Caldera (máquina)
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Una caldera es una máquina 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 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 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.
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[editar] 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 las instalaciones industriales fueron perfeccionándose, colocándose el hogar en el interior de la caldera y posteriormente se le introdujeron tubos, para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o agua, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos de Humo) y calderas acuotubulares (Tubos de agua).
[editar] Tipos de caldera
- Acuotubulares: son aquellas 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 fuego y gases producto de un proceso de combustión.
[editar] 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.
- Agua de condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor.
- Vapor seco: Vapor de óptimas condiciones.
- Vapor húmedo: 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: Alma de combustión del sistema.
- Combustible: Comburente que se transforma en energía calórica que permite la vaporización.
- 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 cirtalinos 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.
[editar] Véase también
- Caldera de condensación
- radiador
- domótica
- sobrecalentador
- economizador
- precalentador
- generador de vapor
[editar] Enlaces externos
- Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre calderas.