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Una caldera es un intercambiador de calor en el que la energa se aporta generalmente por un proceso de combustin, o tambin por el calor contenido en un gas que circula a travs de ella.

En ambos casos, el calor aportado se transmite a un fluido, que se vaporiza o no, y se transporta a un consumidor, en el que se cede esa energa.

Se prescindir de las calderas elctricas, en las que la energa se aporta mediante medios elctricos, debido a su baja incidencia actual en instalaciones de tipo industrial. Para facilitar la identificacin de los diferentes tipos de calderas, se proceder a clasificarlas por sus caractersticas ms peculiares.Introduccin

Generador de vapor horizontal pirotubular.

Generador de vapor horizontal pirotubular.

Generador pirotubular.

GENERADORES DE VAPOR.U.2Un grupo productor de vapor de agua es una combinacin de aparatos que puedo constar de cualquiera o todos los siguientes: caldera, hogar, equipo de quemadores o el necesario para quemar el combustible, cmaras de agua, purificador del vapor, recalentador, atemperador (dispositivo para controlar la temperatura del vapor), economizador y calentador del aire.

Las calderas antiguas solamente podan trabajar a presiones muy bajas (presiones relativas de 0.7 a 5.25 kg/cm2), a causa de su forma, materiales y posibilidades constructivas. Las instalaciones industriales suelen emplear vapor a presiones relativas menores de 21 kg/cm2, y en muchos casos el vapor a baja presin se utiliza para calefaccin y en distintos procesos de fabricacin. Progresos y Tendencias:Un constructor de calderas cita, entre las suministradas recientemente por l para instalaciones de utilidad pblica, calderas que trabajan a presiones relativas comprendidas entre 66 y 145 kg/cm2. De stas la ms grande produce 544 800 kg de vapor por hora, a una presin relativa de 145 kg/cm2, y a una temperatura de 537 C, pudiendo producir a esta temperatura vapor recalentado; la caldera de presin ms baja produce, en cambio, 272 400 kg de vapor por hora a 66,5 kg/cm2 de presin relativa y a una temperatura total de 482 00.

La tendencia general de hoy da es instalar una caldera por turbina. En la actualidad se est construyendo una caldera capaz de producir 635 000 kg de vapor por hora, que representa la capacidad mxima conseguida hasta el presente. En cuanto a la presin, la mxima corresponde a una central en construccin cuya caldera trabajar a una presin relativa de 315 kg/cm2, si bien la tendencia actual es no pasar de 164,5 kg/cm2 y una temperatura total del vapor de 592 C, recalentndolo a partir de 565 C La mxima temperatura total del vapor corresponde a una caldera que se est instalando y es de 640 C. Coste reducido, Formas simples de los tubos, Compacidad (capacidad), Accesibilidad, Transmisin eficiente del calor, Buena circulacin, Elevar la capacidad de produccin de vapor. Los objetivos perseguidos al construir una caldera cualquiera son: Para la seleccin de compra de las calderas pirotubulares, se deber tener en cuenta el estricto cumplimiento de las siguientes caractersticas esenciales:

Que los hogares interiores, en los que se forma la llama sean ondulados en toda su longitud. Esta ondulacin refuerza de manera importante estos tubos de hogar, y permite su imprescindible dilatacin, que es diferente que la del resto de la caldera (Fig. 5)Seleccin de Calderas Pirotubulares.- Que tenga tres pasos de humos, el primero a travs de los hogares, y los restantes a travs de los tubos de humo (Fig. 5). Las calderas que se fabrican con dos pasos, el del hogar y, solamente uno, a travs de los tubos de humo, tienen el rendimiento ms bajo, y envejecen ms rpido por estar sometidas a una mayor carga trmica.

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

Que no tengan cierres de estanqueidad de gran tamao en la cmara de agua, ya que provocan frecuentes fugas, difciles de reparar, y de mantenimiento muy complicado

CLASIFICACIONPara usos domsticos Para generacin de energa en plantas termoelctricasPara plantas de cogeneracinPara aplicaciones marinas en barcosPara generacin de energa en plantas terrestresPor su aplicacinPor su diseoDE

LAS

CALDERAS.Pirotubulares, o de tubos de humos.Acuotubulares, o de tubos de agua.Calderas para usos domsticos:Se utilizan para la generacin de vapor sobrecalentado a altas presiones, como fluido motriz de grupos turboalternadores, para generar energa elctrica.

Son de grandes potencias, y tampoco se van a considerar dentro del objetivo de la presente descripcin.Se utilizan para la calefaccin domstica, bien individual, o comunitaria de pequeo tamao.

Son de pequeas potencias, y no se consideran dentro de la presente descripcin. Calderas de generacin de energa para plantas termoelctricas:Utilizan los gases calientes del escape de turbinas de gas, o de motores de explosin para que, circulando a travs de ellas, cedan su calor para generar un fludo trmico que se transporta hasta un consumidor, donde cede su energa, que como el caso anterior puede ser vapor sobrecalentado.

Son calderas llamadas de recuperacin, generalmente de grandes potencias .Calderas para plantas de cogeneracin:Se instalan en los barcos como generadores de su vapor motriz.

Las calderas marinas no difieren sensiblemente de las terrestres, si bien, se instalan hoy da en barcosen muy pocas ocasiones.Calderas para aplicaciones marinas en barcos:

Figura 53. Caldera tipo Locomvil destinada principalmente a servicio estacionario.

Generan energa para consumo interior propio de una fbrica. Su instalacin es esttica y evidentemente terrestre y sus aplicaciones especificas son, fundamentalmente, las siguientes:Calderas para generacin de energa en plantas industriales:Generacin de vapor, para aplicaciones directas en procesos de produccin. En algunas aplicaciones puntuales, el vapor generado a alta presin es sobrecalentado y primeramente se le utiliza para producir energa elctrica propia accionando un grupo turboalternador y utilizando el vapor de contrapresin a su salida para las aplicaciones directas en los procesos de produccin. Generacin de agua sobrecalentada para calefaccin industrial de sus propias naves y para aplicaciones directas en procesos de produccin .Calderas Pirotubulares.En estas calderas los gases calientes pasan por el interior de los tubos, los cuales se hallan rodeados de agua. Las calderas pirotubulares pequeas, junto con las mquinas de vapor correspondientes, han sido desplazadas en su mayora por los motores de combustin interna en la produccin de energa destinada al accionamiento de gras porttiles y grupos para extincin de incendios.

Las calderas pirotubulares generalmente tienen un hogar integral (denominado caja de fuego) limitado por superficies enfriadas por agua. En la actualidad, las calderas pirotubulares horizontales con hogar integral se utilizan en instalaciones de calefaccin a baja presin, y algunos tipos ms grandes para producir vapor a presin relativamente baja destinado a calefaccin y a produccin de energa.

La figura 52 representa una caldera fija con tubos de retorno horizontales (HRT), que es un tipo de caldera pirotubular. Consiste en una combinacin de parrilla, altar de refractario, puertas de carga y cenicero, cenicero y cmara de combustin. Las superficies interiores de las paredes del hogar estn revestidas de refractario. Figura 52. Caldera Erie City con tubos de retorno horizontales HRT).

Figura 54. Caldera Cleaver-Brooks, de cuatro pasos pirotubular.

CALDERAS ACUOTUBULARES.En las calderas acuotubulares, por el interior de los tubos pasa agua o vapor, y los gases calientes se hallan en contacto con la superficie externa de aqullos, en contraste con el tipo pirotubular descrito anteriormente. Las calderas acuotubulares son las empleadas casi exclusivamente cuando interesa obtener elevadas presiones y rendimientos, debido a que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las altas presiones son de traccin en vez de compresin, como ocurre en los pirotubos. La limpieza de las calderas acuotubulares se lleva a cabo fcilmente porque las escamas o incrustaciones se quitan sin dificultad utilizando un dispositivo limpia- tubos movido con agua o aire.En la figura 55 aparece una caldera acuopirotubular. Este tipo de caldera puede quemar fuel, gas o carbn, El hogar mecnico del tipo de alimentacin por la parte inferior constituye una instalacin tpica. Las puertas frontales y posteriores dan acceso a los tubos. Los acuotubos laterales estn unidos por colectores horizontales que a su vez van unidos a la cmara de agua del cuerpo cilndrico de la caldera. La circulacin es excelente debido a que el agua y vapor suben verticalmente por el interior de los tubos. Los tubos denominados de circulacin envan el agua desde la parte posterior de la caldera al colector inferior. Los tubos verticales absorben el calor irradiado y al mismo tiempo protegen el revestimiento del refractario,CALDERA ACUOPIROTUBULAR.

Figura 55. Caldera Erie City acuopirotubular.

Figura 59. A y B de paso abierto.

La figura 59 representa una caldera de paso abierto construida para una produccin mxima de vapor de 408 600 kg por hora, a una presin relativa (de 66,5 kg cm2 y a una temperatura de 510 C. En esta caldera los gases pasan tres veces por ella, tal como indican las flechas. Debido a que todos los tubos de la caldera, a excepcin de la hilera del medio, la cual hace de diafragma, estn situados en las paredes laterales, la resistencia ofrecida al paso de los gases es mnima, as como tambin la limpieza de los tubos. Las cenizas se sacan de la caldera en forma de escorias fundidas; la altura de la unidad no es excesivamente grande. El combustible es carbn pulverizado, el cual se inyecta a quemadores horizontales.