Características de las Calderas

M. En C. José Antonio González Moreno

4E2Febrero 2014

Introducción:En esta presentación se estudiarán las características de diversos arreglos de calderas, así como la definición elemental de dicho artefacto.También se presentan las unidades en las cuales se mide la capacidad de una caldera. Finalmente se muestran las conclusiones, las referencias y las preguntas de repaso.

Antecedentes: Estos artefactos fueron utilizados hasta el siglo XIX como medios para teñir ropa y producir vapor para limpieza, hasta que un hombre llamado Papin inventó una caldera de pequeñas dimensiones llamada “marmita”; con ella se trató de reemplazar los modelos anteriores pero el intento fracasó. La caldera de vapor más elemental fue diseñada, como se menciona previamente, por Dionisio Papin en 1769 pero quien la desarrolló fue James Watt en 1776; estas calderas eran utilizadas para accionar bombas de agua, tenían una forma cilíndrica vertical y eran de larga vida útil; fueron éstas las responsables de la revolución industrial la cual comenzó en el s. XVIII.

Definición:Es un conjunto de aparatos para producir calor y para transferirlo a una sustancia hasta alcanzar sus condiciones de cambio de fase a vapor.También, las calderas de vapor son instalaciones industriales las cuales funcionan mediante la aplicación de un combustible sólido, líquido o gaseoso; su principal objetivo es vaporizar el agua para poder obtener diferentes aplicaciones.

La transferencia de calor hacia el agua, se realiza por medio de tubos metálicos.

Clasificación de las Calderas 1:

Clasificación de las Calderas 2:

Clasificación de las Calderas 3:

Calderas Acuotubulares:

El agua que va a ser calentada o evaporada circula por dentro los tubos y los gases muy calientes de la combustión saturan el exterior de los tubos (acuotubos).

Calderas Pirotubulares:

Los gases muy calientes de la combustión circulan por dentro de los tubos (Fluxes) y por fuera de ellos cubriendo los tubos circula el agua.

Capacidad de una Caldera:

A una caldera se le asocian generalmente dos tipos de capacidades:1) Capacidad Real: Tiene

relación con la cantidad y contenido de calor de vapor y se mide en Kg de Vapor/tiempo.

2) Capacidad nominal: Tiene relación con su área o superficie de calentamiento o superficie de calefacción (De Calero o de Caldeo).

Área de Calentamiento:

Es la superficie metálica de los tubos a través de la cual se transfiere el calor.Es el área de los tubos que está en contacto con los gases de la combustión debido a que el calor va de los más caliente a los más frío.Las unidades en que se mide una Caldera son BHP (Boiler Hourse-Power) o Caballo-Caldera y equivale a la cantidad de calor que necesita 34.5 lb/hr de agua a condiciones estándar.También equivale a 10 ft2 de superficie de calentamiento (0.9290 m2 de superficie de calefacción)

Pregunta 1:

Comparando 2 calderas del mismo tipo y del mismo tamaño, una acuotubular y otra pirotubular, ¿cuál presenta mayor superficie de calentamiento?

R = La acuotubular porque el área exterior de contacto es mayor.

Pregunta 2:

¿A cuanto equivale las 34.5 lb/hr de agua en las unidades siguientes?a) Kg de agua/hr.b) KBTU/hrc) Kcal/hr

R = a) 15.663 Kg de agua/hr b) 2.5456 KBTU/hr c) 641.874 Kcal/hr

Partes Básicas de una Caldera:

Muchas de las calderas pueden variara de acuerdo al tipo del que se trate como se observó en las diapositivas anteriores.Pero básicamente las calderas constan de las partes que se presentan en las siguientes figuras.

Accesorios de una Caldera:

Accesorios (Primera parte):

Accesorios (Segunda parte):

Controlador de nivel:

Combustible en las Calderas:

Descripción de las Partes Básicas:

Descripción de las Partes Básicas:

Señalar las siguientes partes básicas:1) Quemador2) Turbina3) Hogar4) Tablero de Control5) Válvula McDonell6) Bomba de alta

presión7) Válvula de

Seguridad8) Salida de Vapor9) Termopar10) Manómetro

Conclusiones:Las calderas son intercambiadores de calor que se rigen por las leyes termodinámicas y adoptan una serie de características distintivas y clasificaciones importantes que hacen particular la eficiencia y el modo de operar de estas máquinas de acuerdo al uso particular que se les dé.

Referencias Bibliográficas

1) Sistemas de Calefacción. (2001). Consultado el día 14 de febrero de 2015 de http://www.sistemascalefaccion.com

2) Jutglar L., Miranda A. L. y Villarubia M. Manual de Calefacción de Ferroli. (2011) Ed. Marcombo, España.

Preguntas de Referencia:

1) ¿Cómo se define comercialmente una caldera? R = conjunto de aparatos para producir calor y para transferirlo a una sustancia hasta alcanzar sus condiciones de cambio de fase 2) ¿Cuántos tipos de calderas existen de acuerdo a la forma de los tubos y cuáles son?R = Son 2: Rectos y Curvos3) ¿Cuál es la inclinación (en °) más común en las calderas de tubos inclinados?R = 60°4)¿Qué otros nombres reciben las calderas de tubos de humo? (Mencionar 4 nombres)R = Pirotubulares, Igneotubulares, Tubos de fuego y Fluxes

Preguntas de Referencia:

5) ¿En qué unidades se mide la Capacidad real de una caldera? R = se mide en Kg de Vapor/tiempo6) ¿Qué otros nombrtes tiene la superficie de calentamiento?R = De Calero o de Caldeo7) ¿A cuánto equivale un BHP en lb/hr y ft2?R = a 34.5 lb/hr y 10 ft2

8) Mencionar 5 partes básicas de una caldera Pirotubular:R = Purga, Válvula McDonell, Quemador, Válvula de seguridad y Chacuaco