Las calderas son dispositivos que generan vapor mediante la transferencia de calor, clasificándose principalmente en acuotubulares y pirotubulares según la circulación de fluidos. Las calderas acuotubulares son más eficientes y ligeras, ideales para altas presiones, mientras que las pirotubulares son más económicas y fáciles de mantener, pero menos eficientes. También existen diferentes clasificaciones basadas en la presión de trabajo y el tipo de circulación del agua, lo que influye en su operación y aplicaciones.

2. ¿QUÉ SON LAS CALDERAS?
• LA CALDERA ES UNA MÁQUINA O DISPOSITIVO PARA
GENERAR VAPOR. ESTE VAPOR SE GENERA A TRAVÉS DE
UNA TRANSFERENCIA DE CALOR A PRESIÓN CONSTANTE,
EN LA CUAL EL FLUIDO, ORIGINALMENTE EN ESTADO
LÍQUIDO, SE CALIENTA Y CAMBIA SU FASE.
• ESTE ES UNO DE LOS DISPOSITIVOS INVOLUCRADOS EN
LOS CICLOS DE POTENCIAS DE VAPOR, Y ES ALLÍ DONDE
OCURRE EL PROCESO CONOCIDO COMO ADICIÓN DE
CALOR.

3. TIPOS DE CALDERAS
• LA FORMA MAS RECONOCIDA DE CLASIFICAR LAS
CALDERAS Y DE DIFERENCIARLAS, ES BAJO EL
CRITERIO DE LA CIRCULACIÓN DE LOS FLUIDOS POR
LOS TUBOS DE LA CALDERA. Y LOS DOS TIPOS MAS
RECONOCIDOS SON LAS CALDERAS…
Acuotubulare
s
Pirotubulares

4. CALDERAS ACUOTUBULARES
0 Son aquellas calderas en las que el fluido de
trabajo se desplaza por tubos durante su
calentamiento.
0 Son las más utilizadas en las centrales
termoeléctricas, ya que permiten altas
presiones a su salida y tienen gran capacidad
de generación.
Las calderas
acuotubulares pueden ser de tipo
de tubos rectos u curvados. Los
diferentes modelos de calderas de
tubos curvados, con mejores
características de presión
y temperatura han sido
desplazados gradualmente a la
caldera de tubos rectos en los
sevicios de alto rendimiento.

5. ELEMENTOS DE UNA CALDERA
ACUOTUBULAR
Son de aplicación cuando
se requiere una presión de
trabajo por encima de los
22 bares ver figura 3. en el
caso de calderas de vapor,
el titulo de vapor es muy
bajo (0.85), es decir, que el
contenido de agua por
unidad de masa es muy
alto (15%) si no se les
añaden
subconjuntos secadores del
vapor, tales como
recalentadores o sobre
calentadores.
Esta calderas alcanzan
eficiencias del 78 y 80 %.

6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS:
• DE CALDERAS ACUOTUBULARES
• Son mas livianas que las pirotubulares.
• Rapidez en producción de vapor.
• Adecuadas para presiones elevadas.
• Ideal para producción de vapor seco.
• Altas eficiencias de funcionamiento.
Ventajas
• Son costosas debido a la disposición de los tubos.
• No son adecuadas para presiones bajas.
• Requieren un tratamiento al agua de alimentación mas exigente
• Tiempos prolongados para mantenimiento
Desventajas

7. CALDERAS
PIROTUBULARES
0 Son aquellas donde la transferencia de calor se efectúa por el
paso de los gases calientes de la combustión a través de
tubos sumergidos en agua. El vapor y el agua están
contenidos en una carcasa simple de forma cilíndrica.
0 Ejemplo de ellas son las usadas en locomotoras a vapor y la
caldera de los barcos.

8. PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
PIROTUBULAR
• El cuerpo de la caldera formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un hogar de
amplias dimensiones (donde se realiza la combustión). está dotado de ménsulas en escuadra y soportes estructurales,
independientemente de las cimentaciones de tabique. Se monta sobre una base de acero o de hierro colado.
• Tubo hogar: se quema el combustible, en donde tiene lugar la transmisión de calor por radiación.
0 Quemador
0 La pieza más esencial de cualquier caldera es el quemador. Esta es la sección en donde la fuente de combustible, ya
sea gas natural o algún otro combustible, se calienta. Una vez que se consigue la combustión, el aire caliente o fuego
real se pone en el pirotubo.
0 Pirotubo
0 La parte de la caldera nombrada después, el pirotubo, es un tubo de metal o una colección de tubos de metal
rodeados de agua. Estos tubos se llenan con el calor y la llama del quemador y pasan los gases de un lado a otro para
calentar el agua alrededor del pirotubo. Los gases son expulsados ​​una vez que han pasado por tres o cuatro veces a
través del tubo o tubos.
0 Depósito
0 El depósito o reservorio es el área alrededor del pirotubo que se llena de agua. Esta agua se calienta, a menudo hasta
el punto de que se convierte en vapor de agua y a continuación se libera en las tuberías conectadas que permitirán
que el agua o vapor caliente una casa, accione una turbina, o una variedad de otros fines.
0 Tuberías
0 Los tubos se alejan de la caldera pirotubular y transportan el agua caliente/vapor. En un sistema abierto, estos tubos
descargarán agua/vapor a otro lugar alejado de la caldera. En un sistema cerrado, sin embargo, estos tubos actúan
como venas y traen el agua calentada/vapor de agua completando el círculo de nuevo al depósito.
0 Sistema cerrado
0 Un sistema cerrado pirotubular es justo lo que suena. Cuando se hierve el agua y se envía a través de los tubos, el
agua vuelve al depósito y se recicla para ser utilizada de nuevo. Este sistema es bueno para la prevención de
residuos, pero tiene que ser controlado cuidadosamente para asegurarse de que la presión no sea demasiado grande
y estalle la caldera.

10. EFICIENCIA DE UNA CALDERA
PIROTUBULAR
0 La operación de la caldera con una cantidad mínima de exceso de aire
minimizará la pérdida de calor en la chimenea y mejorará la eficiencia de
la combustión. La eficiencia de la combustión es una medida de cómo
efectivamente el contenido de calor del combustible se transfiere a calor
utilizable. La temperatura en la chimenea y las concentraciones de
oxígeno (o dióxido de carbono) son los principales indicadores de la
eficiencia de la combustión.
0 Su eficiencia es un poco más alta que la de las calderas horizontales
de retorno y que las del tipo locomóvil (alcanza el80% de
eficiencia)Su mejor régimen de operación está entre 17 y
24.4 kg/m2/h de vapor (3.5 a 5 Ib/pie2/h) y no debe operarse a mas de
34.2kg/m2/h (7 Ib/pie m2/h)

11. ELEMENTOS AUXILIARES
Hay varios accesorios que deben instalarse en las
calderas de vapor, todos con el objetivo de mejorar:
Funcionamiento.
Eficacia.
Seguridad.
0 Válvulas de seguridad: Su función es
proteger el cuerpo de la caldera de
sobrepresión y evitar que explosione.
0 Válvulas de interrupción: aísla la
caldera de vapor y su presión del
proceso o la planta.

12. 0 Válvula de retención: contiene un resorte
que mantiene la válvula cerrada cuando
no hay presión en la caldera aunque el
tanque de alimentación tenga un nivel
elevado, además previene que la caldera
se inunde por la presión estática del agua
de alimentación.
0 Llave de purga: Las calderas deben tener
como mínimo una válvula de purga de
fondo, en un lugar cercano al que pueda
que se acumule el sedimento o lodo.
Estas válvulas deben accionarse con una
llave y están diseñadas de tal manera que
es imposible sacar la llave con la válvula
abierta.
0 Manómetro: Todas las calderas deben
tener como mínimo un indicador
depresión. normalmente, se conectan al
espacio vapor de la caldera por un tubo
sifón en R que está lleno de vapor
condensado para proteger el mecanismo
del dial de altas temperaturas.

13. VENTAJAS Y DESVENTAJAS:
• DE CALDERAS PIROTUBULARES
• Son mas económicas que la acuotubulares.
• No requieren tanto tratamiento para el agua de alimentación.
• Ocupan poco o menos espacio.
• Facilidad para su mantenimiento.
Ventajas
• Menor eficiencia de funcionamiento en comparación con las
acuotubulares.
• No son adecuadas para presiones elevadas.
Desventajas

14. CUADRO COMPARATIVO:
“ENTRE CALDERAS PIROTUBULARES Y
ACUOTUBULARES”

15. OTRAS CLASIFICACIONES
PARA CALDERAS

16. SEGÚN LA PRESIÓN DE TRABAJO:
• CALDERAS DE BAJA PRESIÓN: PRODUCEN VAPOR A BAJA
PRESIÓN, HASTA UNOS 4 O 5 KG/CM2. ESTE RANGO DE
PRESIONES ES MAS COMÚN EN LAS CALDERAS DE AGUA
CALIENTE QUE EN LAS CALDERAS QUE GENERAN VAPOR.
• CALDERAS DE MEDIA PRESIÓN: PRODUCEN VAPOR HASTA
APROXIMADAMENTE 20 KG/CM2, GENERALMENTE VAPOR
SATURADO.
• CALDERAS DE ALTA PRESIÓN: ASOCIADAS A CICLOS DE
POTENCIA, TRABAJAN CON PRESIONES DE 20 KG/CM2 HASTA
PRESIONES CERCANAS A LA CRÍTICA.
• CALDERAS SUPERCRÍTICAS: TRABAJAN CON PRESIONES
SUPERIORES A LA CRÍTICA. UTILIZADAS EN GRANDES PLANTAS DE
GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, EN EEUU Y EN ALGUNOS
PAÍSES DE EUROPA, TAMBIÉN HAY ALGUNAS EN JAPÓN.

17. SEGÚN LA CIRCULACIÓN DEL
AGUA DENTRO DE LA CALDERA:
• CIRCULACIÓN NATURAL:
LA CIRCULACIÓN DEL AGUA Y DE LA MEZCLA AGUA-VAPOR
OCURRE NATURALMENTE DEBIDO A LA DIFERENCIA DE
DENSIDADES ENTRE EL AGUA MÁS FRÍA Y LA MEZCLA DE AGUA-
VAPOR (EFECTO SIFÓN). IMPLICA ENTONCES TENER UN
CIRCUITO CERRADO POR DONDE CIRCULA EL AGUA Y UNA
DIFERENCIA DE ALTURA APRECIABLE ENTRE LAS PARTES ALTAS Y
BAJAS DEL EQUIPO.
• CIRCULACIÓN ASISTIDA:
EN ESTE CASO LA CIRCULACIÓN NATURAL EN LOS TUBOS DE LA
CALDERA ES COMPLEMENTADA POR BOMBAS INSTALADAS EN EL
CIRCUITO. EN ESTE CASO TAMBIÉN LA CALDERA CONSISTE EN
UN CIRCUITO CERRADO, PERO PERMITE CONSTRUCCIONES MÁS
COMPACTAS INCLUSO CON TUBOS INCLINADOS.
• CIRCULACIÓN FORZADA:
ESTE TIPO DE CALDERAS TIENE UNA CONCEPCIÓN DISTINTA, SE
TRATA DE UN CIRCUITO ABIERTO Y NO CERRADO. LA BOMBA
IMPULSA EL AGUA A TRAVÉS DE UNA PRIMER SUPERFICIE DE
INTERCAMBIO DONDE SE PRECALIENTA, LUEGO PASA A UN
SEGUNDO INTERCAMBIADOR DONDE SE VAPORIZA Y LUEGO, EN
ALGUNOS CASOS, PASA A UN TERCER INTERCAMBIADOR DONDE
SE SOBRECALIENTA.