Calderas Humotubulares y Acuotubulares: Funcionamiento, Tipos y Características Clave
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Calderas Humotubulares
En este tipo de calderas, el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente de cuerpo cilíndrico atravesado por tubos en toda su longitud, por los cuales circulan los gases de la combustión. El agua se evapora al entrar en contacto con los tubos calientes.
Las más utilizadas son horizontales y se emplean en instalaciones industriales para presiones relativamente bajas. Su tamaño es limitado.
Características Principales
- Sencillez de construcción.
- Facilidad de inspección, reparación y limpieza.
- Gran peso.
- Lenta puesta en marcha.
- Gran peligro en caso de explosión o ruptura, debido al gran volumen de agua almacenado.
Clasificación según el Hogar
Se pueden clasificar en:
- De hogar interior: la combustión de los gases que circulan por los tubos se realiza dentro de la caldera.
- De hogar exterior: la combustión de los gases que circulan por los tubos se realiza fuera de la caldera.
Limitaciones y Capacidades
Por problemas de resistencia del material, su tamaño es limitado. Sus dimensiones pueden alcanzar los 5 metros de diámetro y 10 metros de largo. Producen flujos máximos de 20.000 kg/h de vapor y sus presiones de trabajo no superan los 18 kg/cm2.
Calderas Acuotubulares
Están construidas por una gran cantidad de tubos de acero de pequeño diámetro, por dentro de los cuales se hace circular el agua que se quiere vaporizar. Estos tubos se encuentran completamente rodeados por los gases de combustión. El tamaño de estas calderas resulta mucho menor que el de las calderas cilíndricas (humotubulares), lo que permite obtener un mejor aprovechamiento del espacio de instalación.
Principio de Circulación por Termosifón
La circulación del agua por el interior de los tubos se realiza por el principio de termosifón. Este proceso de circulación se explica de la siguiente manera: si en un tubo en forma de U (como el que podría ilustrar este concepto) solo se calienta una de sus ramas (por ejemplo, la rama AB) hasta que el agua entre en ebullición, la mezcla de agua hirviendo y vapor contenida en esta rama adquirirá un peso específico menor que el del agua no calentada en la otra rama. Como consecuencia, las burbujas de vapor, por efecto de esa disminución del peso específico, producirán un desequilibrio en los niveles de la superficie libre en ambas ramas, creando una diferencia de nivel que ocasionará la circulación del agua.
Requisitos del Agua
Dado que los tubos son de diámetro reducido, es condición fundamental que el agua utilizada para este tipo de calderas sea agua pura. Las sales que podría contener se depositarían en las paredes de los tubos, dificultando la libre circulación del agua y disminuyendo la transferencia de calor.
Capacidades y Prestaciones
Se construyen para capacidades superiores a 5.000 kg/h de vapor (5 ton/h), alcanzando valores máximos en la actualidad de 2.000 ton/h. Permiten obtener vapor a temperaturas del orden de 550 °C y presiones de 200 kg/cm2 o superiores.