Calderas pirotubulares: aprenda cómo funcionan y qué tipos existen
Calderas pirotubulares
¿Sabías que anteriormente las calderas se usaban para la producción de vapor en trenes? Gracias al desarrollo de la construcción de las calderas hoy existen diferentes tipos y tienen distintos funcionamientos. Hoy hablaremos de las calderas pirotubulares, las cuales tienen como función principal producir bastantes cantidades de vapor de agua y generar calor a partir de un proceso que involucra la quema de combustible. Estas máquinas fueron diseñadas para convertir fluidos y son comúnmente conocidas porque se utilizan con fines industriales.
Aplicaciones
En las calderas pirotubulares existe un elemento que se encarga de ser el calefactor, esté produce agua caliente a través de un mecanismo indirecto.
Los gases de combustión calientes generados por la combustión de la caldera se canalizan dentro de los tubos y está a su vez, se dirige a un tanque con agua. Este proceso de transferencia de calor gracias a los tubos es lo que genera el agua caliente o el vapor necesario.
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¿Cómo funciona una caldera pirotubular?
En las calderas pirotubulares existe un elemento que se encarga de ser el calefactor, esté produce agua caliente a través de un mecanismo indirecto.
Los gases de combustión calientes generados por la combustión de la caldera se canalizan dentro de los tubos y está a su vez, se dirige a un tanque con agua. Este proceso de transferencia de calor gracias a los tubos es lo que genera el agua caliente o el vapor necesario.
Partes de una caldera pirotubular
Para entenderlas mejor, es necesario entender el diseño y el montaje de una caldera pirotubular. Están compuestas por:
Manómetro
Es una herramienta de tipo cuadrante que se utiliza para medir la presión de gases y líquidos. Está ubicada en la parte superior de la carcasa e indica la cantidad de presión dentro de la caldera. Actualmente, también se cuentan con instrumentos de medición de tipo digital, los cuales detectan la presión en los transductores y envían señales a la unidad de visualización.
Indicador de nivel de agua
Mientras la caldera está en funcionamiento, quien la ópera debe conocer el nivel del agua porque en caso de no saberlo, se corre el riesgo de provocar una explosión. El indicador debe estar en la parte superior de la estructura para mejor visibilidad.
Válvula de seguridad
Cuando el agua está a presiones muy altas suele tener mucha energía por esta razón se deben tomar precauciones de seguridad para evitar pérdidas. Normalmente, las calderas cuentan con dos válvulas de seguridad, se deben abrir cuando la presión está por encima del límite o supere la capacidad de resistencia.
Válvula de parada de vapor
La función de esta válvula es tener el control de vapor para que se mantengan los límites de acuerdo al requisito. El vapor húmedo en la carcasa se envía al sobrecalentador para calentar.
Válvula de retención de alimentación
Esta válvula se utiliza para permitir la entrada del agua a la caldera y otra de sus funciones es evitar el paso, en caso de que el agua se quiera regresar.
Normalmente, las calderas también cuentan con unos accesorios que aumentan la eficacia de su funcionamiento:
Sobrecalentador
Su función es elevar la temperatura del vapor saturado que está saliendo hasta alcanzar la temperatura que es ideal para el procedimiento que se esté realizando.
Economizador
Es un aparato que funciona mecánicamente recuperando el calor que se genera en los tubos producto de la combustión para enviarlo al agua de alimentación para aumentar la eficiencia térmica.
Precalentador de aire
es un instrumento diseñado para mejorar el rendimiento de intercambio de calor dentro de la caldera y reducir el consumo de energía.
Tipos de calderas pirotubulares
Caldera cochran
Este tipo de caldera funciona de manera vertical, es multitubular, de combustión interna y de circulación natural. La carcasa está ubicada de manera vertical porque así es más sencillo disponer de los multitubos. Gracias a estos multitubos los gases de combustión a alta presión pueden pasar por ellos.
Los tubos de esta caldera están rodeados de agua y son calentados por los gases calientes de combustión que pasan a través de los multitubos. El agua caliente más allá de sus límites de temperatura se convertirá en el vapor que se utilizará posteriormente para la producción de electricidad.
El proceso de combustión en esta caldera cochran se lleva a cabo con una cocción interna y el agua circula de forma natural.
¿Cómo funciona?
La carcasa está unida a la cabeza hemisférica de la caldera, es allí donde se recolecta el vapor. La rejilla está provista con espacios para que el aire pase para ayudar en la combustión del combustible. Cuenta con un pozo de ceniza que se ubica debajo de la rejilla para recoger los residuos. La cámara de combustión se ubica encima de la parrilla, donde tiene lugar la combustión y los gases viajan desde la cámara hasta los tubos de humo.
El combustible que se utiliza puede ser petróleo, carbón o gas.
Caldera de locomotora:
Esta caldera pirotubular funciona de manera horizontal, cuenta con combustión interna y de circulación natural. La caldera de locomotora opera internamente de la misma manera que la caldera vertical. Está compuesta por multi tubos rectos, una cámara de combustión interna fija en la parte trasera y una cámara de humo en la parte delantera. La presión de funcionamiento puede oscilar hasta 300 psi (Libra por pulgada cuadrada).
¿Cómo funciona?
La carcasa de esta caldera está conformada por secciones cilíndricas que pueden ser rectas o puntiagudas. Las secciones están unidas entre sí mediante costuras circunferenciales remachadas. En la parte superior de la caldera está ubicada una válvula de vapor para recoger el vapor y entrar en la tubería de aceleración.
La caldera tiene los tubos en la carcasa cilíndrica, de esta manera entran en las placas de tubos en el extremo de la cámara de combustión y la caja de humo. Este espacio está rodeado de agua y de los gases de combustión que pasan a través de ellos.
La cámara de combustión interna normalmente está construida con correas y se ensambla usando soldaduras. Está ubicada encima de la parrilla, allí tiene lugar la combustión y los gases que se produzcan viajan a los tubos de humo. Todos los lados de la cámara de combustión interna, excepto donde se ubica la rejilla están cubiertos por agua.
Caldera de Lancashire
Esta caldera pirotubular es de tipo horizontal y estacionaria, comúnmente está encerrada en una barrera de mampostería. Está compuesta por tubos rodeados de agua, estos tienen forma de cono a medida que se avanza hacia la parte trasera de la caldera. Debe contar con un arco de ladrillo después del horno, de esta manera se aumenta el flujo de gases calientes.
Al final de los tubos se posicionan unos amortiguadores que generan el adecuado paso del aire. La caldera cuenta con una válvula de alimentación de agua, válvula de retención de vapor, indicador de nivel de agua y boca de inspección en la parte superior de la carcasa.
¿Cómo funciona?
Dentro de la caldera, el combustible calentado produce gases calientes de combustión que se encargan de elevar la temperatura del agua que está rodeada por los tubos. Los gases de combustión fluyen dentro de los tubos de combustión. El agua calentada se convierte en vapor a altas temperaturas.
El vapor que se produce dentro de la cámara viaja a la tubería anti-cebado donde se separa el vapor húmedo del vapor caliente. El vapor caliente se sobrecalienta y el vapor seco alimenta a la válvula de cierre de vapor. Todo ese vapor generado es utilizado para impulsar una turbina que genera electricidad.
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Selección de calderas pirotubulares
La selección de calderas pirotubulares es una decisión crucial, ya que la elección incorrecta puede tener un impacto significativo en la eficiencia operativa y en los costos de operación de una instalación. Aquí hay una guía para ayudarte en el proceso de selección de calderas pirotubulares:
Determina tus necesidades
Antes de comenzar la selección, define tus requisitos específicos, como la capacidad de vapor o agua caliente necesaria, la presión requerida, la temperatura de trabajo y la aplicación (calefacción, generación de energía, procesos industriales, etc.).
Tipo de combustible
Decide qué tipo de combustible utilizarás. Las calderas pirotubulares pueden funcionar con gas natural, petróleo, carbón, biomasa u otros combustibles. La elección del combustible afectará el diseño y la eficiencia de la caldera.
Eficiencia energética
Busca calderas pirotubulares que cumplan con estándares de eficiencia energética y tengan tecnologías avanzadas para maximizar la eficiencia. Una caldera eficiente puede reducir los costos operativos a lo largo del tiempo.
Tamaño y capacidad
Elige una caldera que se ajuste a tus necesidades de capacidad. No sobredimensiones ni subdimensiones, ya que ambos casos pueden resultar ineficientes. Un análisis adecuado de la demanda es esencial.
Diseño de tubos
Considera si necesitas una caldera con tubos de fuego o de agua, dependiendo de tu aplicación y preferencias. Ambos diseños tienen ventajas y desventajas específicas.
Mantenimiento y accesibilidad
Investiga la facilidad de mantenimiento de la caldera. Las características que permiten un acceso sencillo a los componentes internos y una limpieza eficiente pueden reducir los costos de mantenimiento a lo largo del tiempo.
Normativas y regulaciones
Asegúrate de que la caldera cumple con todas las normativas y regulaciones locales e internacionales de seguridad y medio ambiente.
Eficiencia de combustible
Analiza la eficiencia de combustión de la caldera y busca tecnologías de control de emisiones para cumplir con los estándares ambientales.
La selección de calderas pirotubulares es un proceso que requiere tiempo y consideración. Consultar con expertos en la materia o ingenieros de calderas puede ser beneficioso para tomar la decisión correcta y garantizar un funcionamiento seguro y eficiente a largo plazo.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una caldera pirotubular?
Una caldera pirotubular es un tipo de caldera que genera vapor o agua caliente mediante la transferencia de calor desde los gases de combustión a través de tubos ubicados en su interior.
¿Cuál es la diferencia entre una caldera pirotubular de tubos de fuego y una de tubos de agua?
Las calderas de tubos de fuego tienen los tubos de agua rodeando la cámara de combustión, mientras que las de tubos de agua tienen los tubos de agua ubicados dentro de la cámara de combustión.
¿Qué aplicaciones son adecuadas para las calderas pirotubulares?
Las calderas pirotubulares se utilizan en una variedad de aplicaciones, como calefacción, generación de energía, procesos industriales, producción de vapor para hospitales, procesamiento de alimentos, y más.
¿Cómo funciona la transferencia de calor en una caldera pirotubular?
La transferencia de calor se produce desde los gases de combustión hacia el agua que circula por dentro de los tubos, calentando el agua y generando vapor.
¿Cuáles son las ventajas de las calderas pirotubulares?
Algunas ventajas incluyen su eficiencia en la transferencia de calor, la capacidad de producir grandes cantidades de vapor o agua caliente, y su versatilidad en cuanto a tipos de combustible.
¿Qué combustibles se pueden utilizar en las calderas pirotubulares?
Las calderas pirotubulares pueden funcionar con una variedad de combustibles, como gas natural, petróleo, carbón, biomasa, y más.
Una vez se entienda la variedad y el funcionamiento de las calderas pirotubulares es más sencillo seleccionar la que se adecue a sus necesidades industriales. En caso de estar buscando una caldera industrial de calidad no dude en contactarse con Gemlsa, lo guiaremos en el proceso de encontrar la caldera adecuada y resolveremos sus dudas.
