¿Qué son las calderas industriales?

Las calderas industriales son equipos utilizados para generar vapor, uno de los elementos vitales dentro de casi cualquier industria, ya que el vapor es empleado para intercambio de calor y otros procesos industriales.


Calderas industriales dentro de una industria
Las calderas industriales son generadores de calor vitales para la industria. Imagen de grundfos

En este artículo definiremos a las calderas industriales, su clasificación y las partes que conforman una caldera industrial, de modo, que se pueda tener una base sólida para entender temas, como el mantenimiento y el uso de las calderas.

Tabla de contenidos
  1. Definición de calderas industriales
    1. Partes de una caldera
      1. Quemador
      2. Hogar
      3. Circuito de humos
      4. Caja de humos
      5. Chimenea
      6. Salida de agua
      7. Circuito de agua
      8. Cámara de vapor
      9. Salida de vapor
  2. ¿Cómo funciona una caldera?
    1. Tipos de calderas industriales

Definición de calderas industriales

Caldera o generador de calor en funcionamiento dentro de planta industrial
Caldera o generador de calor en funcionamiento. Imagen de cicloboiler

Las calderas industriales, también son conocidas como generadores de calor, ya que su principal función es precisamente quemar combustible y calentar agua hasta que esta genere vapor, que sale por tuberías y es utilizado aguas abajo en procesos industriales para transferencia de calor, o para cualquier otra operación que requiera vapor de agua. Podemos definir a las calderas industriales, como:

Equipos capaces de generar calor al quemar un combustible, así como, evaporar agua para generar una gran cantidad de vapor que será aprovechado en procesos industriales.

Las calderas industriales son equipos térmicos que pueden convertir un fluido como el agua en vapor, que es aprovechado en industrias tan importantes como la petroquímica y la química. Las calderas o generadores de calor son un ejemplo clásico de transferencia de calor.

Asimismo, las calderas al crear una combustión interna, generan adicionalmente gases de combustión que son expulsados a los alrededores mediante chimeneas, las cuales, deben ser monitoreadas para evitar exceder los límites contaminantes permitidos. Para ello, se emplean estudios simples como el análisis de orsat para poder conocer la composición de los gases de combustión que salen por la chimenea de una caldera o generador de calor.




Partes de una caldera

Las calderas industriales se encuentran conformadas por varias partes, que describiremos a continuación:

  • Quemador o quemadores
  • Hogar
  • Circuito de humos
  • Caja de humos
  • Chimenea
  • Salida de agua
  • Circuito de agua
  • Cámara de vapor
  • Salida de vapor

Cabe destacar, que estas son las partes principales de una caldera, sin embargo, estos equipos térmicos o generadores de calor cuentan con muchas otras partes, las cuales detallaremos en un próximo artículo orientado específicamente a describir las partes que conforman una caldera. Seguidamente, describiremos brevemente las partes de una caldera anteriormente mencionadas:

Quemador

El quemador o quemadores es la parte de la caldera que tiene como objetivo realizar la combustión.

Hogar

El hogar de una caldera, también conocido como la cámara de combustión, es la zona de la caldera donde se lleva a cabo la combustión, dando lugar a altas temperaturas y donde se genera el calor necesario para lograr la ebullición del agua.

Circuito de humos

Se trata de la zona en donde se produce el intercambio de calor o intercambio de energía entre los gases de combustión y el agua.

Caja de humos

Es el lugar en donde son llevados los gases de combustión, luego de pasar por el circuito de humos, y en donde son redirigidos hacia la chimenea.

Chimenea

Por lo general, es una tubería o varias tuberías por donde los gases de combustión son expulsados a los alrededores del sistema.

Salida de agua

Es por donde sale el agua que no llega a convertirse en vapor, luego del intercambio térmico.

Circuito de agua

Es el lugar donde el agua eleva su temperatura y cambia de fase a vapor por conducción, a través de las paredes que la contienen.

Cámara de vapor

Es donde se almacena el vapor que luego sale al sistema industrial mediante tuberías.

Salida de vapor

Es por donde el vapor sale directamente a la industria, para ser utilizado como fuente de calor.


¿Cómo funciona una caldera?

Partes que conforman una caldera industrial
Partes de una caldera. Imagen de chardonlabs

El funcionamiento de las calderas industriales y las calderas en general (generadores de calor) es realmente muy simple. Se efectúa una transferencia de calor desde la fuente de alta (gases de combustión), hasta la fuente de baja (el agua) mediante mecanismos de conducción producidos por el contacto directo de los gases calientes con las paredes del circuito de agua. Además, también se transfiere calor mediante mecanismos de radiación emitidos por la llama de los quemadores hacia las paredes del hogar de la caldera, asimismo, también se presentan mecanismos de convección por el roce de los gases calientes con las partes metálicas bañadas por el agua.

Esta transferencia de calor entre los gases de combustión y el agua genera una evaporación y el vapor generado se va almacenando en una cámara de vapor, hasta que hay suficiente cantidad para salir de la caldera mediante tuberías. Para lograr esta generación, previamente se alimenta la caldera con agua y combustible, se enciende y se espera a que el proceso de calentamiento se lleve a cabo.




Tipos de calderas industriales

Las calderas industriales pueden clasificarse de diferentes formas, sin embargo, podemos incluirlas en tres grupos bien definidos, los cuales son:

  • Pirotubulares: Son aquellas cuyos gases de combustión son transportados internamente dentro de la caldera a través de tubos, creando una malla de tuberías en donde se realiza la transferencia de calor necesaria para generar el vapor.
  • Acuotubulares: Su funcionamiento es contrario al de las pirotubulares, ya que en estas el agua circula dentro de las tuberías y los gases de combustión fuera de los tubos, llevándose a cabo la transferencia de calor hacia el interior de los tubos que transportan el agua dentro de la caldera.
  • Vaporización instantánea: Son aquellas en donde la cantidad de agua es menor al calor que se genera, por lo tanto, la vaporización del agua es casi inmediata.

Otros tipos de clasificación que podemos dar a las calderas industriales, son las siguientes:

  • Según el material con el cual son construidas (hierro fundido, acero, etc)
  • Por el servicio que suministran
  • Según el combustible que utilizan
  • Por el fluido calentado
  • Según el tipo de cámara de combustión que posean

Podemos concluir, que las calderas son equipos de vital importancia para la industria, ya que permiten generar el vapor necesario para lograr la transferencia de calor requerida en los sistemas. Los conceptos básicos descritos en este artículo, nos serán de utilidad cuando detallemos más a fondo la teoría sobre las calderas industriales.

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