lunes, 24 de junio de 2013

Caldera


Caldera
Las calderas son artefactos que sirven tanto para climatizar una estancia como para proporcionar agua caliente a las residencias, podemos definirla como  una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente está en estado líquido ya sea saturado o comprimido, se calienta y cambia su fase obteniendo como resultado vapor saturado o sobrecalentado.
La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es un recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado.
Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:
  • Esterilización (tindarización): era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico; también en los comedores con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas (antes se creyó que esta era una técnica de esterilización).
  • Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en la industria petrolera, donde el vapor es muy utilizado para calentar petroles pesados y mejorar su fluidez.
  • Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de las centrales termoeléctricas.
 
 
Partes de la caldera
 


 
La caldera está sometida a cambios de temperatura dependientes de la cantidad de fuego que en cada momento alberga el hogar, lo que trae como consecuencia que aquella se contraiga y se dilate en función de los cambios que en ella se efectúen. Es por ello que el hogar está colgado para permitir la dilatación longitudinal de las paredes del hogar. Esto obliga a conectar el cenicero y el hogar mediante un sistema que permita este movimiento, como el cenicero está anclado en el suelo, el referido sistema consiste en un cierre hidráulico, que permite el alargamiento hacia abajo de la caldera, a la vez que la aísla del exterior evitando entradas anormales de aire.
Funcionamiento de una caldera.
 
Si el sistema de control no actúa correctamente y si la energia entregada a la caldera excede lo que ésta puede absorber, pueden ocasionarse daños irreversibles. Todo funcionamiento de una caldera moderna cuenta con agregados para asegurar su correcto procedimiento, uno de ellos es la válvula de seguridad, la misma protege al artefacto de una presión excesiva; otros dispositivos se encargan de prevenir los incendios por falta de agua.
Muchos pensamos que el funcionamiento de una caldera es algo bastante complejo, pero por el contrario, estos artefactos trabajan casi de la misma manera que cualquier tipo de calefactor.
Dentro de lo que hay que saber para asegurar el correcto funcionamiento de una caldera, se encuentran aspectos como el nivel de agua. El nivel de agua apropiado de una caldera variará dependiendo del fabricante; a medida de que ésta funcione, el agua se transformará rápidamente en vapor y saldrá del sistema. Si las tuberías conectadas a la caldera son deficientes, entonces el vapor que se elimina de la caldera arrastrará consigo agua conllevando a eventuales problemas de funcionamiento. Sin embargo, como hemos dicho antes, el nivel de agua siempre varía de acuerdo al fabricante, en algunos casos ellos establecen un mínimo seguro para sus calderas, dicho punto está situado generalmente por debajo del nivel visible del vidrio de nivel, si el nivel de agua cae demasiado el equipo puede recalentarse.
La función de la bomba en estos aparatos es brindar ese “empuje” que el agua necesita para entrar nuevamente a la caldera; no nos olvidemos que ésta deja el equipo como vapor, se condensa en los radiadores y tuberías, y debido a la gravedad, fluye hacia un recibidor de condensado. Cuando el nivel del agua dentro de dicho recibidor alcanza un punto determinado, un interruptor hará girar la bomba para devolverla a la caldera; este proceso natural no puede ser interrumpido, de lo contrario, se alteraría el funcionamiento de la caldera lo cual podría provocar severos daños.
 
 
Caldera de recuperación de un ciclo combinado
 
 
Son calderas que aprovechan el calor de los gases de combustión de la turbina de gas para la generación de vapor. Las calderas de recuperación más usuales son acuotubulares donde la transferencia de energía se realiza por convección. El agua circula por el interior de los tubos cambiando de fase, de liquida a vapor, a diferencia de las calderas fumitubulares o pirotubulares.
Funcionamiento
Situándonos en las bombas de aspiración de agua, el próximo paso serían los economizadores, ubicados en la parte más elevada de la caldera, donde el agua se calienta sin llegar al punto de evaporación. Una vez elevada la temperatura del agua, pasa al calderin o domo. En el calderin existe agua en dos estados, líquido y vapor. Esta coexistencia de fases es debida a que el agua en estado líquido se hace pasar por un evaporador, donde realiza un calentamiento y se evapora volviendo de nuevo al calderin.
En la parte más elevada del calderin se encuentra vapor, que es sometido a un sobrecalientamiento antes de llegar a la turbina, para alejar el vapor de la saturación y así evitar que se formen gotas que puedan producir deformaciones en la turbina de vapor.
 
 
Circuito ciclo combinado con caldera de recuperación
Elementos de una caldera de recuperación
-          Desgasificador
-          Tanque de agua de alimentación
-          Recalentadores
-          Bombas de alimentación
 
-          Economizadores
-          Evaporadores
 
-          Sobrecalentadores
 
-          Calderines o domos
 
Ecuacion de continuidad de una caldera
Primera ley de termodinámica para una caldera

 
te facilitamos un video instructivo sobre el funcionamiento de las calderas.
Video
En este video podrás observar una caldera desde su exterio hasta el interior en un plano 3D
Video2

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