Este documento compara las calderas pirotubulares y acuotubulares. Explica que las pirotubulares son más comunes industrialmente porque son más fáciles de usar. Describe las diferencias en la circulación del agua, humos y vapor entre los dos tipos. Analiza ventajas y desventajas de cada uno y concluye que las pirotubulares son más eficientes y apropiadas para la mayoría de industrias.

1. INVESTIGACION, CUADRO DE COMPARACION DE CALDERAS PIROTUBULARES Y ACUOTUBULARES.
DIEGO FERNANDO ALMANZA MOLINA.
COD: 2011230046
ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES.
FACULTAD DE INGENIERIA.
INGENIERIA MECANICA.
ASIGNATURA, TERMODINAMICA.
PROFESOR, NOHEMY BUSTACARA.
BOGOTA D.C

2. INTRODUCCION.
Dentrode las maquinastérmicas que másse utilizananivel industrial paralaproducciónde vapor
para sus diferentesusosestánlascalderaspirotubulares,yaque son de más fácil utilización y son
muy comunes en la gran mayoría de industrias. Estas calderas pueden tener diferentes
configuraciones según su uso y la capacidad de vapor a necesitar en el sistema termodinámico,
utilizado.
Al observarque lascalderaspiro tubularessonlas más utilizadas ennuestropaísse tuvola idea de
realizaruncambio de configuración a una caldera de 800 BHP piro tubular ubicada en la empresa
donde laboro; para verificar que tan eficiente seria la caldera al ser cambiada de configuración.

3. COMPARACION DE CALDERAS.
TIPO
descripción
CALDERAS PIROTUBULARES CALDERAS ACUOTUBULARES
Circulación del agua
El agua baña por fuera a los
tubos.
En estasel agua circula dentrode los
tubos.
Circulación del calor o
humos.
En estas pasa los humos por
dentro de los tubos.
Los humos son procedentes
de un quemador a gas natural
o ACPM.
Los humos bañan por fuera los
tubos.
Accionamiento de
combustión.
El calor en forma de humo se
produce por la combustión de
un quemador que funciona
como lanza llamas.
La combustión está dada en la
cámara destinada que produce el
Calor en forma de humo y lo lleva a
los tubos.
Disposición del vapor
Comoel agua baña lostubos
llenosde humoel vapores
recolectadoyenviadoporuna
tuberíaque loenvíahacia el
otro sistema.
El agua se encuentra en los tubos y
es necesario dos calderines dentro
de la caldera que impulsan el vapor
por la tubería hasta llegar al otro
sistema.

4. EXPLICACION TEORICA DE LOS DOS TIPOS DE CALDERAS
A continuaciónse explicacómoesel funcionamiento de las calderas dependiendo de sus pasos y
funcionamiento.
CALDERA PIROTUBULAR
Las calderaspirotubularessonaquellasenlasque los gases de la combustión circulan a través de
tubos que están rodeados por agua. Muchas de las calderas pequeñas y medianas de la
industria son de este tipo.
Los gasesde la combustiónse enfríana medidaque circulanporlostubos,transfiriendosucalor al
agua. La transferencia de calor es función de la conductividad del tubo, de la diferencia de
temperaturaentre el agua y los gases, de la superficie de transferencia, del tiempo de contacto.
Aquí los pasos de la caldera piro tubular:
Imagen 1.1. Caldera piro tubular

5. Imagen 1.2. Pasos de caldera
En la imagen 1.1 se aprecia un pequeño hogar sobre el recipiente con el agua, que a su vez es
traspasado longitudinalmente por los tubos de los gases de la combustión. Las calderas piro
tubulares pueden diseñarse con diferentes pasos de los tubos de humos por el recipiente con
agua.
En la imagen 1.2 el hogar se considera el primer paso y cada conjunto de tubos en el mismo
sentido un paso adicional. Las calderas piro tubulares suelen trabajar hasta unos 20 bares para
unas producciones máximas de unas 20 Tm/hr.
A continuación un esquema en 3 dimensiones de la configuración estándar de una caldera
acuotubular. Imagen 1.3.

6. Imagen 1.3. Esquema caldera piro tubular.

7. CALDERA ACUOTUBULAR.
Las calderas acuotubulares sonaquellasenlasque el aguacirculapor el interiorde lostubos.Estos
tubos están, generalmente conectados a dos calderines como se ve en la imagen 1.4. El calderín
superior de vapor, en el cual se produce la separación del vapor existente en el agua en
circulación,yel inferiorde agua,tambiénconocidocomocalderínde lodosal depositarse éstos en
él.
Imagen 1.4 calderines de la caldera acuotubular.

8. Imagen1.5. Esquema de Caldera acuotubular.
Los tubosque unen amboscalderines se distribuyen de forma que una parte de ellos queda en el
lado caliente de la caldera - zona de la caldera que está en contacto con los gases de la
combustión - y otra en el lado frío como se observa en la imagen 1.5.
El agua de los tubos del lado caliente es parcialmente evaporada de forma que dicho vapor
asciende hacia el calderín superior debido a la menor densidad de éste con respecto al agua.
El agua de la parte fría circuladel calderínsuperioral inferiordebidoalamayor densidad del agua
en esta zona, de forma que se produce una circulación natural de la masa de agua. Este tipo
calderas suelen operar hasta presiones de 100 bares en el caso de las calderas industriales y de
200 en el caso de calderas para centrales térmicas, con unas producciones de 500 Tm/hr y 4000
Tm/hr respectivamente.

9. Imagen 1.5. Circulación en una caldera acuotubular
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE CALDERAS PIROTUBULARES Y CALDERAS
ACUOTUBULARES
CALDERAS ACUOTUBULARES CALDERAS PIROTUBULARES
 Evaporación más rápida, debido a las
pequeñascantidades de agua contenida
en los tubos. Son afectados por la
diferencia de consumo de vapor y
alimentación de agua.
 La circulación de agua es deficiente,
reduciendode estamanerala eficiencia.
 Trabajan a mayores presiones y se
fabrican para grandes potencias.
 Resisten grandes esfuerzos y de lento
enfriamiento.
 Son más sensibles a las incrustaciones
(interior de los tubos), por lo tanto el
mantenimiento es dificultoso.
 Son más costosos.
 Requieren más instrumentación y
 Contienen gran cantidad de agua en el
interiorporloque no son muyafectados
por la diferenciade consumo de vapor y
alimentación de agua.
 Hay menor pérdida de calor por
radiación porque los tubos se
encuentran cubiertos de aguase
encuentran cubiertos de agua (mayor
eficiencia).
 Trabajan a menorespresiones, pero son
más grandespara una misma capacidad.
 De rápidoenfriamiento,por apertura de
la cámara de combustión.
 El mantenimiento es más fácil (exterior
de los tubos).
 El mantenimiento es más fácil (exterior

10. CARACTERISTICAS PARA TENER EN CUENTA DE LAS DOS CONFIGURACIONES DE LAS CALDERAS.
Calderas pirotubulares.
 Se fabrican en capacidades que van desde 1 BHP hasta aproximadamente 900 BHP.
 Las presionesde operación están entre 150Psi y 250Psi, aunque pueden trabajar a mayor
presión.
Calderas acuotubulares.
 Cuandose requieren presionessuperioresa300 Psi se hace indispensable lautilizaciónde
las calderas acuotubulares aun cuando pueden operar des de 120 Psi en adelante.
 Las capacidades de estas calderas se acercan a los 10 millones de libras por hora y
presionesde 2500 Psi. Las capacidadesde estascalderasnose acostumbrana medirlasen
BHP, normalmente se expresan en lb/hr de vapor producido o en MBTU/HORA.
EFICIENCIA ENTRE CALDEROS
COMBUSTIBLE PIROTUBULAR ( 1000 HP) ACUOTUBULAR ( 956 HP)
GAS NATURAL
DIESEL 2
RESIDUAL 6
81,2 %
84,7 %
85,0 %
78,5 %
81,0 %
81,4 %
mayores controles.
 La explosión queda limitada
generalmente a uno o varios tubos.
de los tubos).
 Requieren menos instrumentación y
control. La explosiónpuede destruirpor
completoel cuartode calderas,así como
su entorno.

11. CÁLCULOS DE CALDERA PIRO DE 800 BHP PARA POTENCIA
𝑄 = ∆𝐻𝑥𝐻𝑃
∆𝐻 = ℎ 𝑓𝑔 = 970,3
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏
= 2257
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= 40.79
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
Donde se puede decirque:
1𝐻𝑃 = 1 𝐵𝐻𝑃
800𝐻𝑃 = 800𝐻𝑃
Entonces:
1 𝐵𝐻𝑃 = 34,5
𝑙𝑏 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
ℎ
Y 800 𝐵𝐻𝑃 = 34,5
𝑙𝑏 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
ℎ
∗ 800 = 27600
𝑙𝑏 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
ℎ
𝑄 = 970,3
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏
𝑥 27600
𝑙𝑏
ℎ
= 26.77 ∗ 106 𝐵𝑡𝑢/ℎ
EFICIENCIADE LAS CALDERAS
- Es la relaciónentre el calortransmitidoal vaporyel calor aplicado.
- La eficienciafluctúaentre el 60-90%(utilizacióndelcalor).
𝐸 =
𝑄 𝑎
𝑄 𝑣
𝑥100
𝐸 =
40.79
970
∗ 100 = 83%
De eficiencia en la caldera.
Dónde:
Qa:Calor aplicadoal equipo
Qv: Calordel vapor.

12. CONCLUSIONES
Las calderaspirotubularessonmás eficientesque lascalderasacuotubularesporende sonlasmás
utilizadas en las empresas, también teniendo en cuenta los regímenes de vapor a necesitar
dependiendo del proceso.
De los cálculos realizados anteriormente se puede expresar que no es muy eficiente realizar el
cambio de configuración ya que es menos eficiente y el espacio que ocupa una acuotubular
respectoa lapirotubularesmayory no dentrode la empresaque se utilizael espacioesreducido.
Las calderas depende la eficiencia en la quema del combustible y la cual depende del tipo a
utilizar,donde esmásrecomendable utilizar ACPM, ya que es el combustible ideal para este tipo
de maquinas térmicas.