¿Cómo funciona una caldera industrial? Todo lo que necesitas saber

1. ¿Cómo funciona una caldera industrial?
2. Para que sirve una caldera industrial
3. BHP o potencia de la caldera
4. Preguntas frecuentes
   

¿Cómo funciona una caldera industrial?

Para qué sirve una caldera industrial

Una caldera industrial es un sistema presurizado que utiliza electricidad o quema combustible para calentar el agua que se utiliza para proporcionar calefacción a un espacio o equipo. Algunas calderas utilizan la misma agua caliente, mientras que otras se basan en el agua convertida en vapor. Dentro de la caldera, los quemadores o las bobinas eléctricas generan calor que se transfiere al agua mediante el intercambiador de calor.

El agua o el vapor entra en los radiadores u otros componentes que dispersan el calor, proporcionando la calefacción necesaria para mantener espacios interiores confortables. El gas natural es el combustible más utilizado en las calderas comerciales. Existen otros tipos de calderas que queman fuel o que utilizan bobinas de resistencia eléctrica para producir calefacción a partir de la electricidad.

Pero, por supuesto, esta es una explicación básica de cómo funciona una caldera de esta clase. El funcionamiento interno se complica cuando se empiezan a ver las diferentes partes que componen una caldera y el tipo. 

A gran escala, se pueden identificar tres tipos de calderas industriales: 

1. Pirotubulares:

• En este tipo de calderas, los gases calientes de la combustión pasan a través de tubos ubicados dentro de la caldera, rodeando el agua que se encuentra en el interior de estos tubos.
• El agua se calienta debido al contacto con los tubos calientes, lo que genera vapor que se utiliza para diversos fines industriales, como la generación de energía o el proceso de producción.
• Son comúnmente utilizadas en aplicaciones industriales debido a su capacidad para manejar altas presiones y flujos de vapor.

2. Acuotubulares:

• En las calderas acuotubulares, el agua se encuentra en tubos que pasan a través de la zona de combustión donde se generan los gases calientes.
• La transferencia de calor ocurre a través de las paredes de los tubos, calentando el agua y generando vapor.
• Estas calderas suelen ser más eficientes que las pirotubulares y son adecuadas para aplicaciones que requieren un alto rendimiento y una rápida respuesta a cambios en la demanda de vapor.

3. Vaporización instantánea:

• También conocidas como calderas de tipo flash, estas calderas generan vapor de forma instantánea mediante la introducción de agua en un espacio a alta temperatura y presión.
• El agua se convierte instantáneamente en vapor al entrar en contacto con las superficies calientes dentro de la caldera.
• Son adecuadas para aplicaciones donde se requiere una producción rápida de vapor y se utilizan comúnmente en industrias que necesitan un suministro constante de vapor para procesos de producción continuos.

Cada tipo de caldera tiene sus propias ventajas y desventajas, y la elección del tipo adecuado depende de varios factores, como los requisitos de rendimiento, la eficiencia energética y las necesidades específicas de la aplicación industrial.

Si quieres conocer más sobre este tipo de calderas te invitamos a hacer clic en el siguiente enlace: Tipos de calderas industriales: ¿Cuál necesitas?

Las calderas suelen contener las siguientes partes y componentes. 

• Quemador: El quemador es la parte que proporciona las llamas que calientan el agua en la caldera. El quemador es responsable de crear la mezcla de combustible y oxígeno que produce una llama consistente y eficiente.

• Cámara de combustión: La cámara de combustión es el lugar donde se quema el combustible para calentar el agua. Esta cámara contiene los quemadores y está especialmente diseñada para proporcionar una zona segura para la combustión a alta temperatura del combustible volátil y suele estar construida de hierro fundido, acero u otro metal resistente.

• Intercambiador de calor: El intercambiador de calor es un componente vital que transfiere el calor producido por los quemadores al agua de la caldera. Los intercambiadores de calor suelen estar hechos de hierro fundido, de tubos de acero o cobre.

• Controles: Los controles del sistema nos permiten ajustar la temperatura del agua, el encendido, las mezclas de suministro de aire y combustible y la presión interna. También regulan cuándo y con qué frecuencia se enciende el quemador, la temperatura del agua, el ritmo de utilización del combustible y la calidad de la mezcla de combustible y oxígeno. 

Existen controles de seguridad que garantizan que las presiones internas de la caldera no sean demasiado altas, que la temperatura del agua se mantenga dentro de un rango seguro y que el sistema siga funcionando correctamente.

• Chimenea de escape: La chimenea de escape es la serie de tubos que conducen los gases de escape desde el interior de su instalación hasta el exterior. La chimenea de escape debe construirse cuidadosamente para garantizar que los gases peligrosos, como el monóxido de carbono, se ventilen de forma segura fuera del interior de su instalación.

• Circuitos de humos: En esta parte de las calderas industriales es donde se produce el correspondiente intercambio de calor entre los gases y el agua, así mismo, se encarga de dividir la mayor cantidad de calor para luego pasarla al agua. 

Ahora bien, lo anterior no tiene mucho sentido si no comprendemos el concepto de potencia de caldera, que explicaremos a continuación. 

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BHP o potencia de la caldera

Para entender mejor cómo funciona una caldera es necesario hablar del término potencia de caldera o bhp (boiler horsepower por sus siglas en inglés) que se desarrolló originalmente en la Exposición del Centenario de Filadelfia de 1876, donde se probaron las mejores máquinas de vapor de la época. El consumo medio de vapor de esas máquinas (por caballo de potencia) se determinó como la evaporación de 30 libras de agua por hora, basándose en el agua de alimentación a 100 °F, y el vapor saturado generado a 70 psig. Esta definición original equivale a una salida de calor de la caldera de 33.485 Btu/hora.

En la actualidad, un caballo de potencia de caldera equivale a la tasa de energía térmica necesaria para evaporar 34,5 lb de agua a 100° en una hora. Esta medición corresponde a 10 pies cuadrados de la superficie calentada, 33479 unidades térmicas británicas (BTU), o 9,809 kilovatios por hora (igual a más de 13 caballos de fuerza mecánica).

Las calderas industriales de entre 10 bhp y 150 bhp son calderas de pequeño tamaño, que se instalan en todas las industrias de uso final para aplicaciones de vapor y agua caliente. Están disponibles principalmente en diseños estándar y requieren muy pocas personalizaciones en las calderas.

Por ejemplo, con una caldera de 100 bhp Con 100 HP, podemos obtener una máxima capacidad de vapor o agua caliente con un tamaño mínimo. Estos equipos pueden adquirirse en configuraciones de vapor de baja presión (15 psi), vapor de alta presión (150 - 300 psi), agua caliente y agua caliente de alta temperatura.

Las calderas tienen una amplia gama de aplicaciones industriales debido a su capacidad para generar vapor de agua a alta temperatura y presión. Algunos de los principales usos industriales de las calderas son:

• Generación de energía eléctrica: Las calderas se utilizan en plantas de energía para generar vapor que impulsa turbinas conectadas a generadores eléctricos, convirtiendo la energía térmica en energía eléctrica.

• Procesos de fabricación: En muchas industrias, como la alimentaria, la química, la farmacéutica y la textil, las calderas se utilizan para proporcionar vapor para diversos procesos de fabricación, como esterilización, secado, cocción, destilación y calentamiento de reactores químicos.

• Calefacción de edificios: Las calderas se utilizan en sistemas de calefacción central para generar calor que se distribuye a través de radiadores, suelo radiante o sistemas de aire acondicionado por conductos para calentar edificios comerciales, industriales y residenciales.

• Generación de vapor para limpieza: En la limpieza industrial, las calderas se utilizan para generar vapor de alta presión que se utiliza para limpiar equipos, maquinaria y superficies en plantas industriales y entornos comerciales.

• Tratamiento de aguas: En instalaciones de tratamiento de aguas, las calderas se utilizan para generar vapor que se utiliza en procesos de desalinización, esterilización y desinfección del agua para hacerla segura para el consumo humano o para otros usos industriales.

• Producción de electricidad en cogeneración: En sistemas de cogeneración, las calderas se utilizan para generar vapor que se utiliza para generar electricidad y también para proporcionar calor para aplicaciones industriales o para calefacción de edificios.

• Procesos de refinación: En la industria petrolera, las calderas se utilizan en refinerías para proporcionar vapor para la destilación y el procesamiento de crudo, así como para generar energía para alimentar otros procesos en la planta.

Así que ten muy presente las necesidades de tu negocio o proyecto y con base a eso consulta al experto en la materia para que te aconseje cuál equipo es el que mejor se ajusta a tu actividad. 

Un tema que no podemos pasar por alto es la instalación. Más allá de las especificaciones iniciales de la caldera, hay que tener en cuenta cómo se va a instalar. En el caso de las calderas difíciles de instalar, el coste de la instalación puede ser más caro que la propia caldera.



Una sala de calderas que esté bien situada hará que el proceso sea más rápido. Las calderas que cuelgan de las paredes son muy populares, mientras que las calderas de pie se pueden meter en espacios más pequeños sin mucho esfuerzo. Además, hay que tener en cuenta si hay que hacer ajustes en las tuberías existentes para que se conecten correctamente con la caldera.