Tipos y Componentes Clave de las Calderas Industriales

Calderas Fumitubulares

Se caracterizan porque por el interior de los tubos circulan los gases calientes de la combustión y por la parte externa está llena de agua que se evapora gracias al calor que le transmiten los tubos. Estas calderas trabajan a presiones bajas y generan bajos caudales de vapor. El vapor que generan se utiliza como fluido térmico.

Partes Principales:

• Hogar: Zona de quema del carbón, donde se produce la combustión.
• Caja de Fuegos: Elemento que conecta el hogar con los tubos que salen.
• Caja de Humos: Tiene la función de recoger los gases de la combustión y mandarlos hacia la chimenea.
• Haz Tubular: Conjunto de tubos por donde circulan los gases de la combustión.
• Tirantes Rigidizadores: Conjunto de varillas roscadas que se fijan en los extremos de la caldera con la finalidad de evitar deformaciones por presión. Estas varillas se fijan con un sistema de tuerca y contratuerca y entre la varilla y la chapa se monta una junta de obturación con la finalidad de evitar las pérdidas de vapor o agua.

Caldera Escocesa Cilíndrica de Llama Directa

En el hogar arde el carbón por medio del aire que le llega a través del cenicero. La parte gaseosa no quemada pasa junto a la quemada a la caja de fuegos donde termina de arder. Los gases calientes totalmente quemados atraviesan el haz tubular y después, ya enfriados suficientemente, pasan a la caja de humos y de allí a la chimenea. El calor desarrollado en la combustión pasa al agua a través de las paredes del horno, el haz tubular, la caja de fuegos, y una parte muy pequeña se pierde a la atmósfera.

Problema y Solución:

• Problema: Las tapas del cilindro, al ser planas, se deforman.
• Solución: Aumentar el espesor o poner tirantes para evitar la deformación.

Caldera Cilíndrica de Llama en Retorno

El nombre de esta caldera viene dado porque los gases de combustión, después de pasar por la caja de fuegos, invierten su sentido. En esta caldera, el número de hornos puede variar de 1 a 4.

Virotillo

Varillas con tuercas que tienen la función de soportar y fijar en su posición los haces tubulares, emparrillado, etc.

Caldera Howden Johnsonketel

La particularidad de esta caldera es que tiene unos conductos que mejoran las corrientes de convección internas de la caldera, facilitando así la transmisión de temperatura. Estos conductos se alimentan de agua caliente de la parte inferior y permiten que, por variación de densidad, esta suba a la parte superior de la caldera. Además, tiene unos conjuntos de haces tubulares para generar vapor recalentado que se alimentan de un mismo distribuidor.

Dry Back (Fondo Seco)

Significa fondo seco. Las calderas de fondo seco se caracterizan porque la caja de fuegos está en contacto con el extremo de la caldera. Esto implica que no circula agua por esa parte, por lo que el calor emitido en la parte posterior de la caja de fuegos se pierde. La ventaja de estas calderas es que son accesibles desde la parte exterior, por medio de una abertura existente en la parte posterior de la caja de humos.

Wet Back (Fondo Húmedo)

Significa fondo húmedo. En las calderas de fondo húmedo hay circulación de agua por la parte posterior de la caldera, por lo que se aprovecha todo el calor emitido por la caja de fuegos. Por otra parte, la accesibilidad está limitada y precisa de poder entrar en la caldera para acceder al interior de la caja de fuegos; estas calderas son de dimensiones mayores.

Calderas Acuotubulares

Se caracterizan porque por el interior de los tubos circula el agua, de manera natural o forzada, para generar vapor y por la parte externa circulan los gases de la combustión. Estas calderas trabajan a presiones altas y generan altos caudales de vapor. Se debe tener especial control en la cantidad de agua ya que los tubos son de espesores moderados y si se quedan sin agua se queman. El vapor que generan se utiliza para obtener trabajo mecánico en las turbinas.

Tapas de Caldera

Se caracterizan porque van montadas por la parte interna del elemento, de manera que cuando la instalación está en funcionamiento la presión interna genera una fuerza sobre la tapa que hace la unión más estanca. Para poderse montar por el interior, las tapas y los orificios están fabricados con una geometría ovalada.

Paredes de Calderas

Las paredes de las calderas eran en un principio únicamente de ladrillo refractario; con el tiempo han sufrido una evolución de la que se destacan cuatro fases:

1. Pared de ladrillo refractario con dos capas de aislante por una parte y por la otra los tubos vaporizadores separados unos 150mm.
2. Pared de ladrillo refractario con dos capas de aislante más delgadas por una parte y por la otra los tubos vaporizadores separados unos 65mm.
3. Una capa de aislante por una parte y por la otra los tubos vaporizadores tangentes. En medio una placa de acero.
4. Una capa de aislante por una parte y por la otra tubos vaporizadores separados por tramos de placa de acero.

Circulación Natural en Calderas

Las calderas de circulación natural se caracterizan porque el flujo de agua ascendente generado en los tubos vaporizadores se forma de manera natural a causa de la variación de densidad, que disminuye con la temperatura. Para facilitar este flujo en las calderas de circulación natural se deben minimizar las pérdidas de carga que pueden ser originadas por la velocidad del flujo, el diámetro del conducto y la disposición de los tubos. Por este motivo, la disposición de los tubos en este tipo de calderas es vertical, evitando los giros. En estas calderas se deben distinguir tres partes principales: los vaporizadores, los recalentadores y los economizadores, aunque forzosamente solo deben estar presentes los vaporizadores.

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