Caldera o más específicamente caldera de vapor es una parte esencial de planta de energía térmica.
Definición de caldera
Caldera de vapor o simplemente una caldera es básicamente un recipiente cerrado en el que se calienta el agua hasta que se convierte en vapor a la presión requerida. Esto es lo más básico definición de caldera.
Principio de funcionamiento de la caldera
El básico principio de funcionamiento de la caldera es muy, muy, muy simple y fácil de entender. La caldera es esencialmente un recipiente cerrado dentro del cual se almacena el agua. El combustible (generalmente carbón) se quema en un horno y se producen gases calientes. Estos gases calientes entran en contacto con el recipiente de agua donde el calor de estos gases calientes se transfiere al agua y por consiguiente se produce vapor en la caldera.
Luego este vapor se conduce a la turbina de planta de energía térmica. Hay muchos diferentes tipos de calderas utilizado para diferentes propósitos como el funcionamiento de una unidad de producción, la desinfección de alguna zona, la esterilización de equipos, para calentar los alrededores, etc.
Eficiencia de la caldera de vapor
El porcentaje del calor total exportado por el vapor de salida en el calor total suministrado por el combustible (carbón) se denomina eficiencia de la caldera de vapor.
Incluye con eficiencia térmica, eficiencia de combustión y eficiencia de combustible a vapor. Eficiencia de la caldera de vapor depende del tamaño de la caldera utilizada. La eficiencia típica de una caldera de vapor es del 80% al 88%. En realidad se producen algunas pérdidas como la combustión incompleta, la pérdida de radiación se produce por caldera de vapor pared circundante, gas de combustión defectuoso, etc. Por lo tanto, la eficiencia de la caldera de vapor da este resultado.
Tipos de calderas
Hay principalmente dos tipos de calderas – caldera de tubo de agua y caldera de tubo de fuego.
En la caldera de tubos de fuego, hay un número de tubos por los que pasan los gases calientes y el agua rodea estos tubos.
La caldera tubular de agua está al revés que la caldera tubular de fuego. En la caldera tubular el agua se calienta dentro de los tubos y los gases calientes rodean estos tubos.
Estos son los dos principales tipos de calderas pero cada uno de los tipos puede ser subdividido en muchos que discutiremos más adelante.
Caldera de tubo de fuego
Como indica su nombre, la caldera de tubos de fuego consiste en un número de tubos a través de los cuales se pasan los gases calientes. Estos tubos de gas caliente se sumergen en agua, en un recipiente cerrado. En realidad, en la caldera de tubos de fuego, un recipiente cerrado o una cáscara contiene agua, a través de la cual se pasan los tubos calientes. Estos tubos de fuego o tubos de gas caliente calientan el agua y convierten el agua en vapor y el vapor permanece en el mismo recipiente. Como el agua y vapor ambos están en el mismo vaso a caldera de tubo de fuego no puede producir vapor a muy alta presión. Generalmente puede producir un máximo de 17,5 kg/cm2 y con una capacidad de 9 toneladas métricas de vapor por hora.
Tipos de caldera de tubo de fuego
Hay diferentes tipos de calderas de tubos de fuego, así como calderas de tubos de fuego de hornos externos e internos.
La caldera del horno externo puede ser clasificada de nuevo en tres tipos diferentes…
- Caldera tubular de retorno horizontal.
- La caldera de la caja de fuego corta.
- Caldera compacta.
Una vez más, la caldera tubular de fuego de horno interno tiene también dos categorías principales, como la caldera tubular de fuego horizontal y la caldera tubular de fuego vertical.
Normalmente la caldera de tubo de fuego de retorno horizontal se utiliza en planta de energía térmica de baja capacidad. Consiste en un tambor horizontal en el que hay varios tubos horizontales. Estos tubos están sumergidos en agua. El combustible (normalmente carbón) que se quema debajo de estos tambores horizontales y los gases combustibles se mueven hacia atrás desde donde entran en los tubos de fuego y viajan hacia el frente hacia la caja de humo. Durante este viaje de los gases en los tubos, transfieren su calor al agua y salen burbujas de vapor. A medida que se produce el vapor, la presión de la caldera se desarrolló, en ese recipiente cerrado.
Ventajas de la caldera de tubo de fuego
- Es bastante compacto en su construcción.
- La fluctuación de la demanda de vapor se puede satisfacer fácilmente.
- También es bastante barato.
Desventajas de la caldera de tubo de fuego
- Como el agua necesaria para el funcionamiento de la caldera es bastante grande, requiere mucho tiempo para que el vapor suba a la presión deseada.
- Como el agua y el vapor están en el mismo recipiente, la presión muy alta del vapor no es posible.
- El vapor recibido de caldera de tubo de fuego no es muy seco.
Caldera de tubo de agua
A caldera de tubo de agua es una especie de caldera donde el agua se calienta dentro de tubos y los gases calientes los rodean.
Esta es la definición básica de caldera de tubo de agua. En realidad esta caldera es justo lo contrario de la caldera de tubos de fuego donde los gases calientes pasan a través de tubos que están rodeados de agua.
Tipos de calderas tubulares de agua
Hay muchos tipos de calderas tubulares de agua, como
- Caldera de tubo recto horizontal.
- Caldera de tubo doblado.
- Caldera de fuego de ciclón.
La caldera de tubo recto horizontal de nuevo puede ser subdividida en dos tipos diferentes,
- Caldera de tubo de agua de tambor longitudinal.
- Caldera de tubo de agua de tambor cruzado.
La caldera de tubo curvado también se puede subdividir en cuatro tipos diferentes,
- Caldera de tubo doblado de dos tambores.
- Caldera de tubo doblado de tres tambores.
- Caldera de tubo doblado de tres tambores de cabeza baja.
- Caldera de tubo doblado de cuatro tambores.
Ventajas de la caldera de tubo de agua
Hay muchas ventajas de caldera de tubo de agua debido a que estos tipos de calderas se utilizan esencialmente en grandes planta de energía térmica.
- Se puede lograr una mayor superficie de calentamiento utilizando más tubos de agua.
- Debido al flujo de convección, el movimiento del agua es mucho más rápido que el de caldera de tubo de fuegopor lo que la tasa de transferencia de calor es alta, lo que resulta en una mayor eficiencia.
- Una presión muy alta del orden de 140 kg/cm2 puede obtenerse sin problemas.
Desventajas de la caldera de tubo de agua
- La principal desventaja de la caldera tubular de agua es que no es de construcción compacta.
- Su costo no es barato.
- El tamaño es una dificultad para el transporte y la construcción.
