Introducción
calderas de vapor
Las calderas de vapor son unos aparatos en los que se hace hervir agua para producir vapor. El calor necesario para caldear y vaporizar el agua pude ser suministrado por un hogar, por gases calientes recuperados a la salida de otro aparato industrial (horno, por ejemplo), por el fluido refrigerador de una pila atómica, por irradiación solar o por una corriente eléctrica. Cuando el calor es suministrado por en líquido caliente o por vapor que se condensa, se suelen emplear otras denominaciones, tales como vaporizador y transformador de vapor. El sinónimo generador de vapor se emplea de preferencia cuando se habla de calderas de una cierta importancia. Si la caldera propiamente dicha está conectada a otros, de los cuales unos calientan el agua (recalentadores de agua, economizadores) o el aire de combustión (precalentador de aire), y otros recalientan el vapor (recalentadores), suele denominarse el conjunto grupo evaporador, y la parte del grupo en que se produce la evaporación se llama vaporizador o haz vaporizador. Los aparatos que quitan su vapor al fluido refrigerador de un reactor nuclear (pila atómica), si bien constituyen verdaderos evaporadores o calderas en sentido amplio de la palabra, se denominan normalmente intercambiadores. Durante su funcionamiento, la caldera propiamente dicha está sometida interiormente a la presión de equilibrio del agua y de su vapor a la temperatura alcanzada. Los otros elementos del grupo recorridos por el agua o el vapor, a partir de la bomba de alimentación (economizador, recalentador), están sometidos casi a la misma presión, pero la temperatura del fluido puede ser inferior o superior a la ebullición.

La forma de las calderas de vapor ha evolucionado considerablemente y, sobre todo, se ha diversificado, incluso si nos limitamos a considerar las calderas calentadas por hogares. Las primeras calderas consistían esencialmente en recipientes cerrados, cuya parte inferior, llena de agua, estaba sometida a la irradiación de un hogar o al contacto de gases calientes. Para obtener, además, grandes superficies de contacto, se construyeron más adelante calderas con hervidores, situados debajo del cuerpo cilíndrico principal y conectados a éste mediante conductos tubulares. En este sentido ha constituido una nueva etapa la aparición de las calderas semitubulares, cuyo cuerpo principal está atravesado por un haz tubular.
Caldera (máquina)De Wikipedia, la enciclopedia libre
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Calderas de gasóleo.Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado.

Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

Esterilización (tindarización): es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para la elaboración de alimentos en marmitas.
Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.
Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.

Contenido
1 Historia
2 Tipos de caldera
3 Elementos, términos y componentes de una caldera
4 Véase también
5 Enlaces externos


HistoriaCuando James Watt observó que se podría utilizar el vapor como una fuerza económica que remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la fabricación de calderas, hasta llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las distintas industrias.

Las primeras calderas tenían el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se aprovechaba mal el calor del combustible. Debido a esto, posteriormente se le introdujeron tubos para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos de humo) y calderas acuotubulares (tubos de agua).

Tipos de caldera
Esquema de una caldera acuotubular.Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación.
Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente y es atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape.
Elementos, términos y componentes de una calderaAgua de alimentación: Es 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 condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor.
Vapor seco o sobresaturado: Vapor de óptimas condiciones.
Vapor húmedo o saturado: Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada.
Condensador: Sistema que permite condensar el vapor.
Estanque de acumulación: Es el estanque de acumulación y distribución de vapor.
Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.
Purga de fondo: Evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.
Purga de superficie: Evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera.
Fogón u hogar: Alma de combustión del sistema.
Combustible: Material que produce energía calórica al quemarse.
Agua de calderas: Agua de circuito interior de la caldera cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada.
Ciclos de concentración: Número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación.
Alcalinidad: Nivel de salinidad 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.
Desoxigenación: Tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas.
Incrustación: Sedimentación de sólidos con formación de núcleos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera.
Dispersante: Sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.
Antiincrustante: Sistema químico que permite permanecer a los sólidos incrustantes en solución.
Anticorrosivo: Sistema químico que brinda protección por formación de films protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua.
Corrosión: Véase Corrosión
Índice de vapor/combustible: Índice de eficiencia de producción de vapor de la caldera.
Otro medio de aprovechar mejor el calor producido en el hogar ha consistido en emplazar éste en el interior de la caldera, estando constituido por un cilindro de plancha, cuya superficie externa está enteramente bañada por el agua.

Que es una Caldera de Vapor?


Las Calderas o Generadores de vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria.

Hasta 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 continua en el nuestro.

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.

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-humotubular 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.

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/seg., valor que denominó HORSE POWER, potencia de un caballo.

Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kgm/seg. Pero, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París, resolvió redondear ese valor a 75 más fácil de simplificar, llamándolo "Caballo Vapor" en homenaje a Watt.

Proceso de Vaporización

El vapor o el agua caliente se producen mediante la transferencia de calor del proceso de combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevando, de esta manera, su presión y su temperatura.

Debido a estas altas presiones y temperaturas se desprende que el recipiente contenedor o recipiente de presión debe diseñarse de forma tal que se logren los limites de diseño deseado, con un factor de seguridad razonable.

Por lo general, en las calderas pequeñas empleadas para la calefacción domestica, la presión máxima de operación es de 104000 N/m2. En el caso del agua caliente, esta es igual a 232oC (450oF).

Las calderas grandes se diseñan para diferentes presiones y temperaturas, con base en la aplicación dentro del ciclo del calor para la cual se diseña la unidad.
sistemas
Importancia de La Elección de un Buen Combustible en las Calderas

•Los combustibles están caracterizados por un poder calorífico (cantidad de kilocalorías / kilo que suministran al quemarse), un grado de humedad y unos porcentajes de materias volátiles y de cenizas.

•Esto datos son de gran utilidad para determinar las condiciones prácticas de la combustión, pero no son suficientes para estudiar el mecanismo de las diferentes combinaciones químicas.

•El análisis químico es quien permite distinguir los diferentes elementos (puros) que constituyen el combustible. Estos elementos se pueden clasificar en dos grandes categorías:

•Elementos activos, es decir: combinables químicamente con el comburente, cediendo calor. Son el carbono, hidrógeno, azufre, etcétera.

•Elementos inertes, que no se combinan con el comburente y que pasarán como tales a los residuos de la combustión. Son el agua, nitrógeno, cenizas, etc.

El objeto de la combustión, refiriéndonos a los hogares, es el de proporcionar una producción de calor uniforme y regulada para ser transmitida a un medio que la absorba. Una de las cuestiones más importantes es la de suministrar una cantidad exacta de oxígeno por unidad de peso del combustible para que se realice la combustión completa.

Además de la exactitud correcta de la mezcla “aire-combustible”, se debe dar el tiempo necesario para que la mezcla sea intima para que el combustible arda completamente; la temperatura del hogar debe ser tal que mantenga la combustión. La mejor manera de estudiar la combustión en un hogar consiste en relacionarla directamente con el análisis del combustible usado, para el cálculo de la cantidad necesaria de aire y de 103 productos gaseosos formados.

TEORIA DE LA COMBUSTIÓN. COMBUSTIÓN COMPLETA E INCOMPLETA

Denominamos aire mínimo o teórico para la combustión a la cantidad estequiométrica de este, necesaria para una combustión completa.

Consideremos un combustible (sólido o líquido) formado por carbono, hidrogeno, oxígeno y azufre, siendo su composición en tanto por uno en peso:

•PC Kg. de carbono/kg de combustible

•PH2 Kg. de hidrogeno/kg de combustible

•PO2 Kg. de oxígeno/kg de combustible

•PS Kg. de azufre/kg de combustible

de tal forma que se verifique:Caldera (máquina)De Wikipedia, la enciclopedia libre
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Calderas de gasóleo.Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado.

Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

Esterilización (tindarización): es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para la elaboración de alimentos en marmitas.
Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.
Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.
calor
Contenido
1 Historia
2 Tipos de caldera
3 Elementos, términos y componentes de una caldera
4 Véase también
5 Enlaces externos


HistoriaCuando James Watt observó que se podría utilizar el vapor como una fuerza económica que remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la fabricación de calderas, hasta llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las distintas industrias.

Las primeras calderas tenían el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se aprovechaba mal el calor del combustible. Debido a esto, posteriormente se le introdujeron tubos para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos de humo) y calderas acuotubulares (tubos de agua).

Tipos de caldera
Esquema de una caldera acuotubular.Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación.
Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente y es atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape.
Elementos, términos y componentes de una calderaAgua de alimentación: Es 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 condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor.
Vapor seco o sobresaturado: Vapor de óptimas condiciones.
Vapor húmedo o saturado: Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada.
Condensador: Sistema que permite condensar el vapor.
Estanque de acumulación: Es el estanque de acumulación y distribución de vapor.
Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.
Purga de fondo: Evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.
Purga de superficie: Evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera.
Fogón u hogar: Alma de combustión del sistema.
Combustible: Material que produce energía calórica al quemarse.
Agua de calderas: Agua de circuito interior de la caldera cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada.
Ciclos de concentración: Número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación.
Alcalinidad: Nivel de salinidad 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.
Desoxigenación: Tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas.
Incrustación: Sedimentación de sólidos con formación de núcleos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera.
Dispersante: Sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.
Antiincrustante: Sistema químico que permite permanecer a los sólidos incrustantes en solución.
Anticorrosivo: Sistema químico que brinda protección por formación de films protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua.
Corrosión: Véase Corrosión
Índice de vapor/combustible: Índice de eficiencia de producción de vapor de la caldera.Caldera de condensaciónDe Wikipedia, la enciclopedia libre
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Una Caldera de condensación es un artefacto que produce agua caliente a baja temperatura 40-60°C, con un alto rendimiento y bajas emisiones de CO2 y NOx.
calderas
Los hidrocarburos generalmente utilizados como combustibles (gas natural, GLP, gasóleo) están compuestos de carbono e hidrógeno en diversas proporciones que, al combinarse con el oxígeno del aire, forman respectivamente dióxido de carbono (CO2) y agua en estado gaseoso (H2O). Cada litro de agua, proveniente de los gases de combustión en forma de vapor, tendría capacidad para ceder 2260 julios (J) si se condensase, energía térmica que, en calderas convencionales se envía a la atmósfera.
Además, los combustibles, especialmente los líquidos, tienen algunas impurezas, como el azufre que forma óxidos de azufre al combinarse con el oxígeno atmosférico. En las calderas corrientes, estos gases procedentes de la combustión, se expulsan a temperaturas superiores a 150°C, para conseguir tiro térmico y para evitar que el agua condense y forme ácidos sulfúrico o sulfuroso al combinarse con los óxidos de azufre, que corroería sus partes metálicas.

Sin embargo, el uso de combustibles sin contenido de azufre, como los gases (natural y GLP) permitió idear una caldera, la de condensación, que aprovecha la energía latente en el vapor de agua (los mencionados 2260 julios, por litro). Para conseguirlo debe preparar el agua a una temperatura máxima de 70°C (en vez de 90°C, como las calderas corrientes) y evacuar los gases a temperaturas inferiores a las de condensación (100 °C a nivel del mar) lo que, por otro lado, reduce el tiro térmico del conducto de gases, y hace necesario utilizar un ventilador.

El rendimiento de estas calderas resulta ser superior al 100% (medido en las condiciones tradicionales, sobre el poder calorífico inferior), lo que puede resultar chocante, pero que es cierto. Sobre el poder calorífico superior (teniendo en cuenta el calor latente del agua) es, por supuesto, un rendimiento inferior al 100%, sobre un 98%, frente al 70-80% de las convencionales.

El poder calorífico inferior, que no tiene en cuenta el calor de condensación del agua, se definió como el máximo calor que se podía obtener en una combustión racional sin poner en peligro la caldera.

Como consecuencia de la menor temperatura del agua preparada, los emisores finales del calor deben tener mayor superficie de intercambio (radiadores más grandes) o ser de baja temperatura (suelos radiantes o calefacción por aire).
Discusión:Caldera de condensaciónDe Wikipedia, la enciclopedia libre
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Esto de la condensacion esta muy bien, mayor rendimiento por menos dinero, vale hasta aqui llego. Pero resulta que en las instalaciones de calefaccion que ya existen, la potencia de emisores instalada es la adecuada a la temperatura de trabajo de la caldera instalada, si ahora variamos uno de los elementos instalados,¿ como funcionara el otro?. Deduzco que el cambio de generarador solamente no sera suficiente para mantener las mismas prestaciones de confort en nuestra vivienda,si recalculamos la instalacion y la reformamos entera,¿cuanto tiempo ha de pasar para que la llegua a amortizar, teniendo en cuenta que la que tengo me funciona perfectamente?. Otro tema importante serian los condensados, ya que los tenemos que evacuar al desagüe sin depurar y son altamente corrosivos, ¿que pasaria si habria que hacerlo por una cañeria de plomo y de fibrocemento?,la tendriamos que sustituir tambien??. Todo esto esta bien, hay que ser respetuosos con el medio ambiente, que se lo tenemos que dejar a nuestro hijos tal y como nuestros padres nos lo han dejado a nosotros.Pero vamos a empezar a curar las herias mas graves, que son las que antes matan, los arañazos aunque sean muchos curan mejor. Por que no empezar por los grandes contaminadores,(PRODUCTOS Y PRODUCTORES)para acabar con los consumidores. Este pensamiento en voz alta como consecuencia de la obligacion de instalar una caldera de calefaccion de condensacion en mi dimicilio, donde llevo varios años disfrutando de un sistema de calefaccion y agua caliente con una caldera a gas de las de siempre, viendo como las empresas municipales y para municipales derrochan energia a todas horas;(ejem:calefaccion 24 horas al dia, cuando solo trabajan 8 horas).

Javier.