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Anexo:Clasificación de las calderas de vapor

Clasificación de las calderas de vapor
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Calderas usadas frecuentemente en industrias y transporte.
Clasificación de las calderas de vapor. Son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria.

Origen

A principios del siglo XIX se usaron calderas para teñir ropas, producir vapor para limpieza, etc., hasta que Papin creó una pequeña caldera llamada "marmita". Se usó vapor para intentar 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.

Luego de otras experiencias, James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido.

La máquina elemental de vapor fue inventada por Dionisio Papin en 1769 y desarrollada posteriormente por James Watt en 1776. Inicialmente fueron empleadas como máquinas para accionar bombas de agua, de cilindros verticales. Ella fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continúa en el presente.

Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas encontramos la baja velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por Kw de potencia, necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura.

Tipos de calderas

Dentro de los diferentes tipos de calderas se han construido calderas para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes tanto de carga como de pasajeros. Vemos una caldera multi humo tubular con haz de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El humo, es decir los gases de combustión caliente, pasan por el interior de los tubos cediendo su calor al agua que rodea a esos tubos.

Partiendo de la simple cardera de casco cilíndrico, se han desarrollado muchos y variados tipos de unidades generadoras de vapor. Algunos se han diseñados para proporcionar fuerza en general o calefacción, otros en cambio, se destinan para funciones mas especíalizadas. Sus características varían de acuerdo con la naturaleza del servicio que se prestan, las calderas reciben básicamente las denominaciones de calderas estacionarias (las instaladas en tierra) y calderas móviles (para navíos y locomotoras).

Calderas estacionarias

Las calderas estacionarias se utilizan para la calefacción de edificios, para plantas de calecfacción, central de de servicios públicos, como plantas de vapor para procesos industriales, plantas de vapor para centrales termoeléctricas locales, centrales de fuerza para servicios públicos. Las calderas de vapor de calefacción se califican frecuentemente como residenciales o como comerciales. Se acostumbra también a establecer una diferencia entre las instalaciones industriales y las plantas de fuerza termoeléctrica.

Las grandes unidades utilizadas primordiarmente para la generación de energía eléctrica, son conocidas por el nombre genérico de centrales termoeléctricas.

CalderaN2.JPG

Las calderas estacionarias, para mantener un control de la seguridad sobre las carácterísticas de construcción de toda caldera estacionaria suceptible de aseguramiento (por obligación legal en la mayoría de los paises) dicha construcción debe someterse a las normas prescritas por el código de calderas y tanques de presión de la Asociación Americana de ingenieros Mecánicos ASME, el cual establece la siguiente clasificación:

  • Calderas de baja presión cuando el vapor no exada los 1.05 kg/cm cuadrados igual a 15 lb/pulg cuadradas y todas las calderas para agua caliente que operen a presiones que no exadan de 11.5 kg /cm cuadrados y cuyas temperaturas no sobrepasen los 121 drados celsius.

CalderaN41.JPG

  • Calderas de generación de fuerza a todas las calderas cuyo límite de presión sobrepasen los descritos en el párrafo anterior. Calderas en miniaturas cuando el diámetro interior del casco no excede los 406 mm, un volúmen máximo de 0.141 m cúbico y trabaje a una presión de trabajo máxima a 100 lb/pulg cuadradas.

Materiales

La selección de los materiales para la selección de las calderas, está controlado y dispuesto por la mencionada norma. Las calderas para la generación de fuerza están formada por aceros especiales, así como las calderas de miniaturas pueden conformarse por otros metales, tales como el cobre, aceros inoxidables y similares. Las calderas de calefacción se fabrican de hierro colados o de aceros.

Las calderas de aceros con tubos de humo son fabricadas con láminas de acero procedentes de los trenes de y con fluses de acero. Las planchas de aceros son unidas mediante costuras de remacas o por soldadura. Los tubos se insertan dentro del tambor en los cabezales o placas de soporte.

Tamaño

La determinación de la capacidad de las calderas se basan unicamente en la determinación de la superficie de calecfacción para estos tipos de calderas se puede alcanzar un rendimiento máximo de 18000 MBtu/h.

Las calderas de calecfacción cuya superficie de estas sea de 27.3 m cuadrados el rendimiento nominal se encuentre en 1 800 MBtu/h.

CalderaN3.JPG

Las calderas que utilizan como combustuble el petroleo formadas por quemadores su capacidad está regida únicamente por la prueba de rendimiento en unos 1800 MBtu/h.

Contenido de los tubos

A parte del tipo ordinario de calderas de cuerpo de aceros existen dos clases generalizadas de calderas de acero las caldera de tubos de humo y la caldera de tubos de agua o acuotubular.

Las calderas de tubos de humo: son calderas dotadas de tubos rectos rodeados de agua y en cuyo interiol pasan los gases de la combustión.

Las calderas acuotubulares: En estas calderas los tubos contienen en su interil el vapor o el agua y por fuera los gases proveniente de la combustión. Los tubos generalmente se encuentra unidos por una especie de domos, que se disponen ya sean paraleslos al eje de la caldera o en águlos.

Fuente

  • Shields Calderas, Carl D. (1975) Tipos, características y sus funciones. Edición Revolucionaria.
  • Ingecap
  • Buenas tareas