¿Qué son las calderas pirotubulares?

Las calderas pirotubulares son un tipo de caldera industrial, en la cual, los vapores de la combustión pasan por dentro de tubos rodeados por líquido, generalmente agua. Este líquido absorbe el calor de los gases de combustión para calentarse, y de esta manera, obtener vapor, que es utilizado en otros procesos industriales dentro de una planta.

Caldera pirotubular instalada en planta industrial. Imagen de bombascentrifugas

En este artículo describiremos a las calderas pirotubulares, su funcionamiento, los tipos de calderas pirotubulares y sus principales aplicaciones.

Tabla de contenidos

1. ✔¿Qué son las calderas pirotubulares?
2. ✔¿Cómo funcionan las calderas pirotubulares?
1. ✔Principales aplicaciones de las calderas pirotubulares
3. ✔Partes que conforman a una caldera pirotubular
4. ✔Tipos de calderas pirotubulares

¿Qué son las calderas pirotubulares?

Caldera pirotubular. Imagen de byworth

Las calderas pirotubulares son un tipo de caldera muy utilizada desde hace muchos años. Se trata de una carcasa que se encuentra llena de agua. Esta agua rodea a un grupo de tubos, en los cuales, por su interior pasan los gases de combustión de la caldera a altas temperaturas, de modo, que el agua se calienta y se genera el vapor que sale por un tubo de descarga.

En las calderas pirotubulares, los gases de combustión pasan por el interior de los tubos que se encuentran en contacto con el agua, elevando la temperatura de esta hasta lograr el punto de ebullición, y la evaporación del agua, para lograr la obtención del vapor.

Este tipo de calderas tienden a ser bastante robustas, resistentes y económicas, lo que les otorga un lugar privilegiado en la selección de calderas, por parte de ingenieros químicos y de procesos. Estas calderas industriales, integran en el mismo cuerpo a la cámara de vapor, lo que les permite asumir picos en la demanda de vapor, por lo tanto, son muy estables para la producción del vapor.

Las calderas pirotubulares cuentan con punto máximo de operación a una presión entre 25 y 30 bar y una temperatura de 300 Celsius (condición de vapor sobrecalentado) y pueden generar hasta 55 t/h (toneladas por hora) de vapor.

¿Cómo funcionan las calderas pirotubulares?

Diagrama de flujo de funcionamiento de una caldera pirotubular. Imagen de researchgate

El funcionamiento de las calderas pirotubulares es bastante sencillo, ya que se basa en el calentamiento del agua que se encuentra almacenada en un tanque dentro de la caldera. Dentro del tanque se encuentran múltiples tubos por los cuales se hace pasar los gases calientes de la combustión de la caldera.

Estos tubos se encuentran hechos de un material conductor que facilita la transferencia de calor entre los gases de combustión y el agua, lo que permite que el líquido aumente su temperatura hasta sobrepasar el punto de ebullición, generando la producción de vapor de agua.

El vapor de agua es desalojado hacia la cámara de vapor, que va elevando su presión hasta obtener la cantidad requerida para utilizarse en procesos industriales aguas debajo de la caldera.

Principales aplicaciones de las calderas pirotubulares

Las calderas pirotubulares son muy recomendables para la generación de vapor y por lo general, son utilizadas en un amplio espectro de industrias para diferentes aplicaciones, entre las cuales podemos destacar:

• Calefacción
• Esterilización
• Aplicación en industrias alimenticias
• Limpieza a vapor
• Extracción de petróleo
• Obtención de agua caliente y vapor

Partes que conforman a una caldera pirotubular

Funcionamiento de una caldera pirotubular. Imagen de electrical4u

Las calderas pirotubulares se encuentran conformadas por varios elementos, los cuales describiremos a continuación:

• Carcasa: Estructura exterior de la caldera, cuyo interior contiene el tanque de agua y el hogar de la caldera.
• Hogar: Zona donde se realiza la combustión.
• Manómetro: Instrumento de medición de presión que, generalmente, se encuentra ubicado en la parte superior de la caldera (carcasa).
• Indicador de nivel de agua: Permite verificar el nivel de agua dentro del tanque de la caldera. Suele encontrarse en la parte superior de la carcasa.
• Válvula de seguridad: Esta válvula se abre cuando la presión dentro de la caldera excede la resistencia o límite del equipo, y evita que la caldera estalle por exceso de presión. Las calderas pirotubulares, por lo general, cuentan con dos válvulas de seguridad.
• Válvula de parada de vapor: Como su nombre lo indica, permite controlar el vapor para mantenerlo en los límites deseados.
• Válvula de retención de alimentación: Su función es permitir la alimentación de agua a la caldera, y a la vez, evitar que el agua salga del tanque de la caldera.
• Caja de humos: Esta zona está conformada por los tubos conductores por donde pasan los gases de combustión, que luego son dirigidos a la chimenea.
• Chimenea: Es por donde los gases de combustión salen de la caldera.
• Cámara de vapor: Es donde se almacena el vapor de agua, que luego es dirigido por tuberías fuera de la caldera.
• Sobrecalentador: Eleva la temperatura del vapor saturado, hasta alcanzar la temperatura ideal de operación requerida.
• Economizador: Permite recuperar el calor generado en los tubos para dirigirlo a la alimentación de agua y así, aumentar la eficiencia térmica.
• Precalentador de aire: Instrumento que permite mejorar el rendimiento de intercambio de calor dentro de la caldera y, de este modo, reducir el consumo de energía.

Tipos de calderas pirotubulares

Básicamente, existen tres tipos de calderas pirotubulares, las cuales son:

1. Cochran:Se trata de una caldera de orientación vertical. En su interior, cuenta con múltiples tubos y realiza una combustión interna, la cual, es de circulación natural. Los tubos múltiples facilitan el transporte de los gases de combustión a altas presiones. Posee una rejilla en donde se lleva a cabo la combustión y una cámara de recolección de residuos de combustión. Estas calderas utilizan carbón, petróleo o gas como combustible.
2. Locomotora:Este tipo de caldera tiene una orientación horizontal, y al igual que la anterior, cuenta con combustión interna y circulación natural. Internamente, su funcionamiento y operación es idéntico al de la caldera Cochran. En su interior encontraremos múltiples tubos rectos, una cámara de combustión interna ubicada en la parte posterior de la caldera y una cámara de humo ubicada en la parte delantera de la caldera. Estas calderas suelen operar a presiones de hasta 300 psia.
3. Lancashire:Esta caldera pirotubular es de orientación horizontal y estacionaria. Por lo general, se encuentra ubicada dentro de una barrera de mampostería y está compuesta por tubos en forma de cono. Además, cuenta con un arco de ladrillos ubicado después del horno para favorecer el flujo de gases calientes.

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