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
te facilitamos un video instructivo sobre el funcionamiento de las
calderas.
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