INSTRUMENTOS DE MEDIDA EN LAS AUDITORÍAS ENERGÉTICAS (2ª Parte)

En la primera parte de este artículo nos centramos en los equipos fundamentales relacionados con las mediciones eléctricas y de iluminación. En esta segunda parte hablaremos de aquellos instrumentos de medida relacionados con las instalaciones térmicas.

INSTRUMENTOS DE MEDIDA EQUIPOS TÉRMICOS

Analizador de Gases de la Combustión

Estos equipos se utilizan, principalmente, para tomar muestras de los gases que proceden de la combustión de una caldera, y que se evacuan a través de la chimenea. La medida se realiza a través de un orificio practicado en la chimenea, y que, en principio, todas las salas de calderas debe disponer de él. 

La pantalla con que viene equipado el analizador de combustion, e incluso su impresora, aportarán, como mínimo, los siguientes datos (función de cada producto comercial): 

CO2: % en volumen;  O2 : % en volumen;  CO: partes por millón, ppm. (p.ej. 2.000 ppm = 0,2%);  Exceso de aire Rendimiento de la combustión: %, tiro en mbar, temperatura ambiente y temperatura de humos en ºC. Como veis, son datos muy importantes a la hora de conocer cómo está funcionando nuestra caldera y qué rendimiento tiene.

A continuación, mostramos un ejemplo de una medición realizada en una caldera y los diferentes valores que se aportan:

Vamos a interpretar los valores y datos que aparecen en el ticket:

Tipo de Combustible:

Previamente a realizar la medición, se ha de fijar el tipo de combustible que utiliza la caldera. En este caso es gasóleo de calefacción

El porcentaje de CO2 está inversamente relacionado con la cantidad de oxígeno. La caldera necesita un porcentaje adecuado de oxígeno para realizar la combustión correctamente. Con un porcentaje de Oxigeno muy alto el porcentaje de CO2 bajaría, lo que nos indicaría combustión inadecuada.

Porcentaje de dióxido de carbono (CO2) con valores recomendados de 8 a 11% para gas natural y 11 a 14% para el gasóleo.

En este caso, tenemos 11,3% de CO2 para el gasóleo, con lo que el valor obtenido estaría dentro de los márgenes indicados.

Monóxido de carbono (CO) corregido en ppm (partes por millón)

El monóxido de carbono es un gas venenoso al respirar, incoloro, inodoro y origina de una combustión incompleta. En una concentración demasiado elevada, no permite que la sangre absorba oxigeno. Si por ejemplo, el aire de una habitación contiene 700 ppm CO, una persona respirando durante 3 horas puede morir. El valor límite de monóxido diluido es de 500 ppm.

Valores superiores a 1.000 ppm implicarían el precintar la caldera por seguridad.

Por lo tanto, es un dato muy importante relacionado con la seguridad de las personas, ya que estamos hablando de Monóxido de Carbono no diluido en los productos de la combustión, que como sabemos, en cantidades elevadas puede provocar mareos e incluso la muerte.Si nos fijamos, el valor de nuestro ejemplo es de 30 ppm. Es un valor correcto

Oxígeno (O2) diluido en %

Parte del oxígeno disuelto en el aire se combina con el hidrógeno del combustible formando agua. Dependiendo de la temperatura de los gases de la combustión el agua se convierte en vapor o en condensados. El oxígeno restante, sirve para medir el rendimiento de la combustión, las pérdidas por chimenea y el contenido de dióxido de carbono (CO2)

En las calderas de gasóil el contenido de O2 debe estar entre el 2-5 % para una correcta combustión.

En las calderas de gas el contenido de O2 debe estar entre el 2-6% para una correcta combustión.

En nuestro ejemplo, tenemos un contenido de O2 del 5,1% para gasóleo, considerándolo correcto.

Índice de exceso de aire (λ)

El índice de exceso de aire, es un ratio que relaciona el aire de la combustión con el teóricamente necesario.

Un exceso de aire es necesario para que se produzca una correcta combustión, pero con valores elevados el rendimiento disminuye.

Para combustibles gaseosos tomaremos unos valores de referencia comprendidos entre el 1,1 y 1,15.

Para combustibles líquidos, los valores de referencia para el índice de aire serán del 1,15 a 1,30

En nuestro ejemplo, el índice de exceso de aire es 1,23, adecuado para la combustión del gasóleo C.

Tiro de la chimenea en mbar

El tiro de la chimenea es el diferencial de presión originado por la diferencia de densidades entre el gas de la chimenea y el aire exterior. Debido a que la densidad de los gases residuales calientes es menor que la del aire frío externo, en la chimenea se crea un vacío parcial. Este tiro succiona el aire de la combustión y supera cualquier resistencia de la caldera o del tubo de gas. En calderas presurizadas, el ratio de presión en la chimenea puede despreciarse ya que en este caso el tiro forzado crea la presión necesaria para eliminar los gases residuales.

En calderas atmosféricas, el tiro suele estar entre -0,03 y -0,10 hPa y en calderas estancas entre 0,12 y 0,20 hPa.

En nuestro ejemplo tenemos un valor de -0,20 mbar (-0,20 hPa).

CO en el ambiente

Para medir el monóxido de carbono en el ambiente, realizaremos la medición con el equipo a la altura de nuestra nariz, con la caldera a pleno rendimiento y durante un período aproximado de 5 minutos. Si se supera el valor de 50 ppm, existe algún revoco en la caldera, con el peligro que ello conlleva para la seguridad de las personas.  En nuestro ejemplo, 2 ppm es un valor adecuado no peligroso.

Rendimiento de la combustión (η)

Éste es el dato más importante que nos aporta el analizador desde el punto de vista de la eficiencia energética. Cuanto mejor rendimiento tenga la caldera, mejor es la eficiencia de ese equipo, y el consumo energético se verá reducido.

Como sabemos, el rendimiento de un equipo, es la relación entre la energía útil que suministra y la energía total absorbida. Siempre será menor que la unidad, salvo en calderas de condensación, y se expresa en tanto por ciento. Por lo tanto, el rendimiento nos aporta una idea de cuanto de eficiente es equipo o máquina sobre la que estamos realizando la medición.

En calderas muy antiguas o mal conservadas, el rendimiento será inferior al 85%.

En calderas convencionales bien conservadas y mantenidas estará en torno al 90%.

En calderas de baja temperatura en torno al 95%.

En calderas de condensación sobre un 97%, superando el 100% aprovechando todo su potencial y en base al poder calorífico inferior del combustible.

En el caso del ejemplo es del 89,4%. Podemos considerar que es un rendimiento aceptable si se trata de una caldera convencional.

Temperaturas de humos (ºC)

La temperatura de los humos, depende de la tecnología de la caldera:

En nuestro caso, la caldera presenta una temperatura de humos de 167ºC lo que nos podría indicar que es una caldera convencional atmosférica.

Pérdidas de los gases de combustión (qA)

Las pérdidas en los gases de combustión son la diferencia entre el contenido calorífico de los gases de combustión y el contenido calorífico del aire de la combustión con relación al poder calorífico neto del combustible.

Por lo tanto, podemos decir que es una medida del contenido calorífico de los gases de la combustión evacuados a través de la chimenea. Cuanto mayor es este valor, más bajo es el rendimiento de la caldera

En nuestro caso el valor de qA es del 10,6%.

Imaginemos que el consumo de gasóleo anual fuera de 15.000 litros año.

Basándose en el porcentaje de qA las pérdidas de energía corresponden a 1.590 litros de gasóleo.

¿Mejora del rendimiento o cambio de caldera?

La Normativa Española a través de Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, establece el mantenimiento necesario para las calderas. Una caldera mal mantenida, aportará unos valores de rendimiento bajos, consumiendo mucho más combustible. Por lo tanto, es esencial efectuar todas las labores de mantenimiento indicadas en la instrucción IT 3.

En el caso de que la caldera sea muy antigua y su rendimiento sea muy bajo (inferior a un 80-85%), podremos plantearnos la sustitución por una caldera eficiente, ya sea de baja temperatura o de condensación, obteniendo ahorros energéticos inmediatos y plazos de amortización de 8-9 años. Este plazo de amortización, se podrá reducir considerablemente si aprovechamos las ayudas y subvenciones que periódicamente ofertan las comunidades autónomas o el gobierno central  en el caso de España.