Tipos de calderas

CalderasEn entradas anteriores hemos hablado de las principales aplicaciones de las calderas, de los diferentes tipos que existen y explicamos en términos generales cómo es que operan. En esta ocasión hablaremos de la clasificación de las calderas según su disposición de los fluidos y  tecnología, luego ofreceremos algunas recomendaciones para la selección del tipo de caldera según el uso que se les desee dar.

Recordemos que las calderas son equipos que aplican calor a un combustible líquido, gaseoso o sólido mediante el uso de un quemador diseñado especialmente para elevar la temperatura de cada combustible. Según la manera en que pasa el fluido caloportador por los tubos de intercambio, las calderas se clasifican en acuotubulares y en pirotubulares.

En las acuotubulares el fluido se desplaza por el interior de los tubos mientras que los gases de combustión circulan por el exterior, trabajan con un bajo volumen de agua y son utilizadas cuando es necesaria una presión de trabajo superior a los 22 bar.

Mientras tanto, en las calderas pirotubulares los líquidos se encuentran en un recipiente atravesado por los tubos por los que circulan los gases de combustión, tienen un gran volumen de agua y se utilizan en aplicaciones donde se requiere una presión de trabajo inferior a los 22 bar.

Las calderas pirotubulares pueden ser horizontales o verticales y según el número de haces tubulares que presentan se clasifican a su vez en calderas de dos pasos de gases y en calderas de tres pasos de gases.

Las calderas de dos pasos de gases o humos tienen dos vías autónomas de circulación para los productos de combustión y cuentan con una cámara de combustión en su parte inferior rodeada por una cámara de agua. Este tipo de calderas se caracterizan por ofrecer un bajo rendimiento y por una alta emisión de sustancias contaminantes a la atmósfera.

Las de tres pasos de gases tienen tres vías de paso autónomo para la circulación de los productos de combustión y también tienen una cámara cilíndrica de combustión en su parte inferior rodeada por una cámara de refrigeración húmeda. Este tipo de calderas ofrecen un alto rendimiento y sus gases de combustión tienen un bajo contenido de contaminantes.

Según la tecnología que utilicen para la aplicación de calor se pueden clasificar en calderas de agua caliente, las que elevan la temperatura del agua hasta los 95°C, en calderas de agua sobrecalentada, elevando la temperatura del agua por encima de los 100°C, en calderas de vapor, que calientan el agua hasta su cambio a fase gaseosa, y en calderas de fluido térmico, que calientan fluidos diferentes al agua. Las calderas de agua caliente pueden ser acuotubulares o pirotubulares y utilizan como fluido caloportador el agua.

En este tipo de calderas el agua alcanza una temperatura máxima de servicio por debajo de los 100°C y según el rango de temperatura que alcanzan pueden ser consideradas estándar o de baja temperatura. Las calderas de agua sobrecalentada, también utilizan como fluido caloportador agua que alcanza una temperatura de servicio superior a los 100 o 110°C pudiendo ser acuotubulares o pirotubulares.

En las calderas de fluido térmico, como ya hemos mencionado, el fluido caloportador que se utiliza no es agua y sólo pueden ser acuotubulares. Finalmente, las de vapor utilizan como fluido caloportador vapor de agua y pueden ser tanto acuotubulares como pirotubulares.

Para seleccionar una caldera se recomienda tener en cuenta algunos aspectos básicos, como la potencia útil según el tipo de requerimiento térmico de la instalación que se alimentará con ella.

La potencia útil es una característica que se considera en las calderas de agua caliente, de agua sobrecalentada y de fluido térmico únicamente. En las calderas de vapor se debe evaluar la producción de vapor dependiendo del consumo necesario en el proceso en que se vaya a utilizar.

En todos los tipos de calderas se recomienda tener en cuenta la presión de trabajo en continuo al momento de elegir la que se utilizará para una aplicación en específico y este parámetro debe satisfacer las necesidades de presión en el consumidor que se encuentre más alejado del centro de producción de la energía. Finalmente se recomienda tener en consideración la temperatura de trabajo en continuo en que operen las calderas.

Otro aspecto de gran importancia a tomar en cuenta al momento de elegir calderas es su emisión de gases contaminantes, como los óxidos de nitrógeno. Algunas calderas, por su diseño y la carga térmica de la cámara del hogar reducen las emisiones de óxidos de nitrógeno, que en algunos países están reguladas por diferentes tipos de normativas y disposiciones legislativas.

Por ejemplo, las calderas de tres pasos de humos, al reducir la temperatura en la zona de combustión, reducen las emisiones de este tipo de óxidos. Esto se debe a que la reducción de los contaminantes es proporcional a la carga térmica de la cámara de combustión y en el caso de las de tres pasos, la carga térmica llega a ser inferior a 1,3 MW/m3.

Las pérdidas relativas de calor por radiación y convección en las calderas es otro de los aspectos que se deben tomar en cuenta al momento de tomar una decisión. Los valores de pérdidas relativas de calor dependen de la eficacia del aislamiento del cuerpo de las calderas.

En todo caso se recomienda que el aislamiento del cuerpo garantice que se consigan condiciones de equilibrio en cada condición ambiental, es decir, que la temperatura del cuerpo de la caldera no baje de una manera significativa para que de esta manera se minimicen las pérdidas de temperatura y el sistema sea más eficiente.

En próximas ocasiones hablaremos de las propiedades de los combustibles, de las partes que componen las calderas y del mantenimiento que se le debe dar periódicamente para garantizar su correcto funcionamiento.