Calderas

Las calderas son máquinas térmicas diseñadas para generar vapor a través de la transferencia de calor a una presión constante a un fluido, que puede ser agua o aceite térmico. Este fluido, originalmente en estado líquido, por efecto del calentamiento cambia de fase a vapor saturado, que más tarde puede aprovecharse en diferentes procesos de calentamiento o de potencia. El calor mediante el que se da el cambio de fase del fluido puede proceder de diferentes tipos de energéticos, tales como combustibles fósiles u orgánicos, o bien, de energía eléctrica, nuclear o geotérmica.

La caldera basa su funcionamiento en la física dinámica de presión lo que produce energía a partir de un flujo de vapor, responsable de generar fuerza que circula por una tubería o tanque que cumple la función de transportador. Estos equipos cuentan con un set de intercambiadores de calor en los que se da una serie de transformaciones que convierten al fluido en vapor saturado. La saturación del vapor se da por el espacio a donde la bomba canaliza dicha materia. Debido a la manera en que operan y a su diseño, estos dispositivos muchas veces son entendidos como una combinación de equipos que en conjunto producen o recuperan calor y que trabajan de la mano con aparatos especiales para transferir calor a un fluido para que cambie de fase.

La construcción de las calderas por lo general está hecha a base de acero laminado con hierro fundido y templado en las estructuras y contenedores, materiales que presentan una gran resistencia a las altas temperaturas y a las variaciones en el medio ambiente. Estas máquinas se componen de un hogar, que es la sección que entra en contacto directo con la flama; de quemadores, de combustibles y de tubos, pantallas, sobrecalendaroes, un atemperador y un banco generador. Según su modo de funcionamiento y diseño, existen los siguientes tipos:

• Acuotubulares. En las de este tipo el fluido de trabajo durante el calentamiento se desplaza dentro de tuberías. Permiten altas presiones a su salida y presentan una gran capacidad de generación de vapor. Son el tipo de caldera más utilizada en centrales termoeléctricas.

• Pirotubulares. Se construyen por tanques de contención de líquidos que son atravesados por tuberías por las que pasa el gas a altas temperaturas, producto de la combustión. La evaporación de los fluidos se da cuando entran en contacto con los tubos. Se utilizan en instalaciones de calefacción central e individual

• De hogar presurizado. Se construyen de acero y cuentan con una cámara de combustión con forma cónica que genera un flujo de gases de combustión turbulento que incrementa la transferencia de calor. Funcionan te manera automática.

• De calefón. Son una variante de las acuotubulares y en ellas se da el calentamiento de fluido dentro de un serpentín de cobre que es sometido al fuego directo del quemador.

• Tipo cocina. Son una variante de las pirotubulares con la particularidad de que por lo general se colocan debajo de la mesa de cocina.

• De fundición seccional. Este tipo de caldera se compone de secciones huecas de fundición de hierro por las que circula el fluido.

Cada una de las anteriores tiene distintos usos industriales y gracias a las diversas aplicaciones que tiene el vapor, entre los principales que se le da a una caldera se encuentra la esterilización en hospitales y comedores, la generación de electricidad en centrales termoeléctricas y también son máquinas muy utilizadas para calentar otros fluidos, especialmente en la industria petrolera. A continuación presentamos una descripción de las aplicaciones que tienen las calderas en diferentes industrias y sectores:

• Industria Hotelera y Restaurantera: para el calentamiento de usos básicos del agua en habitaciones, cocina y lavandería.

• Industria Químico Farmacéutica y Hospitalaria: para la esterilización de instrumentación y procesos de transformación de componentes base que sirven para la preparación de medicamentos, de sustancias, de composiciones moleculares para el tratamiento y para el preparado de otro tipo de materias primas.

• Calentamiento de Fluidos en Industrias Petroquímicas: en este tipo de industria se utiliza mucho el vapor para disminuir la densidad de ciertos fluidos que se necesita transportar por tuberías con mayor rapidez y por otro lado, para la fusión de ciertas sustancias que sólo se pueden mezclar bajo altas temperaturas. También intervienen en la fabricación de productos a base de fundición de petroquímicos y para homogenización de materias primas.

• Industria de la Producción Eléctrica: las aplicaciones en esta industria son cada vez más comunes y se generalizará con la implementación de las diferentes reglamentaciones o exigencias que van dirigidas a la industria sustentable. Con el descubrimiento y desarrollo de nuevos combustibles que hacen funcionar una caldera a menor costo se está ampliando el desarrollo de la energía eléctrica a partir de calderas que consumen biodiesel, mucho más económico que muchos de los combustibles tradicionales y con menores índices de contaminación. Con ello, el uso de una caldera en las centrales termoeléctricas es cada vez más común, así como en distintas plantas industriales que buscan generar su propia energía eléctrica.

• Industria Alimenticia. Se emplean en los procesos de transformación de los alimentos y en la esterilización de los instrumentos que se utilizan.

El uso de una caldera supone grandes ventajas sin embargo, es necesario que estén bajo constante inspección para garantizar la calidad de sus procesos y evitar daños que supongan riesgos para el personal que las opera.

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