Technical English - Spanish Vocabulary | Vocabulario Técnico Inglés-Español


English Español
boil, to (Automotive) Hervir, ebullir
boilers (Industrial Boilers. Heat Transfer Systems. Energy Optimization)

Instrucción Técnica Complementaria sobre Calderas e Intercambiadores de Calor

Terminología y Definiciones
  • Caldera: Aparato a presión que transforma calor en energía utilizable a través de un medio en fase líquida o vapor.

    Una caldera es un intercambiador de calor diseñado para transferir energía, generalmente generada por combustión, hacia un fluido (como agua o vapor), que posteriormente se transporta a un consumidor. Existen también calderas eléctricas, pero su incidencia en aplicaciones industriales es limitada.

  • Tipos de Calderas:
    • De vapor: Medio de transporte es vapor de agua.
    • De agua caliente: Agua a temperatura inferior a 110 °C.
    • De agua sobrecalentada: Agua a temperatura superior a 110 °C.
    • De fluido térmico: Medio de transporte es un líquido distinto al agua.
Clasificación de Calderas por Aplicación
  • Usos domésticos: Diseñadas para calefacción individual o comunitaria de pequeña escala.
  • Generación de energía en plantas termoeléctricas: Producen vapor sobrecalentado para turbinas generadoras de electricidad.
  • Plantas de cogeneración: Utilizan gases calientes de turbinas o motores para generar vapor.
  • Aplicaciones marinas: Usadas en barcos para generar vapor motriz.
  • Plantas industriales: Generan energía para procesos internos, como:
    • Producción directa de vapor.

    • Generación de agua sobrecalentada para calefacción o procesos industriales.

  • 1. Depósito nodriza de fuel-oil
  • 2. Caldera de vapor
  • 3. Economizador gases de combustión
  • 4. Depósito de almacenamiento agua alimentación calderas
  • 5. Desgasificador térmico agua alimentación de calderas
  • 6. Cambiador térmico de placas para recuperación del calor de purga
  • 7. Depósito recuperador de purga continua de calderas
  • 8. Depósito de almacenamiento agua tratada
  • 9. Cambiadores tratamiento de agua
  • 10. Depósito almacenamiento salmuera
  • 12. Depósito almacenamiento ácido

 

Fig. 1: Esquema de principio de una central de generación de vapor saturado

Fig. 2: Esquema de principio de una central de generación de energía eléctrica con vapor a contrapresión para el proceso

1. Caldera de agua sobrecalentada

2. Equipo doble de combustión

3. Bombas red a consumidores

4. Bomba circulación a.c.s. calderas

5. Evacuación gases combustión

6. Depósito expansión nitrógeno

7. Depósito alimentación

8. Bomba alimentación

9. Equipo de preparación de combustible

Fig.3: Esquema de principio de una central de generación de agua sobrecalentada

Fig. 5: Calderas pirotubulares de tres pasos, con uno y dos hogares ondulados (sección longitudinal).

Fig.6: Caldera acuotubular para generación de agua sobrecalentada (sección transversal)

Fig.7: Caldera acuotubular para generación de vapor (sección transversal)

Clasificación de Calderas por diseño

  1. Tubos de humo (pirotubulares): Los gases calientes circulan por los tubos rodeados por agua.

    Los gases de combustión circulan a través de tubos sumergidos en agua. Características principales:

    • Utilizan hogares ondulados para mejorar la resistencia y permitir la dilatación.

    • Diseñadas con tres pasos de humos para optimizar el rendimiento.

    • Adecuadas para aplicaciones de mediana potencia.

  2. Tubos de agua (acuatubulares): Agua circula dentro de los tubos, mientras los gases calientes los rodean.

    El agua circula por tubos rodeados de gases calientes. Ventajas:

    • Generan vapor o agua sobrecalentada.

    • Incorporan calderines para separar vapor y economizadores para precalentar el agua.

    • Ideales para altas presiones y potencias.

  3. Calderas automáticas: Operan sin intervención manual, salvo para encendido o reinicio tras un evento de seguridad.
  4. Calderas manuales: Requieren intervención continua para su operación.

Componentes Esenciales de una Caldera

Sobrecalentadores

Dispositivos que elevan la temperatura del vapor, transformándolo en vapor seco para evitar condensación. Existen dos tipos:

  • De radiación: Utilizan el calor radiado por la combustión.
  • De convección: Aprovechan los gases calientes.
Economizadores

Calientan el agua de alimentación utilizando los gases de combustión. Se clasifican en:

  • Integral: Incorporados en calderas acuotubulares.
  • Accesible: Diseñados para facilitar la limpieza de los tubos.
  • De prevaporización: Calientan el agua hasta su temperatura de saturación.
Precalentadores de Aire

Calientan el aire de combustión usando calor residual. Tipos:

  • Recuperativos: Separan fluidos por superficies metálicas.

  • Regenerativos: Alternan entre calentamiento y enfriamiento.

Accesorios Principales
  • Manómetros: Miden la presión en la caldera.
  • Indicadores de nivel: Controlan la altura del agua dentro de la caldera.
  • Válvulas de seguridad: Previenen presiones excesivas.
  • Quemadores: Mezclan aire y combustible para la combustión.
  • Separadores de vapor: Eliminan agua del vapor generado.
  • Interruptores de bajo nivel: Detienen el quemador si falta agua.
Dispositivos Complementarios
  • Grifos de prueba: Verifican el nivel de agua.
  • Sopladores para hollín: Limpian ductos acumulados de cenizas.
  • Tapones fusibles: Actúan como alarmas ante niveles bajos de agua.
  • Medidores de caudal y temperatura: Registran flujos y temperaturas clave.

Fig.8: Esquema de flujo de una caldera de generación de agua sobrecalentada

Fig.9: Secciones de una caldera de generación de agua sobrecalentada

Ahorro Energético y Mantenimiento

El rendimiento de una caldera puede optimizarse mediante:

  • Uso eficiente de combustibles.
  • Incorporación de economizadores y precalentadores.
  • Mantenimiento periódico para evitar incrustaciones y corrosión.

Componentes Básicos

  • Quemadores: Mezclan y encienden combustible y aire.
  • Zona de radiación: Maximiza la transferencia de calor directo.
  • Zona de convección: Genera vapor al transferir calor desde los gases de combustión.
  • Chimenea: Expulsa gases residuales, minimizando pérdida de calor.
  • Economizadores: Precalientan agua de alimentación usando el calor residual.
  • Sobrecalentadores: Aumentan la temperatura del vapor generado.
  • Calentadores de aire: Mejoran la combustión precalentando el aire.
Intercambiadores de Calor

Los intercambiadores permiten transferir calor entre fluidos de diferente temperatura separados por una barrera metálica. Se clasifican según el flujo y construcción:

  • Tubos concéntricos: Flujo paralelo o contraflujo.
  • Tubos y coraza: Usados en procesos industriales.
  • Compactos: Diseños con aletas para mayor eficiencia térmica.
  • Tubos en U y cabezales flotantes: Adaptables a variaciones térmicas.
  • De teflón: Resistentes a la corrosión química.
Generadores de Vapor

Las calderas, también conocidas como generadores de vapor, convierten energía térmica en vapor para múltiples aplicaciones. Se clasifican en residenciales, comerciales, industriales y para generación eléctrica. En las calderas industriales, el vapor generado puede desarrollar trabajo mecánico al liberar energía térmica contenida.

Fenómenos Principales
  1. Combustión: Quema de combustibles fósiles, aceites o gas natural para generar calor.
  2. Transmisión de calor: Desde el hogar hasta las superficies de intercambio térmico.
  3. Evaporación: Conversión del agua en vapor.
  4. Sobrecalentamiento: Incremento adicional de la energía del vapor.
Ahorro Energético en Calderas

El objetivo es producir calor al menor costo posible, reduciendo el consumo de combustible y optimizando otros costos asociados:

  1. Combustible: Representa el 75-85% del costo total.
  2. Electricidad y agua: Reducir pérdidas con sistemas eficientes.
  3. Mantenimiento: Evitar depósitos de hollín y optimizar el rendimiento.

Medidas de Ahorro:

  • Ajuste de la combustión para minimizar pérdidas.
  • Instalación de economizadores y calentadores de aire.
  • Retorno de condensados para reducir consumo de agua y combustible.
  • Implementación de sistemas de control de oxígeno (O2) para optimizar la combustión.

Ejemplo Práctico: Una caldera de 10 toneladas/hora trabajando con gas natural puede lograr ahorros significativos al ajustar quemadores, instalar economizadores y mejorar la recuperación de condensados, con un periodo de retorno de inversión de aproximadamente 3 años.

Producción Estimada de Calderas
  1. Pirotubulares: Usadas para bajas presiones y capacidades hasta 2,100 kg/h.
  2. Acuatubulares: Alcanzan capacidades de hasta 450,000 kg/h, con presiones de diseño de hasta 12.4 MPa.

Términos destacados :

  1. Ahorro energético (Energy savings)
  2. Alimentación directa (Direct feed)
  3. Anillo de cierre hidráulico (Hydraulic sealing ring)
  4. Área de convección (Convection area)
  5. Área de radiación (Radiation area)
  6. Caldera acuotubular (Water-tube boiler)
  7. Caldera automática (Automatic boiler)
  8. Caldera manual (Manual boiler)
  9. Caldera pirotubular (Fire-tube boiler)
  10. Calentador de aire (Air heater)
  11. Carbonización (Carbonization)
  12. Chimenea (Chimney)
  13. Combustión (Combustion)
  14. Condensados (Condensates)
  15. Control de oxígeno (Oxygen control)
  16. Costo del mantenimiento (Maintenance cost)
  17. Eficiencia térmica (Thermal efficiency)
  18. Economizador (Economizer)
  19. Evaporación (Evaporation)
  20. Flujo a contracorriente (Counterflow)
  21. Flujo paralelo (Parallel flow)
  22. Generador de vapor (Steam generator)
  23. Instrumentación (Instrumentation)
  24. Intercambiador de calor (Heat exchanger)
  25. Intercambiador de tubos y coraza (Shell and tube heat exchanger)
  26. Período de retorno (Payback period)
  27. Pérdida de calor (Heat loss)
  28. Presión máxima de servicio (Maximum service pressure)
  29. Presión de diseño (Design pressure)
  30. Quemador (Burner)
  31. Recuperación de calor (Heat recovery)
  32. Regulación progresiva (Progressive regulation)
  33. Regulación todo/nada (On/off regulation)
  34. Sobrecalentador (Superheater)
  35. Succión de tanque (Tank suction)
  36. Temperatura de diseño (Design temperature)
  37. Transferencia de calor (Heat transfer)
  38. Tubo de bayoneta (Bayonet tube)
  39. Tubería concéntrica (Concentric tube)
  40. Viscosímetro (Viscometer)

La optimización del funcionamiento de calderas y sistemas de intercambio de calor, mediante el ajuste de parámetros clave, la instalación de economizadores y tecnologías de control, no solo mejora la eficiencia energética, sino que también reduce costos operativos y el impacto ambiental.