Una caldera de vapor para cada necesidad Generador de vapor rápido o caldera pirotubular

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1 Una caldera de vapor para cada necesidad Generador de vapor rápido o caldera pirotubular Al adquirir calderas de vapor nos preguntamos a qué principio constructivo debemos dar la preferencia. En este artículo trataremos de establecer las ventajas e inconvenientes de cada tipo de caldera y las implicaciones constructivas de su funcionamiento. 1.- Características constructivas Generador de vapor rápido El funcionamiento del generador de vapor rápido está basado en el principio de tubos de agua; el agua de alimentación se calienta y vaporiza en un solo circuito. En el modelo de tubos de agua sin cámara de vapor específica el volumen de agua requerido es bastante pequeño. El agua se vaporiza rápidamente (fig. 1). Fig. 1: Sección de un generador de vapor rápido según el principio de tubos de agua

2 Caldera pirotubular En las calderas pirotubulares las superficies de calefacción en contacto con las llamas y los gases de combustión son irrigadas con agua, calentada y vaporizada gracias a su circulación natural interna. Las burbujas de vapor ascienden y se acumulan en la cámara superior, de donde salen en forma de vapor (fig. 2). Estas calderas están diseñadas según el principio de dos o tres etapas, con hogar de combustión y tubos de humos. Por lo tanto, este tipo de caldera se llama también pirotubular. 2.- Precios Los precio s de compra de los generadores de vapor rápidos son considerablemente inferiores a los de las calderas pirotubulares; un generador de vapor rápido, según sea su tamaño y potencia, resulta entre un 25 y un 40 por ciento más barato que una caldera pirotubular de similares prestaciones. Las mayores diferencias de precio se dan en las calderas con reducida potencia y en la gama de presiones altas. 3.-Evaluación técnica Gracias a su diseño basado en las leyes de la física, la caldera pirotubular presenta unas características perfectas para la transferencia y acumulación de calor, con lo cual se consigue una calidad de vapor y una estabilidad de presión óptimas. A causa de la total separación de las cámaras de agua y vapor se obtiene un vapor sobresaturado de alta calidad, ya que las partículas de agua permanecen en la caldera. El control de falta de agua se efectúa de forma segura y directa mediante dispositivos de regulación y control del nivel de agua provistos de sondas con electrodos. Éstos ofrecen un a alta seguridad y eliminan prácticamente por completo las averías por falta de agua. Gracias a su cámara de vapor específicamente diseñada y generosamente dimensionada respecto a su potencia la caldera pirotubular resiste bien las fluctuaciones debidas a la extracción de vapor, suministrando un vapor seco incluso cuando se sobrecarga momentáneamente la potencia de la caldera. El gran volumen de agua, la profusa mezcla del agua de alimentación con el agua caliente de la caldera y las extensas superficies de calefacción irrigadas con agua hacen las calderas pirotubulares más resistentes contra las incrustaciones de cal y la corrosión por el lado de agua. Fig. 2: Sección de una caldera pirotubular

3 4.- Comportamiento durante la puesta en servicio Los dos diagramas de la página siguiente muestran las diferencias principales entre la caldera pirotubular y el generador de vapor rápido. Figura 3 La curva de demanda de vapor (en gris) muestra un trazado característico, según se da en la práctica. La curva en rojo muestra el comportamiento de una caldera tubular con quemador de dos etapas. La potencia del quemador fluctúa entre carga mínima y máxima; el paro sólo se produce cuando la demanda de vapor disminuye drásticamente. La curva en azul muestra el comportamiento de un generador de vapor rápido con quemador de dos etapas. Se ve claramente la gran cantidad de ciclos paro/marcha. Cuando la demanda de vapor es inferior al 40 %, estos ciclos incrementan el consumo de combustible, pues - como ya se ha indicado antes de cada operación de encendido del quemador debe efectuarse un barrido inicial del hogar con aire fresco, lo que provoca el enfriamiento del serpentín de calefacción. Fig. 3: Funcionamiento de los quemadores: comparación de dos calderas

4 Figura 4 La curva de demanda de vapor (en gris) muestra un trazado característico según se da en la práctica. La curva en rojo muestra las fluctuaciones de la presión del vapor, muy reducida s, de una caldera pirotubular. La curva en azul muestra las fluctuaciones de la presión del vapor, entre 5,5 y 9 bar, en un generador de vapor rápido. Además del inconveniente de las fluctuaciones de presión en un generador de vapor rápido con respecto a las calderas de gran volumen de agua, se dan todavía otros, cuando dos o más calderas de circulación forzada suministran vapor a un sistema común. Fig. 4: Fluctuaciones de la presión: comparación de dos calderas En este caso debe asegurarse especialmente que las calderas montadas en paralelo se regulen y controlen por el lado de vapor de tal forma que resulte imposible extraer libremente de las calderas todo el vapor producido mientras el quemador está en servicio. Cuando una caldera se utiliza como caldera primaria, regulada a presión más alta, y la otra como secundaria, regulada a una presión más baja, la máxima potencia de la caldera secundaria sólo podrá obtenerse cuando su presión sea superior a la existente en la red general, y, por lo tanto, se produzca aportación de vapor. Durante el tiempo transcurrido hasta superar la presión de la red puede producirse un sobrecalentamiento del generador de vapor rápido, lo que repercute negativamente en la vida útil del mismo. Esta circunstancia no se da en las calderas de gran volumen de agua.

5 5.- Resumen Los generadores de vapor rápido deben emplearse cuando no hay exigencias especiales respecto a la calidad del vapor (humedad) y la estabilidad de la presión (temperatura constante), y también cuando la acumulación de reservas no es importante. En caso de potencias superiores a los 2000kg/h o de un funcionamiento continuo de cada una de las calderas de gran volumen de agua (calderas pirotubulares), éstas resultan más ventajosas, porque su coste abarca un período de funcionamiento más largo. Fig. 5: Generador de vapor rápido. Fig. 6: Caldera pirotubular.

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