Caldera (máquina)

Caldera (máquina)

Hablaremos hoy de este tipo de maquinaria, sus usos, funcionamiento y clases de caldera.

Qué es una caldera

La caldera es un tipo de máquina de calefacción, que produce dicho calor mediante el proceso de calentar agua a través de un combustible o electricidad, para luego transportarla por tuberías para lograr la transmisión de calor a los espacios.

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Para qué se utiliza una caldera

Las calderas se utilizan en la industria con varios fines, entre ellos podemos mencionar:

  • Generación de electricidad en centrales termoeléctricas.
  • Calefacción de sustancias en la industria petrolera, ya que los vapores se utilizan para mejorar la fluidez en hidrocarburos pesados.
  • Esterilización: A través del vapor se pueden esterilizar objetos y materiales, por lo que las calderas se utilizan en laboratorios y hospitales para tales fines.

Cómo funciona una caldera

Para el funcionamiento se debe contar con un combustible para el calentamiento del agua que va a transportar el calor por la red. Este combustible puede ser sólido, líquido o gaseoso, pudiendo también ser energía eléctrica o energía térmica quienes se ocupen de dicha función. Dentro de los combustibles no renovables podemos considerar la leña, el carbón, los pellets de madera, el gasóleo, gas natural o gas licuado de petróleo, pero de ser posible, se prefiere siempre una fuente renovable y no contaminante.

Para el funcionamiento de una caldera, el combustible debe encenderse para lograr el calentamiento del agua. A medida que la temperatura asciende, la presión de vapor generada por el agua en estado gaseoso aumenta. Esta presión promueve la energía cinética de dicho vapor, por lo cual se movilizará y transportará con mayor eficacia por las tuberías, lugar donde se realizará la transmisión de calor.

Los vapores se condensan como agua líquida al ceder todo su calor, por lo que retornan de la tubería a la caldera, donde son calentados nuevamente.

Tipos de calderas

Estos son algunos tipos de caldera utilizados en la actualidad:

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  • Calderas de gasoil: Su uso se ha reducido debido al desarrollo de otros modelos y la alta contaminación debida a la quema de gasoil. Sin embargo, este tipo de caldera se sigue usando en lugares alejados como granjas o espacios sin acceso a gas natural o propano. En este tipo de caldera el agua se calienta en las tuberías gracias a la combustión de gasoil. Son económicas y eficientes pero, como mencionamos antes, son más contaminantes que las calderas de gas natural.

Calderas de gasoil

  • Calderas eléctricas: Estas calderas cuentan con un termostato, el cual se programa para elegir una temperatura de calefacción y de calentamiento de agua. El vapor de este tipo de caldera se logra a través de energía eléctrica. Es un sistema de calefacción usado por hogares y construcciones urbanas.

Calderas eléctricas

  • Calderas de biomasa: Utilizan como combustible elementos de descarte, considerados biomasa: madera, cáscaras, huesos vegetales (carozos). Son un modelo evolucionado de caldera que permite generar un mínimo de contaminación en comparación a otros modelos.

Calderas de biomasa

  • Calderas de gas y gas natural: Son las más usadas a nivel global, especialmente en departamentos y casas, y con el paso del tiempo se han desarrollado alternativas y mejoras en lo referente a consumo y contaminación. Dentro de este tipo de calderas encontramos los siguientes modelos:
    Calderas de gas y gas natural

    • Atmosféricas: Usan oxígeno para generar la combustión, por lo que es importante el tipo de ventilación involucrada para generar la ignición con el oxígeno.
    • Estanca: Realiza su combustión desde el interior y tiene como propósito la reutilización y aprovechamiento del calor que se escapa al exterior durante estos procesos.
    • De bajo nox: Se diseñó para reducir la emisión de gases de óxido nítrico y dióxido de nitrógeno, dos sustancias contaminantes, responsables de generar el efecto invernadero.
    • De condensación: Son calderas de alta eficiencia, ya que funcionan mediante el aprovechamiento del calor que se encuentra en el humo de la combustión.
    • De microacumulación: Este modelo de caldera posee un sistema potente, ya que consigue calentar el agua de forma instantánea, mediante procesos de microacumulación calórica.
    • Mixtas: Son aquellas calderas que permiten calentar el agua para uso, además de calentar los ambientes.
  • Calderas de leña: Se usan especialmente para la calefacción de hogares en zonas rurales, al utilizar leña para la combustión.

Calderas de leña

  • Calderas de vapor: Son el método de calefacción con caldera más utilizado, su eficiencia y contaminación vendrán determinados por el combustible que se decida utilizar en ellas.

Calderas de vapor

  • Calderas de carbón: Debido a su eficiencia, las calderas de carbón se utilizaban mucho a nivel industrial. Sin embargo, su uso viene declinando hacia otro tipo de calderas como consecuencia por su alta contaminación.

Calderas de carbón

Elementos, términos y componentes de una caldera

caldera - partes

  1. Hogar/Fogón: En este sector ocurre la combustión, por lo que también se la denomina cámara de combustión. El fogón podrá ubicarse en el exterior o interior, podrá ser para combustibles sólidos, líquidos o gaseosos, podrá ser de textura y construcción lisa o corrugada.
  2. Puerta hogar: Como su nombre lo indica, es una pieza que se utiliza para la apertura y cierre del hogar cuando se requiere colocar combustible, así como para limpieza. Es metálica, posee bisagra y está revestida en su interior por ladrillo refractario o doble pared. Si se queman combustibles líquidos o gaseosos, la puerta se cambia por un quemador.
  3. Parrilla: También conocida como emparrillado, son rejas que van dentro del hogar, dando soporte al combustible. Debido a su forma permiten el paso de aire y la caída de cenizas. Las parrillas pueden ser fijas o estacionarias; horizontales, escalonadas o inclinadas, móviles o rotativas.
  4. Cenicero: Está debajo de la parrilla y recibe las cenizas de la combustión. Debe limpiarse con periodicidad, por lo que tiene una puerta para facilitar dicho trabajo.
  5. Altar: Es un muro de ladrillo refractario, ubicado en el extremo opuesto de la puerta del hogar. Su función es impedir que al cargar o avivar el fuego se dispersen y arrojen partículas de combustible.
  6. Mampostería: Es la construcción que cubre la caldera, realizada en ladrillo refractario para evitar pérdidas de calor al exterior.
  7. Conductos de humos: A través de ellos circulan los gases y humos calientes productos de la combustión y es donde se realiza la transferencia de calor al agua.
  8. Cajas/cámaras de humo: Son unas cámaras previas a la chimenea, donde se colectan los humos y gases que ya han realizado la transmisión de calor.
  9. Chimenea: Es el conducto a través del cual los gases van hacia la atmósfera.
  10. Cámara de agua: Es el volumen de la caldera ocupado por agua.
  11. Cámara de vapor: Es el volumen restante de la caldera, donde se va acumulando el vapor generado por el calentamiento del agua.

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