Calderas de Vapor

Calderas de Vapor

Una de las maquinas industriales más importantes que encontraremos son las Calderas; y definiremos caldera como una maquina que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.

Podemos definir una caldera como todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Debido a las amplias aplicaciones industriales que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

• En Hospitales, donde es común encontrar calderas, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos y de igual forma en los Hoteles para las lavanderías (planchas de formas y de rodillo y secadoras de ropa), y en la cocina en las marmitas, cocedoras de alimento y hornos de cocción a vapor y para calentar el agua de duchas y bañeras.
• En los Ingenios azucareros de usan las Calderas de vapor para cocer el jugo extraído de la caña y procesar el mismo.
• En las centrales eléctricas las calderas producen vapor para mover turbinas y generar electricidad.

Las Calderas se dividen en dos grandes grupos importantes a saber:

• Calderas de Tubos de Humo o Pirotubulares, en las cuales los gases producto de la combustión en el hogar, circulan por dentro de los tubos.
• Calderas de Tubos de Agua o Acuotubulares, en las que el fluidos que circula dentro de los tubos.

1.- Calderas de Tubos de Humo.

Las Calderas de Tubos de Humo pueden se:

• Estacionarias, Locomoviles, Portátiles o Marinas, según sea su aplicación.
• Horizontales o Verticales, de acuerdo con la posición del eje colector.
• De Uno, Dos o más pasos, de acuerdo con el número de grupos de tubos en paralelo que estén en serie.
• De Hogar exterior, interior o debajo de la Caldera, según la posición relativa del horno o Hogar.

Las Calderas de tubos de Humo verticales pueden ser: a) de Tope Seco o b) de Tope Húmedo o sumergido.

Las Calderas de tubos de Humo Horizontales pueden ser: a) Marina de respaldo Seco. b) Marina de respaldo Húmedo y c) Tubular de retorno Horizontal.

1.1 Calderas de Tubos Verticales.

La Caldera vertical de tubos de humo, espejo superior o tope seco y de Hogar interior, esta constituida por un cuerpo cilíndrico vertical con dos espejos transversales a los que están conectados sierto numero de tubos de humo de pequeño diámetro. El calor del fuego del hogar pasa al agua de la caldera a través de las placas del hogar. Los gases calientes suben por el interior de los tubos de humo hacia la chimenea, cediendo parte de su calor al metal de los tubos, los que a su vez los transmiten al agua que los rodea.

El nivel del agua llega aproximadamente a una altura igual a las dos terceras partes de la longitud de los tubos sobre el espejo inferior o cielo del Hogar; por esta razón se dice que la parte superior de los tubos es seca, es decir, existe vapor en un lado y gases calientes por el otro.

De hecho que el tercio superior de los tubos sea seco hace que estos se sobrecalienten y den un ligero sobrecalentamiento al vapor.

Las calderas de tubos de humo de espejo superior o tope húmedo o sumergido es casi en todos sus aspectos, similar a la anterior; únicamente varía en que al espejo superior esta remachada una placa cónica. Esta construcción permite que el nivel del agua quede arriba del espejo superior y, por lo tanto, los tubos en toda su longitud se encuentran abajo del nivel del agua.

Ventajas de las Calderas Verticales de Tubos de Humo

1. Compactas y portátiles.
2. Bajo costo inicial.
3. Requiere muy pequeño espacio en el piso en la sala de máquinas
4. No requiere cimentación especial
5. Fácil y rápida instalación

Desventajas

1. No es fácil el acceso a su interior para limpieza, reparación o inspección.
2. Pequeña capacidad para agua, dificultando conservar una presión constante del vapor bajo variaciones de la demanda.
3. Debido al pequeño espacio del vapor, la caldera está expuesta a que se forme espuma cuando la demanda es grande.
4. Baja eficiencia en los tipos pequeños. Los gases calientes hacen un recorrido muy corto en su paso hacia la chimenea y ceden muy poco calor al agua.

1.2 Calderas de Tubos Horizontales

Son las más comunes, y también son llamadas de tipo Paquete, ya que es una unidad generadora de vapor completa.
Viene con el equipo de encendido, los ventiladores de tiro, la bomba de alimentación y los controles automáticos todos montados en una sola base. Tal unidad puede embarcarse completamente armada y puede instalarse con un mínimo de trabajo de construcción y montaje. Puesto que el generador de vapor esta diseñado como una unidad, se deben coordinar diversos elementos para producir los resultados deseados y el trabajo entero es una sola responsabilidad. Las características comunes de las unidades paquete son:

1. Un solo Horno, normalmente sin corrugaciones
2. Un respaldo seco
3. Un sistema de pasos múltiples por medio de pantallas (espejos) para dirigir los gases hacia atrás o hacia adelante a través de la caldera

2. Calderas de tubos de Agua

Consisten en uno o más colectores cilíndricos colocados verticalmente, colineales sus ejes y conectados por un gran numero de tubos de agua verticales. Las calderas se encuentran cubiertas por paredes de tabiques o ladrillos refractarios y sostenidas por ménsulas fijadas al colector interior y descasando en bases de acero o concreto.

Esta construcción permite que la caldera se expanda y contraiga libremente sin grandes perturbaciones en la base. Una mampara refractaria vertical esta colocada en el centro del conjunto de tubos y desvía los productos de la combustión del hogar hacia arriba por el grupo frontal de tubos y luego hacia abajo por el grupo posterior de tubos. La circulación de agua es en el mismo sentido, hacia arriba por los tubos del frente y hacia abajo por los tubos de atrás.