la caldera: Dado que la aislación reduce las pérdidas de calor en el proceso, sin embargo, la extensión o falta de acceso a ciertos ramales del sistema de distribución obliga a pensar en la aislación de los circuitos primarios hasta donde sea posible, sin olvidar válvulas y singularidades.

• Eliminación de fugas de vapor: Puesto que ello redunda en una disminución de la demanda hacia nuestra caldera. Otro aspecto importante, en cuanto a pérdidas de calor, es el poco mantenimiento de los purgadores.

• Aprovechamiento del condensado de alta presión: Consiste en la expansión del condensado para producir vapor a una presión inferior, pero que sirva para un proceso productivo.

• Recuperación de calor de condensados: El cual puede ser aprovechado para producir vapor a presiones menores o bien para el precalentamiento del agua que ingresa a la caldera con la mejora en su rendimiento y reducción del combustible a utilizar. Esto se puede realizar mediante estanques atmosféricos por medio de intercambiadores de placa; estanques presurizados y bomba de alimentación a la caldera que permita trabajar a una presión intermedia entre la presión de utilización y la atmosférica; estanque de expansión flash produciendo vapor a baja presión que se utiliza para proceso; mientras que el condensado resultante se introduce a la caldera a esa presión mediante una bomba de alimentación; y a través de una unidad de recuperación de condensados formada por un circuito independiente de recirculación, compresor, refrigerador de ajuste y eliminador de aire para tomar el condensado de la propia línea de condensados y enviarlo a la caldera.

• Cambios tecnológicos : Debido a que existen otras opciones, como variadores de frecuencia para los ventiladores del quemador y las bombas de agua de alimentación, y calderas de condensación para sustitución en procesos que requieran bajas temperaturas.

• Aprovechamiento de energía solar: Para complementar el funcionamiento de la caldera, o bien otras fuentes de ERNC.

En nuestros hogares también tenemos equipos de generación de calor. Aunque no es tan común, en viviendas de metraje importante el uso de calderas para calefacción representa un alto consumo, por lo que es bueno seguir ciertos consejos que nos permitan mejorar la eficiencia energética y disminuir los costos durante el invierno. Estos tienen que ver con asegurar una revisión y mantención del sistema antes de iniciar el período de calefacción y chequear que la vivienda sea capaz de almacenar de manera eficiente el calor que le entregamos, asegurando una buena aislación en ventanas y puertas, y “aislando” a través de cortinas o separadores los espacios que efectivamente utilizamos de aquellos grandes espacios de la casa que evidentemente cuesta más calefaccionar. Por otra parte, existe un uso en el hogar que en términos generales representa cerca del 33,2% del consumo de la energía residencial del país, que es el calentamiento de agua sanitaria. Es por esto que nuestro cálefont constituye un elemento de suma importancia a la hora de reducir el consumo de energía. Y aquí también valen los consejos indicados anteriormente: análisis del proceso de manera integral.

En este sentido una de las recomendaciones básicas es considerar cuál es la temperatura adecuada para la actividad que se está realizando (lavado de vajilla, ducha, lavado de ropa, etc.), analizando incluso si es necesario el uso de agua caliente en ciertas épocas del año y, posteriormente, ajustar la potencia del mismo a través de la perilla, para evitar regular la temperatura con el uso de agua fría, que suele ser lo más fácil, pero lo menos eficiente. Además de esta recomendación, se pueden agregar el hacer una limpieza permanente de este equipo, evitar que esté encendido innecesariamente con llama piloto (aunque esta se considera una medida de ahorro directo más que de eficiencia del sistema) o, en el caso de que se tenga disponible los recursos, comprar calefones con mejor tecnología y finalmente contribuir con aporte de ERNC.

Cabe recalcar que una mejora de la eficiencia de nuestras calderas o equipos de generación de calor parte siempre por un análisis del proceso a todo nivel, desde el uso de la ducha hasta un proceso de uso de vapor en una línea industrial, lo que implica partir por el análisis del uso efectivo de la energía, pasando por nuestro sistema de distribución y, finalmente, en nuestro equipo de generación.