Clasificación y estructura de calderas: Tipos, componentes y normas de seguridad

Clasificación y estructura de calderas: Tipos, componentes y normas de seguridad

¿Cuáles son los distintos tipos de calderas?
Las calderas se clasifican según múltiples criterios para satisfacer diversas necesidades industriales, comerciales y residenciales. A continuación se presenta un desglose detallado:

1. Clasificación de las calderas según su aplicación
- Calderas de central eléctrica (para generación de electricidad)
- Calderas industriales (para fabricación, procesamiento, etc.)
- Calderas domésticas (para calefacción y agua caliente en viviendas)
- Calderas marinas (para barcos y embarcaciones)
- Calderas de locomotora (para trenes)

2. Clasificación de calderas según el medio de transferencia de calor
- Calderas de vapor (las más comunes para procesos industriales)
- Calderas de agua caliente (para sistemas de calefacción)
- Calderas combinadas de vapor-agua (de doble propósito)
- Hornos de aire caliente (para aplicaciones de secado)
- Calderas con fluido térmico orgánico (para calefacción a altas temperaturas)
- Calderas con medio especial (por ejemplo, calderas de sales fundidas)

3. Clasificación de calderas según el combustible o fuente de calor
- Calderas de carbón (tradicionales, que utilizan carbón como combustible)
- Calderas de fuelóleo o gas (más limpias, que utilizan fuelóleo o gas natural)
- Calderas alimentadas con biomasa (ecológicas, que utilizan madera, bagazo o residuos)
- Calderas de energía nuclear (para centrales eléctricas a gran escala)
- Calderas de recuperación de calor residual (reciclan el calor residual industrial)
- Calderas eléctricas (para usos de baja emisión y pequeña escala)

4. Clasificación de calderas según la presión nominal
- Calderas supercríticas (presión ≥ 22,1 MPa)
- Calderas subcríticas (16,7 MPa ≤ presión < 22,1 MPa)
- Calderas de presión ultralta (13,7 MPa ≤ presión < 16,7 MPa)
- Calderas de alta presión (9,8 MPa ≤ presión < 13,7 MPa)
- Calderas de presión subalta (5,3 MPa ≤ presión < 9,8 MPa)
- Calderas de presión media (3,8 MPa ≤ presión < 5,3 MPa)
- Calderas de presión baja (presión < 3,8 MPa)

5. Otras clasificaciones de calderas
- Por estructura: calderas de tubos de agua, de tubos de humo y mixtas (agua-humo)
- Por circulación: circulación natural, circulación forzada y calderas de paso único
- Por combustión: calderas de combustión sobre rejilla, de carbón pulverizado y de lecho fluidizado
- Por modo de entrega: calderas montadas in situ, preensambladas y prefabricadas («package boilers»)
- Por normativa de fabricación: Clase A/B/C/D (normas chinas para la producción de calderas)

Estructura de la caldera: componentes principales y requisitos fundamentales
Una caldera consta del cuerpo principal (componentes centrales de generación de vapor) y equipos auxiliares. La seguridad es fundamental, ya que las calderas operan a alta temperatura y presión; por ello, su diseño y fabricación están sujetos a regulaciones estrictas.

Componentes clave del cuerpo principal de una caldera
1. Tambor/Carcasa
- Recoge, almacena y separa el vapor y el agua; complementa el agua de alimentación.
2. Colector (múltiple)
- Conecta los tubos de calentamiento, los tubos descendentes y las tuberías; se clasifica según su uso (pared de agua, sobrecalentador) o su ubicación (superior/inferior).
3. Tubos de calentamiento
- Tubos de agua: Transportan agua/vapor (calentados externamente; utilizados en la mayoría de las calderas).
- Tubos de fuego: Transportan gases de combustión (enfriados externamente; únicamente para calderas pequeñas).
4. Economizador
- Precalienta el agua de alimentación para reducir la temperatura de los gases de escape y mejorar la eficiencia.
5. Sobrecalentador
- Calienta el vapor saturado hasta convertirlo en vapor sobrecalentado (cumple las necesidades de temperatura del proceso).
6. Desobrecalentador
- Regula la temperatura del vapor sobrecalentado para garantizar la seguridad y el rendimiento.
7. Revestimiento del horno
- Encierra el espacio de combustión en calderas de tipo envolvente (verticales u horizontales).

Requisitos estructurales básicos para calderas
Para garantizar la seguridad y la eficiencia, el diseño de la caldera debe cumplir:
- Expansión libre de los componentes durante la operación
- Refrigeración fiable de todas las superficies calefactoras
- Resistencia suficiente para las piezas sometidas a presión
- Concentraciones de tensión minimizadas en las soldaduras/aberturas
- Paredes del horno bien selladas
- Instalación, operación y mantenimiento sencillos

Estructuras comunes de calderas: Calderas de carcasa vertical
Las calderas de carcasa vertical (de tubos de agua o de tubos de humo) son unidades de baja eficiencia y pequeña capacidad. Únicamente se utilizan en entornos de baja presión y baja demanda (por ejemplo, zonas con normativas ambientales poco estrictas) debido a limitaciones como una escasa adaptabilidad a distintos combustibles y una baja eficiencia.

Componentes principales: tapa, tambor, anillo en U, revestimiento del horno, tubos de agua y tubo de chimenea.