Desde su invención a finales del siglo XIX, las calderas se han convertido en pieza clave en muchas industrias.
Aunque hay de diversos tipos (vapor, fluido térmico, agua caliente, agua sobrecalentada…), en este post nos centraremos en las calderas de vapor por su relevancia en el sector industrial.
TIPOS DE CALDERAS DE VAPOR Y USOS EN INDUSTRIA ALIMENTARIA
USO DEL VAPOR EN LA INDUSTRIA DE LA ALIMENTACIÓN Y BEBIDAS
Decíamos al principio que las calderas son pieza clave en el sector industrial. En lo que respecta a la alimentación y bebidas, ¿son esenciales las calderas de vapor?
La respuesta es sí, ya que el vapor tiene diversas aplicaciones dependiendo de la fase de producción en la que nos encontremos.
El vapor interviene en la mayoría de ocasiones siempre que hablemos de procesos de intercambio de calor.
Estos procesos son de vital importancia en la industria de proceso de alimentos y bebidas: escaldado y cocción (directa o mediante doble fondos) o la esterilización en autoclaves y pasteurizadores tubulares.
El vapor se utiliza también en otras máquinas no relacionadas directamente con tratamientos térmicos. Algunas cerradoras de bote utilizan por ejemplo la inyección de vapor para crear el vacío en el interior del bote.
¿QUÉ SON LAS CALDERAS INDUSTRIALES DE VAPOR?
Las calderas de vapor industriales son depósitos cerrados que mediante la quema de combustibles de diverso tipo (gas natural o licuado de petróleo, gasoil, fuel, biomasa…) calientan el agua contenida en su interior hasta su evaporación.
Dicho vapor se conduce entonces a través de un entramado de tuberías a todas las partes de la fábrica y suministrado a las máquinas que lo requieran.
FUNCIONAMIENTO DE LAS CALDERAS DE VAPOR INDUSTRIALES
Para arrancar la caldera, en primer lugar se llena de agua y se enciende el quemador.
Las calderas suelen tener un sistema de llenado automático de agua para mantener siempre el nivel correcto de trabajo.
1. Quemador de la caldera y hogar
El quemador es el aparato que inicia la combustión del gas natural, gasoil, fuel, biomasa, etc… Así en la cámara de combustión (u hogar de la caldera) se quema dicho combustible para conseguir el calor necesario para el proceso. En esta parte pueden alcanzarse incluso temperaturas de 2000ºC.
2. Intercambio de calor gas-agua
Fruto de la combustión, se generan una serie de gases. En el interior de la caldera, dichos gases entran en contacto con el agua, y se produce el intercambio de calor gracias a una red de tubos.
El intercambio de calor se logra a través de 3 formas:
- Conducción: contacto directo gases calientes y agua a menor temperatura a través de las paredes de los tubos.
- Radiación: desde la llama del quemador hacia las paredes de la caldera.
- Convección: contacto entre los gases calientes y las partes metálicas bañadas por agua.
Con ese intercambio, aumentamos significativamente la temperatura del agua, la llevamos a ebullición y se convierte en vapor.
3. Cámara de vapor y salida de vapor
Rápidamente ese vapor es conducido a una cámara de vapor, donde se acumula hasta que hay suficiente cantidad y se envía a la instalación de tuberías con la apertura de válvulas de vapor.
4. Purga de agua
Las calderas están provistas también de una salida de agua, por donde sale la que no llega a convertirse en vapor.
Es ahí donde se realiza la purga de la caldera. Hay que tener en cuenta que, al evaporar agua, la cantidad que sigue en estado líquido aumenta en gran medida su concentración salina y esto puede ocasionarnos problemas.
5. Chimenea de la caldera
Después de ceder su calor al agua en el circuito de humos, los gases de combustión son redirigidos a la chimenea. Desde allí donde son expulsados al exterior.
Es importante llevar a cabo un control exhaustivo de los gases que se expulsan al exterior para asegurarnos de no exceder los límites de contaminación que fija la Ley.
TIPOS DE CALDERAS INDUSTRIALES
Hablamos principalmente de dos tipos de caldera, dependiendo de si lo que circula por el interior de los tubos mencionados anteriormente es agua o gases de combustión.
En el caso de que sea el agua lo que atraviese el interior de los tubos de la caldera formando un circuito cerrado, denominamos a este tipo caldera acuotubular.
Si por el contrario son los gases de combustión los que circulan por los tubos, las denominamos caldera pirotubular. Suelen ser el tipo más barato ya que su funcionamiento es más simple.
Por ello, las calderas pirotubulares trabajan a menor temperatura (hasta 300ºC) y presión (hasta 25-30 bars) que las calderas acuotubulares (hasta 600ºC y 350 bars).
3 CONSEJOS SOBRE EL USO DE CALDERAS INDUSTRIALES
Las calderas de vapor industriales son máquinas imprescindibles en las fábricas. Como expertos en calderería, en Maquinaria Tomás Guillén tenemos algunos consejos para nuestros lectores:
1. INSTALACIÓN DE ECONOMIZADORES
Los economizadores de calderas son dispositivos que hacen posible la reutilización del calor sobrante de todo el proceso para calentar agua fuera del circuito propio de la caldera.
Esa agua caliente puede servirnos como agua de alimentación de la caldera. Si el agua entra a la caldera a mayor temperatura, menos recursos y tiempo serán necesarios para llevarla a ebullición.
También tiene otras aplicaciones como agua corriente de la fábrica y para calentamiento del condensado.
En conclusión, la energía se reutiliza y reducimos el consumo energético y los costes operativos.
2. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA
Antes mencionábamos que una de las fases de trabajo de las calderas es la purga del agua, debido a la concentración salina que queda en el interior tras la evaporación. Del mismo modo, los lodos disueltos en el agua también se precipitan.
De no hacerlo, tendremos incrustaciones de cal y corrosión en nuestra caldera. Aparte de los problemas de mantenimiento evidentes, la cal también traerá consigo una disminución de la productividad de nuestra caldera.
La cal crea una capa en el interior de los tubos, lo que hace que su diámetro interno se reduzca de tamaño. En consecuencia, hay una menor cantidad de agua pasando y menor transferencia de calor.
Para solucionar este problema, además de las purgas, es conveniente instalar una descalcificador para mejorar la calidad del agua que entra a nuestra caldera.
3. MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE CALDERAS INDUSTRIALES DE VAPOR VERSUS MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Cualquier tipo de avería que suceda en las calderas puede traer consigo pérdidas considerables de dinero al tener que detener la producción.
Por ello, aconsejamos llevar a cabo un mantenimiento preventivo que consista en la limpieza periódica de los tubos de la caldera y de su revisión general.
Del mismo modo, hay que llevar registros precisos de todos los parámetros para detectar cualquier problema potencial.
Hay que prestar también atención al aislamiento térmico (calorifugado). El rendimiento de una caldera viene determinado por la cantidad de calor que es capaz de aprovechar. Así, debemos preocuparnos de que no haya fugas mediante un correcto aislamiento térmico que, a su vez, protegerá a nuestros operarios.
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