CARACTERÍSTICAS DE LAS MEJORES CALDERAS INDUSTRIALES
La caldera industrial se utiliza para transferir el calor de una fuente de energía primaria a un fluido de transferencia de calor (líquido o gas), gracias a la integración de una cámara de combustión interna para garantizar los procesos necesarios para la producción industrial o para calentar habitaciones.
La interacción entre la energía y la materia implica todos los procesos que se dan en la naturaleza, por lo que es difícil imaginar un campo que no esté relacionado con las ciencias térmicas.
La energía existe en varias formas. El calor generado por las calderas industriales es una forma de energía capaz de transmitirse de un sistema a otro debido a una diferencia de temperatura.
Los principios de la termodinámica, que se refiere a los estados de equilibrio, constituyen el marco lógico para entender la transferencia de calor, la ciencia que implica a los sistemas que no están en equilibrio térmico y que estudia la potencia de intercambio de energía, es decir, la cantidad de energía térmica que se transmite en la unidad de tiempo.
De hecho, una característica fundamental de las calderas industriales es precisamente la potencia calorífica transmitida.
CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS INDUSTRIALES SEGÚN EL CAMBIO DE ESTADO DEL FLUIDO
Las calderas industriales se subdividen principalmente en función de una característica fundamental: si se produce o no un cambio de estado del fluido. En el primer caso, con la ebullición del fluido hablamos de un generador de vapor (o caldera de vapor industrial), en el segundo caso, en cambio, nos referimos principalmente a las calderas de agua caliente y de aceite diatérmico, las mejores del mercado, en las que no se produce el cambio de fase.
Los fluidos de transferencia de calor, que son el medio utilizado para transportar la energía térmica, son de varios tipos, pero el agua líquida (caliente y sobrecalentada), el vapor (saturado y sobrecalentado) y el aceite térmico son los más utilizados en la industria. El agua es, con diferencia, el fluido más utilizado en los sistemas energéticos.
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Las principales características a tener en cuenta cuando se habla de calderas industriales son: Todas las calderas industriales constan de un quemador, que se encarga de la llama, y de un cuerpo de caldera, que alberga la cámara de combustión y los haces de tubos, que siguen caminos diferentes según la aplicación industrial de que se trate y se distinguen como tubos de humo o tubos de agua. Lo que permitió la evolución y el éxito de los generadores de vapor fue la transición de las calderas de tubos de humo, como la histórica caldera Cornish, a las calderas de tubos de agua, en las que el agua fluye a través de tubos lapeados externamente por el humo. Inicialmente, la caldera de tubos de fuego consistía en un gran recipiente cilíndrico con un solo tubo de fuego. Con el fin de aumentar la superficie de intercambio y, por tanto, la capacidad de las calderas de vapor, con el paso del tiempo se incrementó el número de tubos de hogar, dando lugar a un tipo de arquitectura conocida como tubos de humo. Este tipo, conocido hoy como caldera marina, se adopta con frecuencia para las calderas de calefacción. Los límites de capacidad, resultantes de la utilización de grandes cuerpos presurizados, se superaron con la adopción de arquitecturas de caldera muy diferentes, denominadas tubos de agua: el líquido vaporizador a alta presión se confina en tubos de pequeño diámetro lapeados externamente por los productos de la combustión. El importante cambio conceptual de invertir el paso de los gases de combustión y el agua permitió el cambio de fase dentro de los tubos, facilitando la circulación y permitiendo aumentar la presión de funcionamiento. El proceso de generación de vapor tiene lugar a lo largo de un circuito que se divide en 3 fases: En lo que respecta a la eficiencia de una caldera industrial, el tipo de combustible utilizado para calentar el fluido térmico desempeña un papel fundamental. La combustión es una reacción entre un combustible y un oxidante de la que se desprende una cantidad importante de energía. La energía química de un combustible fósil se convierte en energía térmica, que puede utilizarse para la calefacción o puede convertirse en energía mecánica mediante turbinas. El uso del gas natural está muy extendido, sobre todo en las calderas de tubos de humo, en las que los valores de potencia y presión son limitados, normalmente por debajo de 20 bares, a diferencia de las calderas de tubos de agua, en las que los valores de presión son de hasta 160 bares. Las calderas de tubos de humo se utilizan ampliamente en los procesos de producción de sectores como el alimentario, el textil y el hospitalario: el gas natural es el combustible ideal para estas aplicaciones, ya que garantiza un alto rendimiento y bajos costes. Las calderas de tubos de agua suelen ser más grandes y pueden producir vapor quemando carbón o combustibles fósiles, como en el caso de las centrales eléctricas, donde se utilizan para alimentar grandes turbinas. El fluido térmico sufre un cambio de estado en cada zona del intercambiador de calor: El tipo de caldera acuotubular más común en las centrales de vapor modernas es el de radiación. El agua de alimentación del último grifo, tras pasar por el economizador ECO (si lo hay), entra en el cuerpo cilíndrico (separador de vapor) mezclándose con el vapor procedente del colector superior, al que se conectan los tubos de vapor. Estos últimos forman paneles a lo largo de toda la cámara de combustión y son alimentados por los colectores inferiores, que también están conectados al cuerpo cilíndrico a través de una tubería fuera de la cámara de combustión. El vapor saturado se extrae del separador y se envía a los bancos de sobrecalentamiento SH1- SH2. El sobrecalentador es la parte más estresada térmicamente: es atravesado por un fluido, el vapor sobrecalentado, con un coeficiente de transmisión convectiva relativamente bajo (comparado con el vapor saturado que circula por los tubos del vaporizador) y una temperatura de pared extremadamente alta (750°C). En los tubos vaporizadores, la temperatura de la pared es mucho más baja (318°C). El economizador ECO se encuentra ahora en todo tipo de calderas industriales. También se denomina intercambiador de calor: recupera el calor de los gases de combustión a la salida para precalentar el agua entrante, lo que permite aumentar el rendimiento en un 5%. Para los circuitos con una temperatura inferior a 50° C, la instalación de un condensador permite aumentar la eficacia del sistema en un 10%. El aire de combustión, que es el comburente, es empujado por un soplador (electroventilador) hacia la cámara de combustión, precalentándose en un intercambiador rotativo que elimina el calor de los gases de combustión aún muy calientes que salen del economizador ECO. Este último, que precalienta el agua, excluye la posibilidad de recuperar el calor de los gases de combustión transfiriéndolo al agua y, por lo tanto, hace necesario precalentar el aire para no disminuir el rendimiento del generador de vapor. Los gases de combustión calientes se tratan primero químicamente para limitar las emisiones y luego se expulsan por tiro.PARÁMETROS DE TENER EN CUENTA PARA LAS CALDERAS INDUSTRIALES
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO DE LAS CALDERAS INDUSTRIALES
Combustión
Camino del agua-vapor
Camino de aire – gas de combustión
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