Dalla loro invenzione alla fine del XIX secolo, le caldaie sono diventate un elemento chiave in molte industrie.
Sebbene ne esistano di diversi tipi (a vapore, a fluido termico, ad acqua calda, ad acqua surriscaldata…), in questo post ci concentreremo sulle caldaie a vapore per la loro importanza nel settore industriale.
TIPI DI CALDAIE A VAPORE E USI NELL’INDUSTRIA ALIMENTARE
USO DEL VAPORE NELL’INDUSTRIA ALIMENTARE E DELLE BEVANDE
Abbiamo detto all’inizio che le caldaie sono un elemento chiave nel settore industriale. Quando si parla di industria alimentare e delle bevande, le caldaie a vapore sono essenziali?
La risposta è sì, poiché il vapore ha una varietà di applicazioni a seconda della fase di produzione.
Il vapore è coinvolto nella maggior parte dei casi quando si parla di processi di scambio termico.
Questi processi sono di vitale importanza nell’industria alimentare e delle bevande: scottatura e cottura (diretta o a doppio fondo) o sterilizzazione in autoclavi e pastorizzatori tubolari.
Il vapore viene utilizzato anche in altre macchine non direttamente collegate ai trattamenti termici. Alcune cucitrici di lattine utilizzano, ad esempio, l’iniezione di vapore per creare il vuoto all’interno della lattina.
COSA SONO LE CALDAIE INDUSTRIALI A VAPORE?
Le caldaie industriali a vapore sono serbatoi chiusi che, bruciando diversi tipi di combustibili (gas di petrolio naturale o liquefatto, gasolio, olio combustibile, biomassa, ecc.), riscaldano l’acqua contenuta al loro interno fino a farla evaporare.
Questo vapore viene poi convogliato attraverso una rete di tubi in tutte le parti dello stabilimento e fornito alle macchine che lo richiedono.
FUNZIONAMENTO DELLE CALDAIE INDUSTRIALI A VAPORE
Per avviare la caldaia, la si riempie d’acqua e si accende il bruciatore.
Le caldaie sono solitamente dotate di un sistema automatico di riempimento dell’acqua per mantenere sempre il livello di funzionamento corretto.
- Bruciatore e focolare della caldaia
Il bruciatore è il dispositivo che avvia la combustione di gas naturale, gasolio, olio combustibile, biomassa, ecc… Quindi, nella camera di combustione (o forno della caldaia) questo combustibile viene bruciato per ottenere il calore necessario al processo. In questa parte si possono raggiungere temperature fino a 2000ºC.
- Scambio di calore gas-acqua
La combustione genera una serie di gas. All’interno della caldaia, questi gas entrano in contatto con l’acqua e lo scambio di calore avviene grazie a una rete di tubi.
Lo scambio di calore avviene in 3 modi:
- Conduzione: contatto diretto tra i gas caldi e l’acqua a temperatura inferiore attraverso le pareti dei tubi.
- Irraggiamento: dalla fiamma del bruciatore alle pareti della caldaia.
- Convezione: contatto tra i gas caldi e le parti metalliche coperte d’acqua.
Con questo scambio, aumentiamo significativamente la temperatura dell’acqua, portandola al punto di ebollizione e trasformandola in vapore.
- Camera di vapore e uscita del vapore
Il vapore viene immesso rapidamente in una camera di vapore, dove si accumula fino a quando il vapore è sufficiente e viene inviato al sistema di tubazioni aprendo le valvole del vapore.
- Spurgo dell’acqua
Le caldaie sono dotate anche di un’uscita dell’acqua, dove viene scaricata l’acqua non convertita in vapore.
È qui che la caldaia viene sfiatata. Occorre tenere presente che, quando l’acqua evapora, la quantità di acqua che rimane in forma liquida aumenta notevolmente la sua concentrazione salina e questo può causare problemi.
- Camino della caldaia
Dopo aver ceduto il loro calore all’acqua nel circuito dei fumi, i gas di combustione vengono reindirizzati al camino. Da qui vengono espulsi all’esterno.
È importante effettuare un controllo esaustivo dei gas espulsi all’esterno per garantire che non vengano superati i limiti di inquinamento stabiliti dalla legge.
TIPI DI CALDAIE INDUSTRIALI
Esistono due tipi principali di caldaie, a seconda che siano l’acqua o i gas di combustione a circolare all’interno dei suddetti tubi.
Se è l’acqua a passare all’interno dei tubi della caldaia formando un circuito chiuso, si parla di caldaia a tubi d’acqua.
Se invece sono i gas di combustione a circolare attraverso i tubi, si parla di caldaie pirotubolari. Di solito sono il tipo più economico perché il loro funzionamento è più semplice.
Pertanto, le caldaie a tubi di fuoco funzionano a temperature (fino a 300ºC) e pressioni (fino a 25-30 bar) inferiori rispetto alle caldaie a tubi d’acqua (fino a 600ºC e 350 bar).
3 CONSIGLI SULL’USO DELLE CALDAIE INDUSTRIALI
Le caldaie industriali a vapore sono macchine essenziali nelle fabbriche. In qualità di esperti di caldaie, alla Maquinaria Tomás Guillén abbiamo alcuni consigli per i nostri lettori:
- INSTALLAZIONE DI ECONOMIZZATORI
Gli economizzatori per caldaie sono dispositivi che consentono di riutilizzare il calore in eccesso dell’intero processo per riscaldare l’acqua al di fuori del circuito della caldaia.
Quest’acqua calda può essere utilizzata come acqua di alimentazione della caldaia. Se l’acqua entra nella caldaia a una temperatura più elevata, saranno necessarie meno risorse e meno tempo per portarla a ebollizione.
Ha anche altre applicazioni come acqua di rubinetto di fabbrica e per il riscaldamento della condensa.
In conclusione, l’energia viene riutilizzata e si riducono il consumo energetico e i costi operativi.
- IMPORTANZA DELLA QUALITÀ DELL’ACQUA
Abbiamo già detto che una delle fasi di lavoro delle caldaie è lo spurgo dell’acqua, a causa della concentrazione salina che rimane all’interno della caldaia dopo l’evaporazione. Allo stesso modo, anche i fanghi disciolti nell’acqua vengono fatti precipitare.
Se non si procede in questo modo, la caldaia sarà soggetta a incrostazioni calcaree e corrosione. Oltre agli ovvi problemi di manutenzione, il calcare comporta anche una riduzione della produttività della caldaia.
Il calcare crea uno strato all’interno dei tubi che ne riduce il diametro interno. Di conseguenza, il passaggio dell’acqua è minore e il trasferimento di calore è minore.
Per risolvere questo problema, oltre agli spurghi, è consigliabile installare un addolcitore per migliorare la qualità dell’acqua che entra nella caldaia.
- MANUTENZIONE PREVENTIVA DELLE CALDAIE A VAPORE INDUSTRIALI RISPETTO ALLA MANUTENZIONE CORRETTIVA
Qualsiasi tipo di guasto alla caldaia può comportare notevoli perdite di denaro a causa della necessità di interrompere la produzione.
È quindi consigliabile effettuare una manutenzione preventiva che consiste nella pulizia regolare dei tubi della caldaia e nella revisione generale della caldaia.
Allo stesso modo, è necessario registrare accuratamente tutti i parametri per individuare eventuali problemi.
È necessario prestare attenzione anche all’isolamento termico (gommatura). L’efficienza di una caldaia è determinata dalla quantità di calore che è in grado di utilizzare. Pertanto, dobbiamo assicurarci che non ci siano perdite attraverso un corretto isolamento termico che, a sua volta, proteggerà i nostri operatori.
MAQUINARIA TOMÁS GUILLÉN, IL VOSTRO FORNITORE DI CALDAIE INDUSTRIALI A VAPORE PER L’INDUSTRIA ALIMENTARE
Uno dei principi dell’efficienza energetica nell’industria è quello di scegliere la caldaia che meglio si adatta ai nostri consumi.
Alla Maquinaria Tomás Guillén abbiamo caldaie che vanno da una produzione di 500 kg/ora a 15 tonnellate/ora. Per una consulenza più completa sulle caldaie e altri suggerimenti, non esitate a contattarci.
