Movatterモバイル変換

[0]ホーム
URL:

Ir al contenido
WikipediaLa enciclopedia libre
Buscar

Caldera (máquina)

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Este artículo o sección tienereferencias, pero necesita más para complementar suverificabilidad.
Busca fuentes:«Caldera (máquina)» –noticias ·libros ·académico ·imágenes
Este aviso fue puesto el 30 de octubre de 2013.
Calderas de gas.

En laindustria, lacaldera es unamáquina que producevapor al calentar agua por medio del calor generado por el consumo de un combustible no nuclear, o por electricidad de resistencia.[1]​

Descripción

[editar]

Las calderas se utilizan para muchos rubros (industria alimentaria, sanidad, transporte, etc.). Sin embargo, se denominagenerador de vapor específicamente a las calderas destinadas a generarenergía térmica. Son un componente delciclo Rankine, y además de una caldera, puede ser un BWR, un PWR con su intercambiador de calor, un HRSG, etc.

Partes

[editar]
Partes de caldera
Lado deEspañolInglés
EstructuraCarcasaShell
EnladrilladoBrickwork
Arco de ladrilloBrick arch
Puerta de inspecciónInspection doors
Puerta de RegistroMan hole
FuegoChimeneaChimney
AmortiguadorDamper
Válvula de sopladoBlow off valve
Caja de humosSmoke box
Fogón (Hogar)Fire box
Puerta de fogónFire door
Pozo de cenizasAsh pit
AguaIndicador de nivel de aguaWater level gauge
ManómetroPressure gauge
Válvula antirretorno de alimentaciónFeed check valve
Válvula de detención de vaporSteam stop valve
Válvula de seguridadSafety valve
Obturador fusibleFusible plug
Domo de vaporSteam dome
Boiler stay
Sifón térmicoThermic siphon
SobrecalentadorSuperheater
RecalentadorReheater
EconomizadorEconomizer (Economiser)

Equipo auxiliar

[editar]
Equipo auxiliar de caldera
Lado deEspañolInglésDescripción
FuegoPrecalentador de aireAir preheater
DesgasificadorEs el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.
AguaCondensadorEs unintercambiador de calor que condensa el vapor saturado ya utilizado en un ciclo cerrado. Su propósito es evitar la contaminación, reutilizando el agua.
Bomba de alimentación de calderaBoiler feedwater pump
Calentador de agua de alimentaciónFeed water heater
AcumuladorEs el recipiente que almacena el vapor generado, previo a su distribución al proceso que lo requiere.

Las partes de la máquina

[editar]
Materiales de caldera
ParteMaterialCaracterísticaEn el período
CarcasaHierro forjadoÚnico material de más alto grado. Unido por remaches.En la era Victoriana del vapor. Obtenido por especialistas, como los del área de Cleator Moor (RU)
AceroMás fuerte y barato, fabricado más rápido y con menos esfuerzo. Unido por soldadura.En el siglo XX
Carcasas (de caldera calentada eléctricamente)Acero inóxidableEs permitido.
FogónCobreFormabilidad y alta conductividad térmica.Históricamente, especialmente, para locomotoras.
AceroEn tiempos recientes, por el alto precio del cobre.
SupercalentadorAcero inoxidable ferritico

Combustible

[editar]
  • Combustibles: carbón, aceite, gas natural, biocombustibles como el bagazo.

Agua

[editar]
Estado del agua de caldera
EstadoDescripción
Agua de condensadoEs el agua que proviene del condensador y que representa la calidad del vapor.
Agua de alimentaciónEs el agua de entrada que alimenta el sistema, generalmente agua de pozo o agua de red con algún tratamiento químico como la desmineralización.
Agua de calderasEs el agua de circuito interior de la caldera, cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada.
Vapor húmedo (Vapor saturado)Es el vapor con arrastre de espuma proveniente de un agua de alcalinidad elevada.
Vapor seco (Vapor sobresaturado)Es el vapor de óptimas condiciones.

Purga

[editar]
Purgas de caldera
PurgaDescripción
De superficieEvacuación de sólidos en el nivel de agua de la caldera.
De fondoEvacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.

Propiedades y parámetros

[editar]
Propiedades y parámetros de caldera
Propiedad / parámetroDescripción
AlcalinidadNivel desalinidad expresada en ppm de CaCO3 que confiere una concentración de iones, carbonatos e hidroxilos que determina el valor de pH de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11,5.
Ciclos de concentraciónNúmero de veces que se concentra el agua de caldera respecto delagua de alimentación.
Índice de vapor / combustibleÍndice de eficiencia de producción de vapor de la caldera.

Eficiencia

[editar]
Eficiencia de caldera
Método de Entrada - Salida (Método directo)
Eficiencia de caldera = potencia (salida) / potencia (entrada) = (Q * (Hg - Hf)) / (q * GCV) * 100%
SímboloNombreUnidad
HgEntalpía de vapor saturadokcal/kg
HfEntalpía de agua de alimentaciónkcal/kg
GCVGran valor caloríficokcal/kg
QTasa de flujo de vaporkg/h
qTasa de combustible utilizadokg/h

Para determinar el rendimiento de la caldera se utiliza el poder calorífico inferior ya que los gases de combustión suelen estar a una temperatura superior que la de condensación de vapor por lo que no contribuye el calor latente del agua al calor generado. Sólo hay aporte de energía por la oxidación química del combustible.

Tipos

[editar]
Tipos de caldera
EspañolInglés
TipoSubtipoCalderaBoiler
de ollaPot
de Haycock (de Haystack)Haycock (Haystack)
de NapierNapier
GóticaGothic
de CajaBox
de VagónWagon
Terminada en huevoEgg ended
de ElefanteElephant
de ductoFlued
de Ducto centralCentre flue
Fairbairn de cinco tubosFairbairn's five-tube
de CornuallesCornish
de MariposaButterfly
de LancashireLancashire
de GallowayGalloway
de Ducto de retornoReturn flue
de HuberHuber
PirotubularFire tube
Immersion fired
de Fairbairn - BeeleyFairbairn - Beeley
HorizontalHorizontal
TransversalTransverse
de PistolaPistol
de LocomotoraLocomotive
de CañoneroGunboat
Marina escocesaScotch marine
de InglisInglis
de Paxman "económica"Paxman "economic"
Tubo directo tipo AlmirantazgoAdmiralty type direct tube
Tipo lanzadaLaunch type
de LentzLentz
de VanderbiltVanderbilt
de BagnallBagnall
VerticalVertical
de BlakeBlake
de Harris "económica"Harris "economic"
de Riley brothersRiley brothers
de Tubo paraleloParallel tube
de CochranCochran
de Clarke ChapmanClarke Chapman
de Tubo radial horizontalRadial horizontal tube
de RobertsonRobertson
AcuatubularWater tube
de Tubo en campoField tube
de De PorayDe Poray
de NiclausseNiclausse
de DürrDürr
Bajo contenido de aguaLow water content
Generador de vapor instantáneoFlash
Anular de tubos de aguaAnnular water tube
de StrakerStraker
VerticalVertical
de Tubo de DedalThimble tube
de SentinelSentinel
de Tubos espirales de aguaSpiral water tube
de ClimaxClimax
de Lune ValleyLune Valley
de Bolsover expressBolsover express
de IllingworthIllingworth
1 Tambor1 Drum
de Babcock & WilcoxBabcock & Wilcox
de Tubos de esquinaCorner tube
de Tubos en racimoBundled tube
de HornsbyHornsby
de Circulación forzadaForced circulation
de LaMontLaMont
de ClaytonClayton
2 Tambores2 Drums
Tipo DD type
3 Tambores3 Drums
de Stirling VStirling V
de Du TempleDu Temple
de White ForsterWhite Forster
de NormandNormand
de ReedReed
de ThornycroftThornycroft
de Thornycroft SchultzThornycroft Schultz
de YarrowYarrow
de MumfordMumford
de WoolnoughWoolnough
del AlmirantazgoAdmiralty
4 Tambores4 Drums
Tipo MM type
de Stirling BStirling B
5 Tambores5 Drums
de Stirling WStirling W
Pirotubular con fogón de tubos de aguaFire-tube with Water-tube firebox
SeccionalSectional
EléctricaElectric
Eléctrica de vaporElectric steam
Eléctrica de aguaElectric water
de ElectrodoElectrode

En la medida que la temperatura del vapor no supere los 230 °C, puede ser generado por una caldera humotubular. La temperatura de los humos de salida es de 300 °C porque sino daña el conducto y perjudica la atmósfera. Para una caldera acuotubular debe ser mayor a 380 °C, nunca por debajo para que el agua no sufra cambio de fase y no se genere daño por corrosión.

Uso

[editar]

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:

  • Esterilización (tindarización): era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico; también en loscomedores, con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar loscubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas (antes se creyó que esta era una técnica de esterilización).
  • Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en laindustria petrolera, donde el vapor es muy utilizado para calentarpetróleos pesados y mejorar su fluidez.
  • Generarelectricidad a través de unciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de lascentrales termoeléctricas.

Problemas

[editar]
Problemas de caldera
ProblemaTratamientoDescripción
CorrosiónAnticorrosivoSistema químico que brinda protección por formación de filmes protectivos anteiones corrosivos presentes en el agua.
IncrustaciónSedimentación de sólidos con formación de núcleos cristalinos o amorfos desulfatos,carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera.
DesoxigenaciónTratamiento químico que elimina eloxígeno del agua de calderas.
DispersanteSistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.
Antiincrustantesistema químico que les permite a los sólidos permanecer incrustantes en solución.

Historia

[editar]

En 1769, Dionisio Papin (Denis Papin) creó una pequeña caldera llamadamarmita. Se usó vapor para mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo, ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil.

En 1776,James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica. Con ello se empezó a desarrollar la fabricación de calderas. Inicialmente, las calderas fueron empleadas para accionarbombas de agua, de cilindros verticales; fueron las impulsoras de larevolución industrial.

Las primeras, lascalderas de olla, tuvieron el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se desaprovechaba el calor del combustible. Debido a esto, se introdujo el uso de uno o dos tubos adentro de la caldera para aumentar la superficie de calefacción,calderas de ductos. Luego, se comienza a utilizar calderas enlocomotoras para trenes, tanto de carga como de pasajeros; y se prueba su uso en automóviles.

Se mejoran las calderas con la introducción de lascalderas pirotubulares, que tienen varios tubos por los que pasan los gases de la combustión. Empiezan a utilizarse en embarcaciones con motores alternativos de vapor. Una mejora de las calderas estacionarias, es implementado enbuques de guerra, las calderas acuotubulares, que tienen tubos por los que pasa agua. La ventaja de está, es lavelocidad de reacción, es más fácil y rápido evaporar poca agua en unos tubos que mucha agua en una olla. Esta favoreció su uso en buques de guerra.

Para medir la potencia de la caldera, y como dato anecdótico, Watt recurrió a medir la potencia promedio de muchos caballos, y obtuvo unos 33 000 libras-pie/minuto o sea 550 libras-pie/s, valor que denominóHorse Power. Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kgm/s. LaOficina Internacional de Pesos y Medidas deParís, resolvió redondear ese valor a 75 más fácil de simplificar, llamándolocaballo de vapor en homenaje a Watt.

Véase también

[editar]

Referencias

[editar]
  1. ↑Nogués y Guerrero, Jesús (1926).Elementos de máquinas y calderas (2 edición). Bilbao: Casa Dochao. 

Enlaces externos

[editar]
Control de autoridades
Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Caldera_(máquina)&oldid=170621635»
Categorías:
Categorías ocultas:
[8]ページ先頭
©2009-2025 Movatter.jp