Fundamentos de calderas de vapor

Escrito por herb kirchhoff | Traducido por mary gomez
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Fundamentos de calderas de vapor
Las calderas de vapor calientan edificios y activan maquinaria o procesos. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Una caldera de vapor es un dispositivo que utiliza calor de la combustión de un combustible para convertir el agua en vapor. Esta caldera consta de un horno o cámara de combustión donde se quema el combustible, superficies para transmitir el calor de combustión al agua y un espacio en el que el vapor se acumula bajo presión. Su uso como fuente de energía para realizar trabajos prácticos como el bombeo de agua entró en uso en el siglo XVII.

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Tipos de calderas

Las calderas de vapor vienen en dos tipos estándar. En una caldera pirotubular, el agua rodea los tubos de acero a través de los cuales pasan los gases calientes provenientes de la combustión y van hacia la chimenea de escape. A medida que el agua hierve a vapor, el vapor se acumula en una cámara en forma de tambor bajo presión. A medida que el agua continúa hirviendo, la presión de vapor se acumula hasta que haya suficiente para hacer el trabajo. Una válvula de seguridad en la cámara de vapor libera vapor a presiones superiores a la presión normal de funcionamiento. Este dispositivo de seguridad se utiliza en todas las calderas. Las calderas pirotubulares se utilizaron en las locomotoras y tractores de vapor antiguos y todavía se utilizan en pequeñas calderas industriales y de calefacción.

Caldera de tubo de agua

Con una caldera de tubo de agua, el agua está en tubos rodeados por los gases ardientes de combustión. Estas calderas pueden producir mayores cantidades de vapor de alta presión que las calderas de tubos de fuego y pueden producir ese vapor rápidamente. Las calderas express y calderas rápidas generan vapor de forma casi instantánea debido a que sus tubos de agua se calientan a temperaturas extremadamente altas. Las calderas acuotubulares se utilizan en los barcos de vapor, grandes plantas manufactureras y plantas de generación eléctrica. A diferencia de las calderas pirotubulares, las acuotubulares son poco probable que exploten, ya que el vapor se utiliza tan rápido como se produce.

Potencia de la caldera

Las calderas se describen como de un solo pase, dos pases, tres pases o cuatro pases. Los pases describen el número de veces que la caldera de agua se expone al calor liberado por la combustión. La potencia de la caldera se expresa en términos de caballos de fuerza de caldera. Un caballo de fuerza de una caldera es la capacidad de hervir 4,15 galones (15 l) de agua a vapor a presión atmosférica normal. El volumen de agua se expande 1700 veces cuando se convierte en vapor, lo que le da su poder. Requiere de 1,9 caballos de fuerza de caldera para convertir un pie cúbico de agua (7,48 galones o 27,6 litros) en 1700 pies cúbicos (48.139 litros) de vapor a presión atmosférica normal. Dicho de otra forma, para hacer funcionar un motor de 10 caballos de fuerza, la caldera debe convertir 13,36 pies cúbicos (378 litros) de agua en 22.730 pies cúbicos (643,109 litros) de vapor por hora. Eso equivale a una potencia de caldera de 25,4 caballos de fuerza.

Tasa de presión

Las calderas de baja presión operan a presiones de hasta 15 libras (7 kg) por pulgada cuadrada (psi). Las calderas de alta presión operan a presiones superiores a 75 psi. Las de baja presión se utilizan principalmente para la calefacción de edificios en invierno. Una planta de calefacción enfrentará grandes variaciones de estaciones en la demanda de vapor, pero no cambios repentinos en la demanda. Las calderas de calefacción deben estar dimensionadas para satisfacer las condiciones invernales más severas. Las de alta presión se utilizan para la calefacción, operar maquinarias y para el procesamiento de materiales. La demanda de vapor para el procesamiento industrial puede ser continua o intermitente. Una caldera diseñada correctamente puede manejar cargas mínimas, carga máxima y cualquier otra carga en el medio.

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