Clasificación y Funcionamiento de Calderas Industriales: Humotubulares y Acuotubulares

Calderas Humotubulares

• Limitaciones de diseño: No pueden inyectar a elevadas presiones ni alcanzar parámetros de valor extremo.
• Evolución constante: Siguen siendo objeto de mejoras diarias. Actualmente, se puede conseguir una producción de vapor de 55 t/h a 30 bares.
• Calidad del agua: A diferencia de las acuotubulares, donde no es aconsejable la salinidad para evitar obstrucciones, las humotubulares pueden funcionar con agua salina sin efectos perjudiciales sobre la superficie de calefacción, permitiendo plantas de tratamiento más sencillas.
• Tamaño vs. capacidad térmica: Las humotubulares requieren un menor tamaño para producciones de vapor similares.
• Mantenimiento: Destacan por su mantenimiento sencillo.
• Revisiones periódicas: Se realizan inspecciones oculares sencillas a los componentes principales y pruebas hidrostáticas bajo presión. En contraste, las acuotubulares poseen zonas inaccesibles que requieren ultrasonido, aunque no se someten a pruebas hidrostáticas bajo presión.
• Capacidad térmica: Contienen mayor cantidad de agua, siendo más resistentes a fluctuaciones de demanda que superen temporalmente la producción.
• Costos y tiempos de entrega: Son más económicas, con plazos de entrega menores y mayor rendimiento que las acuotubulares. Permiten operaciones de mantenimiento más rápidas durante su funcionamiento.
• Rango de aplicaciones: No son aptas para generar 1000 t/h a 180 bar y 450 °C. Su límite operativo habitual se sitúa hasta las 200 t/h, 30 bares y 300 °C.
• Características de carga parcial: En las humotubulares se puede variar la cantidad de calor según la demanda de vapor, mientras que en las acuotubulares el rango de expulsión de vapor es más limitado.

Calderas de Tubos Curvados

Presentan una capacidad de generación (Gv) de 6500-140000 kg/h y presiones (P) de 10-70 kg/cm². Poseen una circulación más efectiva y una elevada transmisión de calor. Pueden tener hasta 5 domos, siendo común el uso de 3 domos al mismo nivel comunicados entre sí. El sobrecalentador se instala entre los tubos del primer haz o entre el primero y el segundo.

Ventajas

• Elasticidad en el diseño: La curvatura permite la dilatación sin dañar las uniones.
• Buena transmisión de calor debido al número de domos.
• Mayores producciones de vapor.

Desventajas

• Gran variedad de tubos, lo que requiere un stock amplio.
• Dificultad para el recambio: para sustituir un tubo, a menudo es necesario retirar otros.

Calderas de Tubos Rectos

Pueden disponerse de forma horizontal o vertical. Si están inclinados, se clasifican según su proximidad a estas configuraciones.

Ventajas

• Estandarización: Todos los tubos son iguales, reduciendo la necesidad de stock.
• Facilidad de reemplazo individual.
• Limpieza interior mecánica sencilla para eliminar incrustaciones.
• Diseño adaptable a la normalización y a edificios de baja altura.

Desventajas

• Dificultades constructivas en las cajas colectoras.
• Gran cantidad de agujeros de acceso y cierres que dificultan la limpieza.
• Requiere un estudio exhaustivo del proyecto para evitar tensiones peligrosas por dilatación.
• Elevada temperatura de gases.

Mecanismos de Transferencia de Calor

La transferencia de calor hacia el líquido puede ocurrir mediante:

• Conducción: Intercambio de energía de las partículas más calientes hacia las adyacentes por interacción mutua (sólido-fluido estático).
• Convección: Intercambio de calor entre un sólido y un fluido en movimiento (combinación de conducción y movimiento de fluidos).
• Radiación: Emisión de energía en ondas electromagnéticas debido a las configuraciones electrónicas de los átomos (ej. combustión).