Calderas de vapor, cómo operan, tipos disponibles, y la importancia de su mantenimiento

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Las calderas de vapor consisten en recipientes que poseen agua contenida, así como una fuente de calor que es alimentada por carbón, petróleo, o gas. Dicha caldera se encarga de transferir el calor de la fuente al recipiente, convirtiendo así el líquido en vapor. Este vapor sale del recipiente por medio de un tubo y es llevado a otra área donde puede usarse para limpiar, alimentar equipos, proporcionar calor, entre otras funciones.

Los sistemas de caldera pueden ser de dos tipos, a saber, cerrados y abiertos. Un sistema de caldera cerrada es aquel en el que todo el vapor se devuelve al recipiente en forma de agua para ser reutilizado; estos sistemas de caldera cerrada son bastante eficientes y no tan costosos de maniobrar, sin embargo, algunos procesos de la industria contaminan los vapores y evitan su reutilización. Por otro lado, aquel sistema de caldera que no devuelve el vapor usado al recipiente es conocido como abierto.

Ahora bien, la fuente de calor de los sistemas de caldera está ubicada en un compartimiento separado dentro del recipiente de líquido, este último está conectado a la fuente de calor por medio de barras metálicas, las cuales se encargan de calentar el agua de forma directa y la convierten en vapor; el vapor es acumulado inicialmente en un área por encima del recipiente (conocido como cúpula) antes de ser liberado de la caldera. El domo fuerza a que el vapor se vuelva altamente condensado para que pueda salir de la caldera con una cantidad significativa de presión. El vapor presurizado es importante para algunas aplicaciones industriales tales como el funcionamiento de turbinas y el manejo de otras maquinarias pesadas. Cabe mencionar que toda caldera cuenta con una válvula de seguridad que posibilita que el exceso de vapor se libere con el fin de evitar las explosiones. Asimismo, las calderas también contienen un sistema de drenaje, que desecha los contaminantes, así como los sedimentos presentes en el recipiente, además de una chimenea, que deja que el calor escape una vez que ha pasado a través del ya mencionado recipiente.

Mencionemos ahora que existen otros dos tipos principales de sistemas de caldera: a saber, los de tubos de fuego y los de tubos de agua. En la caldera de tubo de fuego, el calor es dirigido a través de ciertas barras metálicas que pasan por el medio del recipiente de líquido. Las varillas se hallan dispuestas en bancos con el objeto de que el calor pueda pasar por el buque muchas veces antes de que escape por la chimenea. Asimismo, el sistema de tubo de fuego expone el líquido a la cantidad máxima de superficie, asimismo, tiene la máxima cantidad de espacio para el almacenamiento del agua. Por otro lado, en una caldera de tubo de agua, el calor se dirige mediante barras de metal próximas al exterior del recipiente. Las calderas de tubo de agua son dispuestas verticalmente y cuentan con la capacidad de producir más unidades de vapor por hora, sin embargo, también cuentan con menos almacenamiento en comparación con el sistema de tubo de fuego.

Si quieren sacar el máximo provecho de su caldera de vapor, es importante que le den un mantenimiento adecuado. Parte del proceso de dicho mantenimiento está enfocado en el tratamiento del agua, el cual agrega sustancias químicas que inhiben la corrosión. El tratamiento del agua es importante para la eficiencia y la longevidad de la caldera, por lo que no debe pasarse por alto este proceso. Algunas opciones usan sustancias que forman una capa delgada y pasiva de sílice en los tubos interiores que ayuda a proteger a la caldera contra la corrosión y la incrustación. Si tienen una caldera de vapor y están contentos con ella, proporcionarle el tratamiento químico apropiado para el agua es la mejor manera de garantizar que dure en los años venideros. La mayoría de los sistemas de caldera están hechos de acero al carbono, a saber, un metal duradero, y aunque este es conocido por ser resistente, requiere de constantes mantenimientos.

Como se mencionó, es menester asegurarse de que el acero al carbón se mantenga en buen estado, y para ello deben tratarlo químicamente. Para ser más precisos, se requieren atenciones basados en sulfito. Tienen que asegurarse de no enviar gases no condensables al agua a través de la bomba que puede entrar en la caldera. Cuando esos gases no condensables entran en la caldera bajo presión, pueden causar lo que se conoce como “picadura de oxígeno”, ya que golpean por dentro del sistema, lo que básicamente elimina y quema las piezas de metal. Al agregar los tratamientos del líquido, pueden evitar este problema y mantener sus calderas en óptimo funcionamiento y por muchos años. El tratamiento del agua también ayuda a mantener a la caldera en la máxima eficiencia. La importancia de esto es que, cuando esta tiene una transferencia de calor reducida, se gasta más dinero en combustible. A ello se debe que el reiterado tratamiento no sólo permite el óptimo mantenimiento del sistema sino que posibilita la reducción considerable de gastos.

Ahora bien, una capa delgada de incrustaciones en la caldera puede disminuir drásticamente la eficiencia del proceso de transferencia de calor, aumentando así los costos de combustible. Mantener las concentraciones sólidas disueltas por debajo del umbral de solubilidad del agua permite un uso máximo de esta, sin el problema de la escala. Esto se puede lograr mediante un procedimiento adecuado de purga de la caldera y a través del tratamiento del líquido contenido con ayuda de inhibidores químicos. Con lo dicho hemos cumplido con el cometido de esta publicación: explicar el funcionamiento de las calderas así como los tipos existentes, y exponer la importancia del mantenimiento de estas mediante los tratamientos químicos en el agua.

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