Caldera compacta

Una caldera compacta es una caldera fabricada en fábrica. Las calderas compactas están disponibles en una variedad de diseños estándar. Se utilizan para calefacción y como generadores de vapor para aplicaciones de baja potencia, como plantas industriales autoalimentadas. Son de baja presión, lo que significa que el agua en el intercambiador de calor está a baja temperatura . La gran diferencia entre la temperatura de la llama y la del intercambiador de calor disipa la mayor parte de la entropía disponible. Esta disipación limita la eficiencia termodinámica por debajo del rango necesario para que una caldera de baja presión sea adecuada para plantas de cogeneración , incluso cuando la capacidad disponible es suficiente para la aplicación. Las ventajas de las calderas compactas son que se pueden entregar e instalar como un conjunto aislado completo que no requiere una gran zona de exclusión a su alrededor. Las conexiones necesarias de vapor, agua, combustible y electricidad se pueden realizar rápidamente. Estas calderas son económicas de operar porque su sistema automático de gestión del quemador no requiere supervisión continua y tienen bajos costos de mantenimiento programado. ^{[ 1 ]}

Una gran ventaja de las calderas compactas es su menor necesidad de tiro forzado . En funcionamiento, los gases de combustión son más fríos y menos corrosivos que los combustibles sólidos. Pueden ventilarse mediante una chimenea de mampostería existente o una chimenea de tubo de acero coaxial aislada. Dado que el ventilador del quemador suministra el aire de combustión, la presión negativa de tiro forzado requerida es prácticamente nula. La altura de la chimenea solo debe ser suficiente para la seguridad de la estructura y para eliminar las molestias de los gases de escape. No se requiere la chimenea alta necesaria para proporcionar una gran presión negativa que aspire el aire de combustión a través de un lecho de combustible sólido. En la mayoría de las instalaciones se utiliza una compuerta barométrica para mantener un tiro forzado constante, de modo que la relación aire-combustible permanezca constante en lugar de aumentar con el aumento del tiro disponible en la chimenea a medida que desciende la temperatura exterior.

Las calderas compactas se conocen comúnmente como calderas de tubos de agua o de humo . Las calderas de tubos de agua utilizan calentamiento por convección , que extrae el calor de la fuente de fuego y lo transmite a través de los tubos generadores de la caldera, provocando que el agua en su interior se evapore y se convierta en vapor. El sistema de caldera de tubos de humo utiliza calentamiento por conducción , que transfiere el calor por contacto físico. Las calderas de tubos de agua no se utilizan con frecuencia debido a su método de calentamiento por conducción, ya que las tuberías en contacto directo con el fuego y el agua fría podrían dañarse. La caldera compacta suele ser una caldera de tubos de humo de dos o tres pasos con un tubo de hogar interno. Es similar a la antigua caldera escocesa .

Los tubos generadores llenos de agua están en contacto directo con la fuente de calor dentro de la caldera, lo que causa daños a las tuberías y formación de incrustaciones. Sin embargo, estas calderas son excelentes para la producción de vapor debido al gran volumen interno y la superficie de salida del vapor. Para que estas calderas funcionen correctamente, requieren un largo proceso de calentamiento y son propensas al choque térmico . Estas calderas pueden tener una capacidad nominal de hasta 500 000 lb/h. ^{[ 2 ]} La membrana de la pared de la caldera está soldada doblemente (soldada a ambos lados de la membrana de la pared) para proporcionar un refuerzo adicional para cargas elevadas.

Las calderas de tipo A, tipo D y tipo O son todas calderas compactas de tubos de agua.

Las calderas compactas funcionan con fueloil líquido o gaseoso. El combustible se enciende en los quemadores, lo que provoca una explosión dentro de la caldera. Estas calderas no requieren purificadores (filtros) porque su combustión es constante, eliminando todos los contaminantes del combustible. Para mantener una combustión continua, el ventilador de tiro forzado introduce aire en el quemador, creando un efecto torbellino que genera turbulencias para mantener la llama encendida y la caldera presurizada. Otros componentes esenciales, como la electrónica del quemador, proporcionan encendido automático y encendido bajo demanda, además de monitorizar la llama y la presión dentro de la caldera.