Definición de Caldera
Ingeniera Química
Una caldera es una máquina diseñada para generar vapor, a partir del calentamiento de agua y cambio de estado de esta sustancia. A su vez, se encuentran numerosas definiciones técnicas, la mayoría de ellas coincide en identificar a este equipamiento como un recipiente sometido a presión donde el calor que proviene de una fuente de energía se transforma en energía útil, ya sea en fase líquida o vapor, siendo la caldera un caso particular por trabajar-producir energía en fase vapor.
La historia de las calderas es de larga data y podríamos hablar de ella extensamente, ya que sus inicios datan de mediados del año 1769, tras varios años de investigación, desarrollo, diseño y pruebas. Originalmente, se conoció con el nombre de “marmita” sin embargo, a posterior fue desarrollada por Watt y optimizada. A su vez, “marmita” es la consecuencia de varios desarrollos previos, ya que los estudios matemáticos griegos pudieron desarrollar equipos como turbinas de vapor, cuyo fluido provenía de una especie de caldera, tubos que graban continuamente.
Partes de una caldera
Las partes principales de una caldera son: el hogar, es donde se produce la combustión y también se la puede denominar “fogón” o “cámara de combustión”. Este hogar se puede ubicar en el interior de la caldera o bien en una parte anexa.
El quemador que es el encargado de generar la combustión propiamente dicha quemando el combustible para calentar el agua.
La mampostería o paredes de la caldera se lleva a cabo en ladrillos o cualquier otro material refractario para evitar pérdidas de calor y, a su vez, deben cumplir la función de guía de los gases calientes. Allí se encuentran los conductos, donde circulan gases o humos de gases calientes, que entregan el calor necesario para calentar el agua y, por último, estos humos se dirigen a las chimeneas, que son los conductos de salir hacia la atmósfera.
Por otro lado, la caldera cuenta con dos cámaras principales, la de vapor y la de agua, siendo la de agua aquella donde se almacena la masa de agua a calentar (siempre manteniendo un cierto nivel para impedir sobrecalentamientos y sobrepresiones). Del otro lado se ubica la cámara de vapor, donde se almacena el vapor generado y desde done se distribuye hacia las distintas estaciones de trabajo.
Dependiendo el tipo de caldera, la presión de trabajo y demás se cuenta con distintos elementos de seguridad como presostatos, válvulas de seguridad, controles de temperaturas, alarmas de puño.
Tipos de calderas
La clasificación actual de calderas se basa en diferentes características de esta. La primera clasificación y la más ampliamente difundida es aquella que identifica qué tipo de fluido circula por el interior de los tubos de la caldera.
En función de esto, la caldera puede ser acuotubular o humotubular. Si el fluido que circula por los tubos es el agua para calentar, entonces se denomina acuotubular mientras que, si el fluido que circula son los gases o humos de calentamiento se denomina humotubular. En este segundo caso, el agua se encuentra en contacto con los tubos, vaporizándose por fuera de ellos. En el caso de las calderas acuotubulares, se produce un calentamiento por radiación, desde la llama de los quemadores hasta los tubos de agua ubicados en el hogar.
Otro tipo de clasificación se da en función de la presión de operación de este equipo, conociendo calderas de baja, de media o de alta. Esto quiere decir, calderas de baja presión: aquellas que trabajan en el rango de 4-6 kg/cm2, calderas de media: aquellas que trabajan entre los 6 hasta los 20 kg/cm2 y, por último, calderas de alta presión siendo recipientes que producen vapor por encima de los 20 kg/cm2.
En función del tipo de combustible también podemos encontrar tipos de calderas distintas, aquellas que emplean combustibles líquidos para la combustión, calderas de combustibles gaseosos como aire propanado o GLP o bien calderas de combustibles sólidos, como leñas, pellets de madera, bagazo de caña de azúcar, entro otros.
Por último, podemos mencionar las calderas según su tamaño que está íntimamente ligado con la capacidad de producción de vapor en kg/h o en toneladas. Las calderas pequeñas son aquellas que producen aproximadamente entre 1 a 2 toneladas de vapor por hora. En tanto que, las calderas medianas producen 20 toneladas de vapor sobresaturado por hora y predominan calderas de tipo humotubulares. Cuando se requiere aumentar de sobremanera la producción, llegando hasta 600 toneladas de vapor por hora, se utilizan mayoritariamente calderas de tipo acuotubulares.
Trabajo publicado en: Ene., 2023.
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