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Calderas de Vapor Industrial y su Seguridad

Actualizado: hace 4 días


Caldera de Vapor - Cleaver Brooks Veflox

Las calderas de vapor industrial desempeñan un papel fundamental al transportar eficientemente la energía térmica dentro de las instalaciones. Funcionando como depósitos a presión, estas unidades capturan y trasladan el calor desde la sala de calderas hasta el lugar de uso. No obstante, debido a los riesgos inherentes asociados con su operación, existen normativas estrictas que regulan tanto su fabricación como su utilización, asegurando la seguridad de las instalaciones y el personal.


¿Qué es una Caldera de Vapor?


Las calderas de vapor industriales son equipos diseñados para generar vapor a partir del agua mediante el intercambio de calor producto de la combustión de diversos combustibles como el gas natural, gasoil (diésel), fuel, biomasa u otras fuentes como la electricidad. Este vapor, se convierte en una valiosa fuente de energía utilizada en aplicaciones tan variadas como calefacción, refrigeración, procesos industriales e incluso la generación de energía eléctrica.


¿Cómo Funciona una Caldera de Vapor?


El proceso básico de funcionamiento de una caldera de vapor industrial inicia con la introducción de agua en un depósito cerrado conocido como cuerpo de presión o domo (según el tipo de caldera). Aquí, el agua se calienta mediante la combustión de combustibles o electricidad, transformándose en vapor, el cual se acumula en la parte superior del cuerpo de presión (cámara de evaporación) y se extrae mediante una tubería específica. El vapor obtenido se transporta hasta el punto de consumo, donde su valiosa energía térmica se aprovecha en diversas aplicaciones. Mientras tanto, el agua que ya ha sido evaporada, se renueva con agua de reposición ingresando al cuerpo de presión calentándose, e iniciando un ciclo continuo y eficiente.


¿Cuáles son los Tipos de Calderas o Generadores?


Las calderas desempeñan un papel crucial en diversos sectores industriales y comerciales, y comprender los diferentes tipos disponibles es esencial para tomar decisiones adecuadas. A continuación, algunos de los tipos más comunes de calderas, proporcionando información relevante para orientar tu elección:


Calderas Acuotubulares: Altas capacidades


Destacan por su diseño, con tubos que contienen agua y están rodeados por gases calientes producto de la combustión de combustibles sólidos o líquidos. Representan el 60% del mercado en España (Fuente: AFCA) debido a su eficiencia probada y su capacidad para manejar cargas variables con estabilidad.


Cuando se recomiendan las Calderas Acuotubulares:

- Operaciones con alta necesidad continua de vapor.

- Cuando la estabilidad en la generación de vapor es crucial.

- Aplicaciones con variaciones frecuentes en la carga térmica.

- Requerimiento de vapor de sobrecalentado.

- Necesidad de altas presiones y temperaturas.


Calderas Pirotubulares: Versatilidad en Entornos Cambiantes


Caracterizadas por tubos donde circulan los gases calientes producto de la combustión. Son el tipo de calderas mas ampliamente utilizada en la industria.


Cuando se recomiendan las Calderas Pirotubulares:

- Aplicaciones industriales con demanda de vapor variable.

- Búsqueda de soluciones flexibles y fáciles de mantener.

- Entornos donde la disponibilidad de repuestos y mano de obra es clave.


Calderas de Recuperación de Calor - HRSG: Contribuyendo a la Sostenibilidad


Los HRSG aprovechan el calor residual de los gases de combustión, provenientes de turbinas a gas y motores de combustión, para generar vapor. Pueden ser del tipo pirotubular o acuotubular. Aprovechan el calor residual proveniente de los gases de combustión para generar vapor.  Con un crecimiento del 15% en la demanda global (Fuente: ISO), contribuyen a la sostenibilidad ambiental.


Calderas de Eléctricas: Cero emisiones

 

La energía para la transformación del agua en vapor, es obtenida mediante la corriente eléctrica a través de resistencias sumergidas en el agua dentro del cuerpo de presión.

 

Cuando se recomiendan las Calderas Eléctricas:

- Aplicaciones donde no se disponga de combustibles.

- Instalaciones donde no sea posible el desalojo de gases de combustión al ambiente.


Seguridad en Calderas


PPara que una caldera de vapor industrial funcione correctamente y cumpla con las normativas de seguridad (operación segura), es necesario contar con una serie de elementos y dispositivos que regulen y controlen el proceso de generación de vapor. Algunos de estos elementos son:


- Indicadores de nivel: Dispositivos que muestran el nivel de agua que hay en cuerpo de presión o domo de la caldera. Es importante mantener un nivel adecuado de agua para evitar que la caldera se quede sin agua y se produzca un sobrecalentamiento o una explosión.

- Indicadores de presión y temperatura: Dispositivos que muestran la presión y la temperatura del vapor que sale de la caldera. Es importante controlar estos parámetros para evitar daños en las tuberías, los equipos o personas.

- Dispositivos de purga y vaciado: Válvulas que permiten eliminar el agua o el vapor que hay en la caldera cuando se requiere parar o vaciar la misma.

- Válvulas de corte: Válvulas que permiten cortar el suministro de combustible o de aire a la caldera en caso de emergencia o cuando se quiere parar la misma.

- Control y suministro de agua: Dispositivos que regulan la cantidad de suministro de agua, con la finalidad de mantener el nivel adecuado del mismo. Por seguridad se tienen dos controles, el principal que controla el nivel y el accionamiento de la bomba de alimentación, y el secundario o auxiliar como respaldo por falla del principal.

- Dispositivos limitadores: Actúan automáticamente cuando se detecta una anomalía en el funcionamiento de la caldera, como una presión o una temperatura excesiva.

- Válvulas de seguridad: Liberan el exceso de presión del vapor, cuando ésta supera el valor máximo permitido.


¿Cómo Seleccionar la Caldera más Adecuada?


Existen diversos factores cruciales a considerar al tomar esta decisión. En primer lugar, es fundamental analizar el producto final necesario y el nivel de eficiencia deseado. Cada propuesta implica inversiones específicas que deben ser evaluadas detenidamente.


Para tomar una decisión lo más acertada, es esencial evaluar el impacto a largo plazo que tendrá la caldera de vapor industrial en sus operaciones.


Aquí algunas preguntas clave que pueden orientar su elección:


- Requerimiento: ¿Qué tipo de caldera necesitamos? (vapor a alta presión o baja presión, vapor sobrecalentado, alta temperatura, alto caudal, estabilidad en la producción).

- Consumo actual: ¿Cuánto vapor requiere actualmente en sus instalaciones?

- Consumo futuro: ¿Se deberá contemplar ampliaciones o aumento de producción?

- Condiciones de funcionamiento: ¿A qué presiones y temperaturas debe operar la caldera?

- Eficiencia energética: ¿Qué eficiencia se espera de la caldera?

- Combustible utilizado: ¿Qué tipo de combustible se utilizará el quemador? . Disponibilidad. (gas natural, diésel, propano, biocombustible, etc.)

- Variaciones climáticas: ¿Se anticipan variaciones significativas en las condiciones climáticas a lo largo del año? (humedad, temperatura, etc.)

- Accesibilidad: ¿La ubicación de la instalación es de fácil o difícil acceso?

- Ubicación de la instalación: ¿Dónde se instalará la caldera?


Al considerar estas preguntas en profundidad, estará mejor equipado para tomar una decisión que se alinee de manera óptima con las necesidades y circunstancias específicas de su empresa.


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(AC, comunicación personal, 2023).


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