Caldera (máquina)

Calderas de gasóleo.

Una caldera es una maquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.

Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

• Esterilización (tindarización), es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos.
• Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
• Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.

Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.

Historia

Cuando James Watt observó que se podría utilizar el vapor como un fuerza económica que remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la fabricación de calderas, hasta llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las distintas industrias.

Las primeras calderas tenían el inconveniente que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se aprovechaba mal el calor del combustible. Debido a esto y posteriormente se le introdujeron tubos, para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos de Humo) y calderas acuotubulares (Tubos de agua).

Tipos de caldera

• Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida, y gran capacidad de generación.

• Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula gases a alta temperatura producto de un proceso de combustión.

Elementos, términos y componentes de una caldera

• Agua de alimentación: Es el agua de entrada que alimenta el sistema, generalmente agua de pozo o agua de red con algún tratamiento químico como la desmineralización.
• Agua de condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor.
• Vapor seco o sobresaturado: Vapor de óptimas condiciones.
• Vapor húmedo o saturado: Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada.
• Condensador: Sistema que permite condensar el vapor.
• Estanque de acumulación: Es el estanque de acumulación y distribución de vapor.
• Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.
• Purga de fondo: Evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.
• Purga de superficie: Evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera.
• Fogón o hogar: Alma de combustión del sistema.
• Combustible: Material que produce energía calórica al quemarse.
• Agua de calderas: Agua de circuito interior de la caldera cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada.
• Ciclos de concentración: Número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación.
• Alcalinidad: Nivel de salinidad expresada en ppm de CaCO3 que confiere una concentración de iones carbonatos e hidróxilos que determina el valor de pH de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11.5.
• Desoxigenación: Tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas.
• Incrustación: Sedimentación de sólidos con formación de núcleos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera.
• Dispersante: Sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.
• Antiincrustante: Sistema químico que permite permanecer a los sólidos incrustantes en solución.
• Anticorrosivo: Sistema químico que brinda protección por formación de films protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua.
• Corrosión: Véase Corrosión
• Indice de vapor/combustible: Indice de eficiencia de producción de vapor de la caldera.

Véase también

• Caldera de condensación
• radiador
• domótica
• sobrecalentador
• economizador
• precalentador
• generador de vapor

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre calderas.