Un tipo de maquinaria fundamental en un gran número de entornos son las calderas, las que cumplen la función de generar vapor que puede ser aprovechado en distintos procesos y con fines diferentes. Para que nuestros visitantes conozcan más acerca de sus aplicaciones y funcionamiento, dedicaremos esta publicación en nuestro blog a hablar del tema, esperando que la información aquí presentada les sea de utilidad para que, en su momento, puedan elegir una caldera que reúna las características adecuadas según las necesidades del entorno en que desean utilizarla.
En dónde se utilizan las calderas
Los entornos en los que más se utilizan estas máquinas son aquellos de la industria químico-farmacéutica y hospitalaria, pero también se usa en la industria de los alimentos, en la de producción eléctrica, la petroquímica e incluso únicamente para el acondicionamiento del ambiente de espacios como piscinas. En las industrias químico-farmacéutica y hospitalaria, la caldera es utilizada en los procesos de esterilización de instrumental e instalaciones, por lo que resulta de suma importancia contar con una cuyo diseño y modo de funcionamiento permita el adecuado desarrollo de ellos. De igual manera, una caldera interviene en la transformación de algunos componentes químicos y en la preparación de composiciones moleculares y otros son base para la formulación de medicamentos, razón por la que su elección adecuada es fundamental para el cumplimiento de los estándares de seguridad y calidad que regulan las actividades de estos entornos.
Por otra parte, en la industria de los alimentos, una caldera también se emplea en los procesos de esterilización tanto de utensilios y recipientes como de las superficies de preparación de alimentos y bebidas, áreas de recepción y almacenamiento, al igual que en algunos de los procedimientos empleados para la transformación de la materia prima. Otros entornos muy relacionados con la industria de los alimentos son la restaurantera y hotelera, en los que además de intervenir en el área de cocina, una caldera es fundamental para el suministro de servicios en habitaciones, así como en la lavandería, pues por la gran demanda de energía con calentadores convencionales no resulta posible satisfacer los requerimientos de quienes hacen uso de los servicios ofrecidos.
En el caso de la industria de producción eléctrica, el uso de una caldera se ha extendido más en las últimas décadas gracias a las disposiciones enfocadas al uso sustentable de los recursos. La explicación de ello se encuentra en que con una caldera se reduce la energía empleada en las prácticas comunes de esta industria, en gran medida porque algunas permiten el uso de biodiesel, que además de ser más económico en comparación con otros combustibles, también es más amable con el medio ambiente y permite la producción de electricidad a partir de energía térmica. La industria petroquímica, por su lado, requiere de vapor en numerosos procesos que en ella se llevan a cabo, y una caldera es el modo más eficiente para obtenerlo. Algunos ejemplos de los procesos en los que se utiliza vapor en este entorno incluyen la fusión de sustancias, la disminución de densidad de fluidos, la fundición de petroquímicos y los procesos destinados a homogeneizar las materias primas.
Para que una caldera cumpla con las funciones para las que está destinada es necesario elegir un diseño y modo de operación que responda a las necesidades de cada entorno y en este sentido resulta conveniente conocer las distintas opciones disponibles en el mercado. Hoy en día existen muchas opciones, pero en términos generales su funcionamiento se basa en el principio de la física dinámica de presión, ello para la producción de energía el flujo de vapor.
En cuestiones de diseño, las calderas presentan un tanque y un sistema de tuberías para la circulación de un fluido a una presión constante. Este fluido puede ser agua o aceite térmico, el que cambia de fase transformándose en vapor saturado por medio de un proceso de transferencia de calor. El caudal, la temperatura y la presión del vapor saturado obtenido definen las aplicaciones de la maquinaria, ya sea que sea apta para utilizarse en procesos como los que ya mencionamos, para elevar la temperatura de otras máquinas, para generar fuerza motriz mecánica o para generar energía eléctrica, en cuyos casos se requieren además máquinas de vapor o turbinas alimentadas por la energía obtenida de la caldera.
Fabricación de calderas
El material más empleado en la fabricación de una caldera es el acero laminado con hierro fundido y templado. La razón por la que se emplea este material es que presenta una alta resistencia a la exposición a temperaturas elevadas así como a las variaciones ambientales que se pudieran llegar a dar. Como ya mencionamos, se componen de un tanque y de un sistema de tuberías para la circulación de fluido, pero además cuentan con un hogar, quemadores, sobrecalentadores, pantallas, tubos, un generador y atemperador, fundamentales para su funcionamiento y producción de calor. En cuanto a los tipos que se pueden encontrar disponibles en el mercado están las pirotubulares, las acuotubulares, las de hogar presurizado, las de calefón y las de fundición seccional, las que describiremos en futuras publicaciones en este blog, clasificación que corresponde a su modo de funcionamiento.
Además, este tipo de maquinaria se clasifica a partir del tipo de combustible que emplea para funcionar en calderas de combustibles líquidos, gaseosos y sólidos. Como su nombre lo indica, las de combustibles líquidos emplean como fuente de energía fluidos, cuyo rango de viscosidad se debe encontrar entre los 30 y 40 cSt y por lo regular requieren de una instalación horizontal para operar correctamente. Por otra parte, las de combustibles gaseosos puede funcionar con gas LP, gas natural, propano o bien, con el gas obtenido de gasificadores.
Los quemadores de este tipo de calderas se caracterizan por tener poca presión, por lo que para su instalación se recomienda equiparlas con sistemas que regulen este factor. Finalmente, las de combustibles sólidos se alimentan con leña, carbón y desechos de producción, los que de preferencia se deben procesar previamente en grillas o molinos de pulverización, esto con el fin de que se quemen correctamente.
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