calderas

1. INTRODUCCIÓN

El vapor es usado extensamente en el sector industrial y comercial, principalmente en el calentamiento de procesos, en la generación de potencia y en la calefacción de espacios. El vapor se obtiene a partir del agua, la cual está disponible y es barata; es limpio, inodoro, insípido y estéril; es de fácil distribución y control; cuando se condensa, da un calor a temperaturaconstante; tiene un alto contenido energético; puede usarse para generar potencia y proporcionar calefacción. El vapor se puede producir en cualquiera de las tres condiciones siguientes: Vapor húmedo, Vapor saturado seco, Vapor recalentado. En el presente artículo se va a tratar el funcionamiento de las calderas más representativas en el medio industrial entre las que se encuentran las pirotubularesy las acuotubulares. También se describen los principales sistemas de control que deben tener los generadores de vapor.


2. CALDERA

Una caldera o generador de vapor es una máquina térmica que produce vapor a una presión mayor que la atmosférica. A la máquina le entra una energía (aire –combustible) la cual se transfiere a una sustancia de trabajo (frecuentemente agua)efectuándose el procesode evaporación, cuyo mecanismo de transferencia de calor depende del tipo de Caldera. Las calderas de vapor, constan básicamente de 2 partes principales:

2.1 Cámara de agua.

Es el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera, el nivel de agua se fija en su fabricación, de tal manera que sobrepase en unos 15 cm por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores. Según la razónque existe entre la capacidad de la cámara de agua y la superficie de calefacción, se distinguen calderas de gran volumen, mediano y pequeño volumen de agua.

2.2 Cámara de vapor.

Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, el cual debe ser separado del agua en suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, demanera que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.


3. CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

Por la disposición de los fluidos, las calderas se clasifican generalmente, como calderas de tubos de humo (pirotubulares) o de tubos de agua (acuotubulares).

3.1 Calderas Pirotubulares

En esta caldera la llama y los productos de la combustión pasan a través de los tubosy el agua caliente rodea el hogar interno y los bancos de tubos. Manejan presiones de operación de 0-20 bares (0-300 PSIG). (ROSALER, 2002). Figura1.

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.

Desventajas:

Mayor tiempo para subir presión y entraren funcionamiento, no se deben usar para altas presiones.


Figura 1. Caldera pirotubular. Adaptado de (KOHAN, 2000)

Las calderas pirotubulares o de depósito como también se llaman, generalmente sonde forma cilíndrica y tienen una cámara de combustión con una relación mínima entre la longitud y el diámetro de 3:1 (SAXON, 2006). Según Kohan, las calderas pirotubulares son las más utilizadasen el calentamiento de procesos y en aplicaciones industriales y comerciales. (KOHAN, 2000) Estas calderas se pueden subdividir en: de un solo paso o de múltiples pasos.

3.1.1 Calderas pirotubulares de un paso.

Estas calderas tienen un conjunto de tubos de humo que las atraviesan desde el principio hasta el final, con los quemadores al principio y la chimenea al final de estos, Figura 2, lostubos pueden ser colocados en la cámara de la caldera en forma vertical u horizontal. Los quemadores van montados dentro de cada tubo y normalmente en las calderas horizontales el tiro es forzado y en las verticales el tiro es natural. Estas calderas son diseñadas para quemadores de gas y tienen una producción de vapor de 36 Kg/h hasta 360 Kg/h. Las calderas verticales son comúnmente usadas...