Construcción de una caldera industrial

Construcción de una caldera industrial

¿Qué es una caldera?

La caldera es una máquina generada por ingeniería, diseñada para producir vapor.

Este vapor se forma a través  de la transferencia de calor a presión constante, en el cual el fluido es originalmente un líquido, que luego se calienta y cambia de fase.

Es un recipiente a presión, por lo cual construido con acero laminado.

Las calderas son utilizadas e las industrias cumpliendo funciones  como:

• Calentando fluidos
• Generando electricidad ( Centrales Termoeléctricas)
• Esterilización (en hospitales y comedores)
• Complemento importante en la industria de la limpieza de prendas de vestir.

Tipos de calderas:

 Centrales Termoeléctricas.

1. Acuotubulantes: son aquellas en que el fluido se mueve por los tubos  durante el calentamiento. Son las mas utilizadas en las Centrales Termoeléctricas.
2. Pirotubulantes: son aquellas en que el fluido ene estado liquido esta en un recipiente atravesado por tubos mediante los cuales pasan gases a alta temperatura. El fluido en fluido líquido   se evapora al contacto con los tubos calentados.
   

Partes elementales de las calderas:

• Fogón u Hogar: espacio donde se realiza la combustión para calentar el fluido.
• Puerta Hogar: Es una pieza metálica, abisagrada, revestida generalmente en su interior con ladrillo refractario o de doble pared, por donde se alimenta de combustible sólido al hogar y se hacen las operaciones de control de fuego. En las calderas que queman combustibles líquidos o gaseosos, esta puerta se reemplaza por el quemador.
• Emparrillado: son piezas metálicas en formas de rejas, generalmente rectangulares, que van en el interior del fogón y que sirven de soporte al combustible sólido.
• Cenicero: es el espacio que queda bajo del emparrillado y que sirve para recibir las cenizas que caen de ésta.
• Puerta del Cenicero: Accesorio que se utiliza para realizar las funciones de limpieza del cenicero
• Mampostería: Se llama mampostería a la construcción de ladrillos refractarios o comunes que tiene como objetivo de cubrir la caldera para evitar pérdidas de calor al exterior
• Conductos   de Humos: es aquella parte de la caldera por donde circulan  los gases calientes que se han producido en la combustión, en estos conductos se realiza la transmisión de calor al agua que contiene la caldera.
• Caja de Humo: Corresponde al espacio de la caldera en el cual se juntan los  gases después de haber entregado su calor y antes de salir por la chimenea.
• Chimenea: es el conducto de salida de los gases de la combustión hacia la atmósfera, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios o molestias a la comunidad.
• Templador: es una compuerta metálica instalada en el conducto de humo que comunica con la chimenea o bien en la chimenea misma.
• Puertas de Inspección: Son aperturas que permiten inspeccionar, limpiar y reparar la caldera.
• Puertas de Explosión: Son puertas metálicas con contrapeso o resortes, ubicadas generalmente en la caja de humos y que se abren en caso de exceso de presión en la cámara de combustión.
• Cámara de Agua: Es el volumen de la caldera que esta ocupado por el agua que contiene y tiene como límite superior un cierto nivel mínimo del que no debe descender nunca el agua durante su funcionamiento
• Cámara de Vapor: es el espacio o volumen que queda sobre el nivel superior máximo de agua y en el cual se almacena el vapor generado por la caldera.

  

  Partes generales de una Caldera

Historia de las Calderas

Dionisio Papin

La primera máquina de vapor fue creada por Dionisio Papin en 1769, la cual no funcionaba durante mucho tiempo ya que utilizaba  vapor a baja temperatura (vapor húmedo). Luego de otras experiencias observando el trabajo  de Pepin y de la máquina de Newcomen de Thomas Newcomen,  James Watt completó una máquina de vapor  de funcionamiento continuo. Inicialmente fue empleada como máquina para accionar bombas de agua  de cilindros verticales; lo que la llevo a convertirse en la impulsora de la Revolución Industrial.

Todo comienza con los distintos análisis que realizó James Watt (Greenock, 19 de enero de 1736-Handsworth, 25 de agosto de 1819) ingeniero escoses, que con sus escrutinios  y mejoras dio el primer paso hacia el desarrollo pleno de las calderas cuando realizo mejoras a la maquina de Newcomen abriéndole paso expedito a las maquinas de vapor.

Descubrió que la máquina de Newcomen estaba gastando casi tres cuartas partes de la energía del vapor en calentar el pistón y el cilindro. Entonces desarrollo una cámara de condensación separada que incremento de manera significativa la eficiencia de la máquina.

James Watt

Watt observo que  podría utilizar  el vapor como fuerza económica que reemplazaría  la fuerza animal y manual, comenzando así el desarrollo  de las calderas, hasta llegar a las hoy muy utilizadas y muy eficientes.

El primer inconveniente que tuvo era que los gases calientes solo tenían contacto con la base de las primeras calderas desarrolladas, desaprovechándose así el calor del combustible. Como mejora se utilizaron tubos para aumentar la superficie de calefacción, mejorando así la productividad de la caldera.

Dato curioso: 

James Watt desarrollo la unidad llamada  Caballos de Potencia (HP  por sus siglas en inglés) para comparar la salidas de las diferentes maquinas de vapor. Esta unidad  aun es utilizada, sobre todo en los vehículos. 

Maquina de Newcomen

Mejoras realizadas por James Watt