Calderas

1.-Calderas:

Una caldera es un intercambiador de calor en el que la energía se aporta generalmente por un proceso de combustión, o también por el calor contenido en un gas que circula a través de ella en ambos caso el calor aportado se transmite a un fluido, que se vaporiza y se transporta a un consumidor, en el que se cede esa energía. Se prescindirá de las calderas eléctricas, en las que la energía que aporta mediante medios eléctricos, debido a su baja incidencia actual en instalaciones de tipo industrial. Para facilitar la identificación de los diferentes tipos de calderas, se procederá a clasificarlas por sus características más peculiares.

2.-Descripción de los tipos de calderas:

-Clasificación de las calderas por su aplicación:

Teniendo en cuenta su aplicación, las calderas se clasifican en los siguientes grupos esenciales:

•Para usos domésticos

•Para generación de energía en plantas termoeléctricas

•Para plantas de cogeneración

•Para aplicaciones marinas en barcos

•Para generación de energía en plantas terrestres Sus características particulares en cada uno de estos grupos, son las siguientes:

Calderas para usos domésticos: Se utilizan para la calefacción doméstica, bien individual, o comunitaria de pequeño tamaño. Son de pequeñas potencias, y no se consideran dentro de la presente descripción.

Calderas para generación de energía para plantas termoeléctricas: Se utilizan para la evaporación de vapor sobrecalentado a altas presiones, como fluídomotriz de grupos turboalternadores, para generar energía eléctrica. Son de grandes potencias, y tampoco se van a considerar dentro del objetivo de la presente descripción.

Calderas para plantas de cogeneración: Utilizan los gases calientes del escape de turbinas de gas o de motores de explosión para que circulando a través de ellas, cedan su calor para generar un fluido térmico que se transporta hasta un consumidor, donde cede su energía, que como el caso anterior puede ser vapor sobre calentado. Son calderas llamadas de recuperación generalmente de grandes potencias.

Calderas para aplicaciones marinas en barcos: Se instalan en los barcos como generadores de su vapor motriz. La presente se ocupa solo de las calderas terrestres, pero es evidente, que las calderas marinas no difieren sensiblemente de las terrestres, si bien se instalan hoy día en barcos en muy pocas ocasiones.

Calderas para generación de energías en plantas industriales: Generan energía para consumo interior propio de una fábrica su instalación es estática y evidentemente terrestre y sus aplicaciones específicas son fundamentales, las siguientes:

-Generación de vapor, para aplicaciones directas en procesos de producción.

En algunas aplicaciones puntales, el vapor generado a alta presión es sobrecalentado y primeramente se utiliza para producir energía eléctrica propia accionando un grupo turboalternador y utilizando el vapor de contrapresión a su salida para las aplicaciones directas en los procesos de producción.

- Generación de agua sobrecalentada para calefacción industrial de sus propias naves y para aplicaciones directas en procesos de producción.

-Clasificación de las calderas por su diseño:

Teniendo en cuenta el diseño, las calderas para generación en plantas industriales, se clasifican en dos grandes grupos.

Pirotubulares, o de tubos de humos.

Se caracterizan porque la llama de la combustión se forma dentro de cada hogar cilíndrico de la caldera, pasando los humos generados por el interior de los tubos de los pasos siguientes (normalmente dos), para ser conducidos a la chimenea de evacuación. De ello, su otro nombre de calderas de tubos de humo. En estas calderas, tanto los hogares, como los tubos de humo, están en el interior de los virola, y completamente rodeados de agua. De ello, su otro nombre, poco usual, de calderas de hogar interior. Para generar vapor, se regula el nivel medio del agua en su interior, de forma que varíe dentro de una banda prevista, sirviendo su cámara superior de separador del vapor generado, desde donde sale al consumo por la tabuladora de salida. Para generar agua sobrecalentada, la caldera está completamente inundada, siendo iguales los conductos de entrada y salida de agua. Las calderas para generar fluido térmico, son similares a las de generación de agua sobrecalentada, pero más simples en su construcción. Tienen escasa demanda, por lo que se excluyen de la presente descripción. Para la selección de compra de las calderas pirotubulares, se deberá tener en cuenta el estricto cumplimiento de las siguientes características esenciales:

–Que los hogares interiores, en los que se forma la llama sean ondulados en toda su longitud. Esta ondulación refuerza de manera importante estos tubos de hogar, y permite su imprescindible dilatación, que es diferente que la del resto de la caldera.

–Que tenga tres pasos de humos, el primero a través de los hogares, y los restantes a través de los tubos de humo (Fig. 5).Las calderas que se fabrican con dos pasos, el del hogar y, solamente uno, a través de los tubos de humo, tienen el rendimiento más bajo, y envejecen más rápido por estar sometidas a una mayor carga térmica.

–Que tengan dos hogares (un quemador en cada hogar) a partir de una determinada potencia, normalmente, de 20t/h de vapor en adelante, para no producir cargas térmicas elevadas, que originen un envejecimiento prematuro de la caldera (Fig. 5).

–Que no tengan cierres de estanqueidad de gran tamaño en la cámara de agua, ya que provocan frecuentes fugas, difíciles de reparar, y de mantenimiento muy complicado.

Acuotubulares, o de tubos de agua.

Se caracterizan porque la llama de los quemadores se forma dentro de un recinto formado por paredes tubulares en todo su entorno, que configuran la llamada cámara de combustión, pasando los humos generados por el interior de los pasos siguientes, cuyos sucesivos recintos están también formados por paredes tubulares en su mayoría. La cualidad que diferencia a estas calderas es, que todos los tubos que integran su cuerpo, están llenos de agua o, al menos, llenos de mezcla agua-vapor en los tubos hervidores, en los que se transforma parte de agua en vapor cuando generan vapor como fluido final de consumo. Estas calderas pueden generar indistintamente, vapor o agua sobrecalentada (Fig. 6 y 7)

Cuando se destinan a la generación de vapor

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