TIPOS DE CALDERAS INDUSTRIALES

Las calderas, en sus vertientes de vapor y agua caliente, están ampliamente extendidas tanto para uso industrial como no industrial, encontrándose en cometidos tales como, generación de electricidad, procesos químicos, calefacción, agua caliente sanitaria, etc. Estos ejemplos muestran la complejidad que puede tener una caldera y que haría muy extenso la descripción de los elementos que se integran en ellas. Por ello, para el lector interesado en el conocimiento, no ya de sus elementos, si no del léxico empleado en calderas, le remitimos a la Norma UNE 9001, donde encontrara una terminología suficientemente amplia. Así mismo, para garantizar su seguridad, el Reglamento  de Aparatos a Presión, establece unas prescripciones específicas algunas de las cuales se recogen en los siguientes puntos.  

PRINCIPALES TIPOS DE CALDERAS Aunque existen numerosos diseños y patentes de fabricación de calderas, cada una de las Cuales puede tener características propias, las calderas se pueden clasificar en dos grandes Grupos; calderas piro tubulares y acuatubulares, algunas de cuyas características se indican a continuación.

CALDERAS PIROTUBULARES

Se denominan piro tubulares por ser los gases calientes procedentes de la combustión de un Combustible, los que circulan por el interior de tubos cuyo exterior esta bañado por el agua de la caldera. El combustible se quema en un hogar, en donde tiene lugar la transmisión de calor por radiación, y los gases resultantes, se les hace circular a través de los tubos que constituyen el haz tubular de la caldera, y donde tiene lugar el intercambio de calor por conducción y convección. Según sea una o varias las veces que los gases pasan a través del haz tubular, se tienen las calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos, en cada uno de ellos, los humos solo atraviesan un determinado número de tubos, cosa que se logra mediante las denominadas cámaras de humos. Una vez realizado el intercambio térmico, los humos son expulsados al exterior a través de la chimenea.

CALDERAS ACUOTUBULARES.

En estas calderas, al contrario de lo que ocurre en las pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos que conforman un circuito cerrado a través del calderín o calderines que constituye la superficie de intercambio de calor de la caldera. Adicionalmente, pueden estar dotadas de otros elementos de intercambio de calor, como pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador, etc. Estas calderas, constan de un hogar configurado por tubos de agua, tubos y refractario, o Solamente refractario, en el cual se produce la combustión del combustible y constituyendo la zona de radiación de la caldera. Desde dicho hogar, los gases calientes resultantes de la combustión son conducidos a través Del circuito de la caldera, configurado este por paneles de tubos y constituyendo la zona de Convección de la caldera. Finalmente, los gases son enviados a la atmósfera a través de la Chimenea.

    Con objeto de obtener un mayor rendimiento en la caldera, se las suele dotar de elementos, Como los ya citados, economizadores y precalentadores, que hacen que la temperatura de los gases a su salida de la caldera, sea menor, aprovechando así mejor el calor sensible de dichos gases                                                           CALDERAS DE VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA

Existe una variedad de las anteriores calderas, denominadas de vaporización instantánea, cuya representación esquemática podría ser la de un tubo calentado por una llama, en el que el agua entra por un extremo y sale en forma de vapor por el otro. Dado que el volumen posible de agua es relativamente pequeño en relación a la cantidad de calor que se inyecta, en un corto tiempo la caldera esta preparada para dar vapor en las condiciones requeridas, de ahí la denominación de calderas de vaporización instantánea.

         

     

Hay que destacar que en estas calderas el caudal de agua inyectada es prácticamente igual al caudal de vapor producido, por lo que un desajuste entre el calor aportado y el caudal de agua, daría lugar a obtener agua caliente o vapor sobrecalentado, según faltase calor o este fuese superior al requerido

Elementos principales y accesorios de calderas

Hogar

También se denomina fogón y actúa de manera muy semejante a una cámara de combustión.

Dentro de él se debe producir una combinación íntima entre el combustible y el comburente (aire).

Tubos: Se unen a los domos, colectores, cabezales y otros mediante mandrinado. La limpieza de los tubos suele llevarse a cabo introduciendo largas

varillas. Si un tubo tiene una fuga debe anularse tapándolo por ambos extremos con

tapones de cobre (siempre y cuando el número de tubos anulados no sea excesivo).

Colector superior: Es un recipiente cilíndrico horizontal. Su función es separar el agua del vapor. Proveer de espacios donde almacenar el vapor. Recibir el agua requerida por la caldera Recibir y distribuir los tubos vaporizadores y de caída.

Colector inferior y cabezales: También consiste en un recipiente cilíndrico horizontal pero de menor

tamaño que el domo superior. Recoge el agua de los tubos de caída. Redistribuye el agua a los tubos vaporizadores. Suele tener una extracción para fangos. A veces es sustituido por un cabezal de diámetro muy inferior. Incluso en

algunos casos como en las calderas en M se pude dar el caso que coexistan

colector inferior y cabezal.

Los economizadores:

Son corridos de tubos por los que circula el agua de admisión antes de llegar al domo.

Estos tubos suelen estar colocados en la chimenea para aprovechar el calor de los

gases para precalentar el agua. Los tubos suelen aletearse para aumentar la sección en contacto con los

gases de escape y por tanto favorecer el intercambio de energía.

Recalentadores:

Son sistemas de tubos curvados que describen un recorrido. En su interior circula vapor desde la saturación hasta un determinado

recalentamiento.

En los recalentadores el vapor aumenta su temperatura y también su volumen.

Los recalentadores pueden ser internos (situados dentro del hogar como en las calderas en D clásicas) o externos (situados fuera del hogar como en las ESD).

Los recalentadores externos se suelen colocar en la salida de los gases. Los recalentadores internos pueden ser radiantes si reciben directamente la

radiación de la llama.

Sistemas de control de la temperatura del vapor a la salida del recalentador:

El primer sistema consiste en llevar el vapor entre el recalentador primario ySecundario hacia un atemperador de aire colocado en la admisión de aire de los quemadores. El enfriamiento se regula dejando pasar más o menos cantidad de airePor el des recalentador. (ESdI)

El segundo, aunque no es del todo correcto decir que sea un sistema de des recalentamiento, sino un sistema de control de la temperatura de la salida del vapor, consiste en hacer un by pass en los gases de la chimenea, dejando pasar la totalidad de los gases hacia un recalentador o desviando parte de éstos hacia un economizador. El enfriamiento se controla por la cantidad de gas que se desvía hacia el economizador.

Los precalentadores de aire:

Se suelen colocar en la sección de chimenea donde ya la temperatura de los gases esPoco elevada, esto sería después de los economizadores.

Se puede considerar precalentador de aire el atemperador de aire (ESdI) ya que el vapor calienta el aire de entrada a los quemadores.

Quemadores

De los quemadores de combustibles sólidos:

De los quemadores de combustión estática: Los quemadores de combustión estática queman el carbón a grandes

trozos. Suelen ser grandes parrillas de hierro. El ancho de la maya debe ser más pequeño que el grosor del carbón. El

agujereado de la maya es para la evacuación de ceniza

De los quemadores de combustión dinámica: Son quemadores de carbón pulverizado. Se denomina fase densa cuando

llenamos un recipiente de polvo de carbón y

luego se sopla, normalmente se hace de forma continua, cuando se va pulverizando, se va soplando.

Los quemadores de combustibles líquidos:

Los quemadores de combustibles líquidos pueden ser por gasificación, es decir, la propia radiación de la llama existente calienta el combustible evaporándolo y facilitando así la posterior combustión en la que, al prender evaporará más combustible. Este es un proceso lento y de superficie muy limitada.

De los quemadores de gas:

Los quemadores de gas pueden ser de difusión, es decir, al empezar las reacciones químicas se mezclan combustible y comburente. También pueden ser de premezcla; el combustible y comburente ya han sido mezclados antes de entrar en la cámara de combustión. Así, En este tipo existen las cámaras de mezcla que son precedidas por una tobera que aumenta la velocidad del gas y disminuyen su presión; en esta cámara se añade el aire por una entrada y la salida de la mezcla se realiza por un difusor que disminuirá su velocidad pero Aumentará su presión.

Sistemas de eliminación del hollín:

Están destinados a eliminar el hollín que se acumula en los haces tubulares y Elementos de las calderas.De los sopladores de hollín:

Consiste en lanzas que disparan chorros de vapor de agua a gran presión cuando se requiere.

Estos sopladores pueden ser estáticos o retráctiles, usados estos últimos en las zonas donde la temperatura es tan elevada que si se dejaran colocados sin estar circulando vapor por su interior para refrigerarlos se quemarían.

De los otros sistemas de eliminación de hollín:

El sistema de ultrasonidos consiste en utilizar este tipo de ondas para hacer vibrar los haces tubulares y que se desprenda el hollín.

El pachín es un sistema que consiste en perdigonar los tubos con pequeñas bolas de acero.

Mantenimiento a las calderas

El primer paso de toda reparación de caldera consiste en limpiar los filtros por donde pasa el combustible, en este caso, el gasóleo, esta tarea se ejecuta para evitar que se atoren las impurezas con frecuencia; seguiremos el recorrido de la tubería del gasoil desde el depósito hasta el quemador. Limpiaremos también el pre filtro, el filtro de línea y el de la bomba, si es que posee uno; algunos filtro cuentan con un separador de agua, también lo higienizaremos.

El mantenimiento debe realizarlo personal capacitado

En un recipiente pondremos gasóleo limpio y con una brocha frotaremos la maya de los filtros para eliminar las partículas adheridas y hacer que el mantenimiento de calderas sea más eficiente; extraeremos el quemador desatornillándolo y lo limpiaremos con una brocha; si tenemos una aspiradora el trabajo será aún más rápido y podremos eliminar la suciedad estancada en los huecos. Seguiremos desmontando y limpiando las piezas del quemador una por una, siempre fijándonos en donde colocamos los tornillos de lo contrario nos será imposible volver a colocar todo en su lugar. Una vez que vemos la boquilla inyectora y los electrodos, los higienizaremos con cuidado, hacemos hincapié en el cuidado ya que estos componentes son muy frágiles y se desgastan mucho con el uso y es por eso que debe cambiarse luego de un lapso de tiempo; s fácil saber cuando están gastados ya que cuando esto ocurre, nos cuesta encender la caldera más de lo habitual. Limpiaremos también el fondo del quemador, es allí en donde se aloja la fotocélula que detecta la presencia de la llama; para finalizar, daremos una pasada final con las aspiradora a los componentes y el mantenimiento de caldera se ha completado.

Calderas industriales: Consejos y pautas de mantenimiento

El mantenimiento de calderas cambia si hacemos referencia a un artefacto industrial, es que aquí estamos trabajando ya con dispositivos que suelen ser más peligrosos y debe tomarse medidas preventivas para evitar accidentes. El área que rodea a la caldera debe siempre permanecer libre de polvo y desperdicios, bajo ninguna circunstancia se deben almacenar materiales combustibles cerca de ella, los derrames que se produzcan cerca de la instalación deben limpiarse de inmediato; se debe verificar la relación de aire-combustible, la condición del tiro y la llama para asegurarnos de que ésta no sea demasiado alta ni eche humo. Los operadores encargados del mantenimiento de calderas industriales deben cerciorarse de que el sistema de combustible, incluyendo las válvulas, tanques y tuberías estén funcionando adecuadamente y sin fugas, también deben verificar los sistemas de ventilación y mantenerlos seguros para evitar que los gases, producto de la combustión, no se acumulen en los lugares de trabajo. Solo aquellos que están capacitados pueden llevar a cabo este trabajo, deben inspeccionar las calderas con frecuencia y conocer al pie de la letra el manual de operación como las instrucciones del fabricante.

Bibliografía

www.ingecap.com/pdf/CALDERAS.pdf

.wikipedia.org/wiki/Caldera_(máquina)