La caldera
Descripción
del funcionamiento de una caldera
El agua de
alimentación que va a la caldera es almacenada en un tanque o cámara de agua
(nombre que se le da al espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera)
con capacidad suficiente para atender la demanda de la caldera, así una válvula
de control de nivel mantiene el tanque con agua, a su vez una bomba de alta
presión empuja el agua hacia adentro de la caldera por medio de tuberías
(tubos), al tiempo que, se da la combustión en el horno u hogar, esta es
visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama, el quemador es
controlado automáticamente para pasar solamente el combustible necesario (el
combustible puede ser solidó, liquido o gaseoso, dentro de los mas conocidos se
encuentran el carbón, el combustoleo, y el gas), la flama o calor es dirigida y
distribuida a las superficies de calentamiento o tuberías donde la energía
térmica liberada en el proceso de combustión se transmite al agua contenida en
los tubos (en algunos casos el agua fluye a través de los tubos y el calor es
aplicado por fuera a este diseño se le conoce como Acuotubular, en otros casos
los tubos están sumergidos en el agua y el calor pasa por el interior de los
tubos a este diseño se le conoce como Pirotubular, estos dos diseños de
calderas son los mas utilizados) donde por medio de los procesos de radiación,
conducción y convección el agua se transforma en vapor, dicho vapor es
conducido por tuberías a los puntos de uso o puede ser colectado en cámaras
para su distribución; en la parte superior de la caldera se encuentra una
chimenea la cual conduce hacia afuera los humos o gases de la combustión; en el
fondo de la caldera se encuentra una válvula de salida llamada purga de fondo
por donde salen del sistema la mayoría de polvos, lodos y otras sustancias no
deseadas que son purgadas de la caldera.
En conjunto
en la caldera existen múltiples controles de seguridad para aliviar la presión
si esta se incrementa mucho, para apagar la flama si el nivel del agua es demasiado
bajo o para automatizar el control del nivel del agua.
Dibujo Esquemático de una caldera
Propiedades de estado a la entrada y salida del dispositivo (caldera):
Propiedades de entrada:
Por lo
general a una caldera entra liquido el cual puede ser saturado o comprimido con
una presión y una temperatura de entrada.
Propiedades de salida:
Como se
mencionó anteriormente en el proceso de combustión se transmite al agua
contenida en los tubos donde por medio de los procesos de radiación, conducción
y convección el agua se transforma en vapor, dicho vapor puede saturado o
sobrecalentado con una presión y temperatura de salida.
*La
temperatura de salida es mayor igual a
la temperatura de entrada
*La presión de
salida es igual a la presión de entrada
Ecuación de continuidad de una caldera
Flujo másico
en la entrada= flujo másico en la salida
Donde el
flujo másico= (Flujo Volumétrico x Área)/ Volumen Específico
Primera ley de la termodinámica para una caldera
Flujo másico
de entrada x entalpia de entrada + transferencia de calor = flujo másico de
salida x entalpia de salida
Vídeo que
explica el funcionamiento del dispositivo (caldera)
Hipervínculos
dirigidos a sitios web relacionados al diseño, fabricación, operación y mantenimiento
de la caldera
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