USO DE CALDERAS EN LA INDUSTRIA

dueik — Fri, 07 Jun 2024 18:19:26 +0000

El uso de calderas en la industria es muy común y extendido, prácticamente todos los procesos industriales requieren del aporte de calor ya sea por medio de agua caliente, de vapor o de fluido térmico (generalmente aceite térmico). La sala de calderas es de vital importancia dentro de cualquier industria productiva, porque aportan la energía necesaria para que los procesos puedan realizarse. La pregunta que trataré de responder es que tipo de caldera, referido al fluido de proceso o caloportador, es más adecuado para una aplicación en particular.

Lo presentaré en tres publicaciones, calderas de agua caliente, calderas de vapor y calderas de fluido térmico.

¿Cuándo escoger una Caldera de Agua Caliente?

El uso de calderas de agua caliente, resulta como la mejor opción, cuando tenemos procesos que requieren calor a temperaturas por debajo de los 100 °C. En los procesos industriales, como en muchos otros ámbitos, las soluciones deben ser lo más simple posible y tan complejas como sea estrictamente necesario y en este sentido, las calderas de agua caliente pueden operar a bajas presiones, usan agua como fluido caloportador, trabajan en circuito cerrado por lo que no se requiere reponer ni cambiar el agua.

Además, los requerimientos sobre las condiciones de diseño, fabricación y también sobre los materiales, son menores que otras opciones de calderas y por lo tanto su fabricación es más económica. Los equipos auxiliares son pocos y también más simples que para otro tipo de calderas, se requiere una bomba de recirculación del agua del circuito y un estanque de expansión. La eficiencia térmica es alta, sobre el 94.5%, medida sobre el poder calorífico inferior del combustible. También, son equipos fáciles de controlar y mantener.

Por otra parte, las calderas de agua caliente son susceptibles de sufrir schock térmico, debido a que en su operación en régimen y también durante las partidas, la temperatura no es uniforme en todo el cuerpo del equipo, esta diferencia de temperatura provoca dilataciones diferenciales entre sus partes, lo que afecta principalmente la unión de los tubos con la placa tubular en la entrada del segundo paso. No es difícil ni complejo mantener este riesgo bajo control, requiere de personal adecuadamente instruido, condiciones de operación bien establecidas y un adecuado control de la operación, bajo estas condiciones una caldera de agua caliente puede operar satisfactoriamente por largo tiempo, 30 años o más.

Variable de control: Temperatura

Variables críticas: Temperatura, flujo de agua, diferencial de temperatura entre suministro y retorno.

De acuerdo a la normativa legal de Chile, DS N°10, las calderas de agua caliente requieren contar con un operador, pero si la presión de operación es menor que 0.5 kg/cm2, entonces este operador no necesariamente debe ser dedicado de manera exclusiva a la operación de la caldera.

Esto representa también una ventaja que permite disminuir los costos de operación.

En las figuras 1 y 2 se representa una caldera de agua caliente, de tipo piro tubular, que es el más difundido y usado en la industria y es el tipo de caldera para el cual he hecho los comentarios precedentes.

En la figura 3 se muestra un diagrama de flujo correspondiente a una caldera de agua caliente, sus equipos auxiliares y el flujo del agua.

RECUERDA, LAS SOLUCIONES DEBEN SER LO MÁS SIMPLE POSIBLE Y TAN COMPLEJAS COMO SEA ESTRICTAMENTE NECESARIO

Para continuar aportando en este tema, en las próximas semanas estaré profundizando en las soluciones térmicas de caldera de vapor y calentador de fluido térmico para un determinado proceso.

Reciban un cordial saludo.

Khaled Dueik.

No existen soluciones únicas para atarse los cordones, tampoco existen soluciones únicas en Ingeniería

dueik — Thu, 07 Mar 2024 19:10:32 +0000

Hace un tiempo atrás paseando con mi hijo menor, me di cuenta que estaba caminando con sus cordones desatados, por precaución le pedí que se los atara, al hacerlo me llamó mucho la atención la forma en la que había logrado ejecutar una perfecta rosa en su zapatilla. Según mi percepción era una forma bastante diferente de tomar el cordón, sin embargo, el resultado final era muy bueno. Le pregunté cómo había aprendido esa técnica de amarre para sus zapatos, me dijo riendo que solo la había aprendido y que con el tiempo se hizo automático en él, además de que no le parecía nada de extraño.

Éste hecho me hizo recordar otra actividad cotidiana que me llamaba mucho la atención durante mi época de estudiante. Muchas veces me sorprendí por la forma en que mis compañeros tomaban el lápiz para escribir, algunas me parecían extrañas e incluso incómodas, sin embargo, al mirar la escritura se observaba una letra clara y legible y me sorprendía que con esta forma tan diferente se lograra un muy buen resultado.

Éstos dos hechos cotidianos y muchas veces imperceptibles, nos ayudan a entender que hay muchas formas de lograr un objetivo y de desarrollar una solución para un problema, de hecho, creo que todos tenemos formas diferentes de tomar el lápiz y de atarnos los cordones y que nadie pensaría en decir que una es mejor o más eficiente que la otra. Durante la vida laboral y académica, se nos presentan de forma cotidiana, desafíos, metas y objetivos a cumplir, en los cuales debemos esforzarnos por identificar cuál es la mejor manera de lograrlos. Sin embargo, nos percatamos que existen varios caminos y que debemos elegir uno, el cual en definitiva será nuestra propia manera de lograr el objetivo planteado. Efectivamente, no hay soluciones únicas para un determinado problema y la solución será más o menos eficiente dependiendo de la persona y su experiencia.

En Ingeniería este concepto está en desarrollo, ya que una de las principales competencias requeridas por el ingeniero actual, es su capacidad de encontrar diversas soluciones a problemas complejos. En termodinámica, ocurre exactamente lo mismo, existen diversas soluciones térmicas para un mismo proceso productivo, diversos equipos, diversos sistemas, para un mismo fin, gestionar adecuadamente el uso del calor. Cuál es la mas eficiente, dependerá del proceso, del perfil económico y medioambiental de la industria y de la experiencia de los ingenieros en la búsqueda de la solución.

El calor, es la forma de energía más utilizada en la industria, de hecho, un altísimo porcentaje de todos los productos manufacturados, consumen calor en alguna parte del proceso productivo, calor que generalmente no queda en el producto, si no que es descartado o devuelto al gran reservorio ambiental. Es por esto, que es fundamental que la industria identifique cual es la forma más eficiente de generar y consumir el calor, ya que en sus respectivos procesos se encontrarán diversas alternativas de solución, por que como vimos no hay soluciones únicas.

Como aporte en este tema, en las próximas semanas estaré profundizando en las soluciones térmicas disponibles para la industria, como por ejemplo el hecho de saber cuándo escoger una caldera de vapor, una caldera de agua caliente o un calentador de fluido térmico para un determinado proceso. Además, identificar cuál es la importancia real de las soluciones de eficiencia energética, concepto tan importante a considerar hoy en día y tener claridad sobre él.

KHALED DUEIK – Calderas a Vapor y Equipos Térmicos