Calderas


BALANCE DE MASA Y ENERGIA
CALDERAS


Una caldera es una máquina o instalación, diseñada y construida para producir vapor de agua a elevada presión y temperatura, las hay, desde pequeñas instalaciones locales para la producción de vapor para cocción de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos sépticos de instrumentales y labores similares, con vapor de relativa baja temperatura ypresión, hasta enormes instalaciones industriales, utilizadas para la alimentación de turbinas de generación de electricidad, y otros procesos industriales donde se requiere vapor en grandes cantidades, a altísimas temperaturas y presiones.
La caldera de vapor mas elemental es la conocida olla a presión, tan común en nuestros hogares.
En esencia una caldera es un recipiente cerrado, llenoparcialmente de agua a la que se le aplica calor procedente de alguna fuente, tal como un combustible, rayos solares concentrados, electricidad etc. para hacerla hervir y producir vapores. Como estos vapores están confinados a un espacio cerrado, se incrementará la presión interior y con ello la temperatura de ebullición del agua según muestra el diagrama de fases, pudiéndose alcanzar finalmente muyelevados valores de presión y temperatura. Estos vapores se concentran en la parte superior del recipiente inicialmente vacío, conocido como domo, de donde se extrae vía conductos para ser utilizado en el proceso en cuestión.
Aunque el principio de trabajo es muy simple, las particularidades del proceso son complejas para un trabajo seguro y eficiente de la caldera, especialmente en las grandesinstalaciones industriales. 
Hay muchos tipos de calderas de acuerdo a las temperaturas y presiones finales, tipo de energía calorífica disponible y volumen de producción de vapor.
Cabe destacar además, que incluso, para las mismas condiciones generales, existen un gran número de diseños constructivos en cuanto al modo de intercambio de calor, la forma del quemado del combustible, forma dealimentación del agua y otros muchos factores, lo que hace el tema de las calderas, objeto de grandes tomos técnicos así como de constante desarrollo.
En la imagen de la izquierda se muestra un esquema de una caldera simple, que utiliza carbón como combustible.
Los gases muy calientes procedentes de un quemador de carbón, se conducen a través de múltiples tubos embebidos en el agua contenida en elcuerpo de la caldera, hasta una chimenea de salida al exterior. Estos tubos se conocen como tubos de fuego.
Durante el paso por los tubos, ceden el calor al agua circundante, calentándola y haciéndola hervir, los vapores resultantes, burbujean en el resto del agua para concentrarse en el domo de donde se extraen para el proceso.

CLASIFICACION DE LAS CALDERAS
1.3.1 Por la disposición de losfluidos

Pirotubulares: En este tipo de calderas los gases de combustión circulan por el interior de los tubos y manejan presiones de operación de 0-300 PSIG.
Ventajas:
Menor costo inicial debido a la simplicidad de su diseño.
Mayor flexibilidad de operación.
Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación.
Son pequeñas y eficientes.
Inconvenientes:
Mayor tiempo para subirpresión y entrar en funcionamiento.
No son empleables para altas presiones.

Acuatubulares: En este tipo de calderas el agua circula por el interior de los tubos y manejan presiones de operación de 0-2200 PSIG.
Ventajas:
Pueden ser puestas en marcha rápidamente y trabajan a 300 o mas psi.

Inconvenientes:
Mayor tamaño y peso, mayor costo.
Debe ser alimentada con agua de gran pureza.Por su configuración

Vertical
Horizontal
1.3.3 Por el mecanismo de transmisión de calor dominante
1.3.4 Por el combustible empleado
Convección
Radiación
Radiación y Convección
Combustibles sólidos
Combustibles líquidos
Combustibles gaseosos
Combustibles especiales (Licor negro, bagazo, etc.)
De recuperación de calor de gases
Mixtas

Elementos de caldera
Agua de...