Una caldera es un recipiente en el que el agua se calienta a presión y se vaporiza para obtener un propósito específico. Hay varios tipos diferentes de calderas, calentadas por carbón, combustible sólido, petróleo o gas. Las calderas varían ampliamente en tamaño desde unidades pequeñas, portátiles o montadas en tiendas hasta grandes hornos que queman 6 toneladas de carbón por minuto. Las calderas operan a presión positiva, y todas las partes deben ser lo suficientemente fuertes como para soportar la presión del vapor que generan. La mayoría de las calderas de alta presión se utilizan con fines comerciales o industriales.
Presión máxima permitida
Las calderas se clasifican también por su capacidad de presión, tipo de diseño y uso. La presión de trabajo máxima permitida, o MAWP, es la mayor cantidad de presión que el recipiente (caldera) está diseñado para soportar. Esta presión se mide en términos de libras por pulgada cuadrada o "psi" y la presión manométrica se expresa como "psig". La Asociación Nacional de Prevención de Incendios y las normas federales definen una caldera de vapor Tipo II como una que produce vapor a alta presión entre 16 y 150 psig. Una caldera de vapor tipo III produce vapor entre 151 y 350 psig.
Caldera de tubo de agua
En este tipo de caldera, el combustible se quema dentro del horno, creando gas caliente que calienta el agua que circula a través sus tubos. El agua se convierte en vapor que se eleva para capturarse en un tambor de vapor, donde se extrae el vapor saturado. Esto vuelve a entrar en el horno a través de un sobrecalentador, donde se vuelve aún más caliente. Cuando la temperatura del vapor sobrecalentado está por encima del punto de ebullición, se convierte en un gas seco y presurizado que se usa para impulsar las turbinas. La mayoría de los diseños de calderas de tubos de agua tienen una capacidad de 4.500 a 120.000 kilogramos por hora de vapor. Las calderas acuotubulares en las centrales térmicas también se denominan unidades generadoras de vapor.
Benson Boiler
La caldera Benson se denomina generador de vapor supercrítico y se utiliza a menudo para producir energía eléctrica. Funciona a una presión tan alta, más de 3,200 psi, que la ebullición real se detiene y no hay separación de agua y vapor. No hay burbujas, porque la temperatura del agua está por encima de la presión crítica a la que se pueden formar las burbujas. Este vapor funciona en una turbina de alta presión, luego ingresa en el condensador del generador. El término "caldera" no debe usarse con este generador de vapor ya que en realidad no se produce la ebullición.
Caldera de vapor sobrecalentada
Este tipo de caldera vaporiza agua y luego calienta el vapor en una supercalentador, produciendo vapor a una temperatura mucho más alta. Esto crea una temperatura de escape de gases de combustión más alta a menos que se use un "economizador". El economizador calienta el agua de alimentación, que corre a través de un calentador de aire de combustión en el camino del escape de los gases de combustión calientes. Este vapor sobrecalentado a menudo aumenta la eficiencia general de la generación de vapor y su utilización con ganancias en la temperatura de entrada a las turbinas. El vapor sobrecalentado crea problemas de seguridad, ya que si falla cualquier componente del sistema y escapa el vapor, la alta presión y la temperatura pueden ser mortales. La temperatura en el área del horno de caldera de gas es generalmente entre 2,400 a 2,900 grados Fahrenheit. Algunos de estos son calentadores de convección, que absorben calor de un gas similar a un fluido, mientras que otros son radiantes y absorben el calor de la radiación.
