¿Cuál es la diferencia entre una caldera acuotubular y una caldera pirotubular?
Una caldera acuotubular y una caldera pirotubular son dos tipos de calderas utilizadas para generar vapor. La principal diferencia entre ellas radica en la forma en que el calor se transfiere al agua para generar vapor. Este artículo explica las principales diferencias entre las calderas acuotubulares y las pirotubulares; abarca su diseño, principios de funcionamiento, aplicaciones, ventajas y desventajas.
Comparación entre caldera acuotubular y caldera pirotubular
Es importante saber – las calderas 'pirotubulares' también se escriben como 'pirotubulares' o 'piro-tubulares', pero todos los términos significan lo mismo. De manera similar, 'acuotubulares', 'acuotubulares' y 'acuo-tubulares' son solo formas similares de escribir lo mismo. Este artículo utiliza intencionalmente todos los términos para familiarizar al lector con ellos.
Tubo de caldera pirotubular (izquierda) y tubo de caldera acuotubular (derecha).
Diseño y principio de funcionamiento
Calderas acuotubulares
Las calderas acuotubulares tienen agua que fluye a través de tubos que son calentados externamente por gases de combustión (gases de escape). El agua absorbe calor de los gases de combustión a medida que se mueve a través de los tubos, lo que hace que se convierta en vapor; este vapor se recoge luego en un tambor de vapor o colector. Las calderas acuotubulares pueden operar a presiones más altas que las calderas pirotubulares debido a la contención del agua dentro de los tubos y al menor límite de presión resultante.
Caldera acuotubular
Es importante saber – el vapor producido generalmente se recoge en colectores y luego se descarga a un tambor de vapor, pero esto depende del diseño de la caldera acuotubular.
Calderas pirotubulares
En una caldera pirotubular, los gases calientes del proceso de combustión pasan a través de una serie de tubos sumergidos en un recipiente lleno de agua. A medida que el agua que rodea los tubos aumenta de temperatura, cambia de estado a vapor, que luego se acumula en la parte superior de la carcasa de la caldera.
Caldera pirotubular
Aplicaciones
Las calderas acuotubulares se utilizan generalmente para aplicaciones de alta presión, como en plantas de energía térmica, debido a su capacidad para operar a altas presiones y temperaturas (turbinas de vapor requieren vapor de alta presión y alta temperatura para operar eficazmente). Por el contrario, las calderas pirotubulares se utilizan en aplicaciones de menor presión, como calefacción y suministro de vapor de proceso para instalaciones industriales pequeñas a medianas. Una caldera típica acuotubular de una central eléctrica puede operar a 3,200 psi, 932⁰F (220 bar, 500⁰C) o más.
Caldera acuotubular de central eléctrica
Ventajas y desventajas de las calderas acuotubulares
Las calderas acuotubulares son capaces de manejar presiones más altas y tienen una tasa de producción de vapor más significativa (mayor tasa de evaporación) debido a sus numerosos tubos de paredes delgadas. Ofrecen mayor flexibilidad para responder a cambios de carga y se consideran más seguras debido a un menor riesgo de falla catastrófica. Sin embargo, su diseño complejo conduce a costos iniciales más altos y requisitos de mantenimiento.
Ventajas y desventajas de las calderas pirotubulares
Más simples en diseño, las calderas pirotubulares son más fáciles de operar y mantener, y generalmente son menos costosas de comprar e instalar. Sus limitaciones incluyen una presión y capacidad de vapor restringidas, una respuesta más lenta a los cambios de carga y menor eficiencia al manejar demandas fluctuantes.
Sección transversal de caldera pirotubular
Es importante saber – una caldera pirotubular tiene una única gran carcasa cilíndrica. La carcasa se fabrica a partir de una placa de acero plana que se enrolla y luego se suelda en las costuras. Las calderas pirotubulares están restringidas en el rango de presión de trabajo porque la carcasa de la caldera actúa como un gran límite de presión. Aumentar la resistencia de la carcasa requiere una placa más gruesa, lo que se vuelve económicamente caro y difícil de fabricar a medida que aumenta el tamaño de la caldera. Por esta razón, las calderas pirotubulares no son adecuadas para operar a altas presiones.
Proceso de producción de carcasa de caldera pirotubular
Comparación entre caldera pirotubular y caldera acuotubular
Las calderas acuotubulares son apropiadas para aplicaciones a gran escala, de alta presión y alta temperatura, y son más capaces de adaptarse a cambios rápidos de carga.
Las calderas pirotubulares son apropiadas para aplicaciones de baja a media presión y temperaturas más bajas; también son más simples en diseño, más fáciles de instalar y más fáciles de mantener.
Recursos adicionales
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fire-tube
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X2100410X
https://www.iqsdirectory.com/articles/boiler/water-tube-boilers.html
https://ivypanda.com/essays/fire-tube-boiler-the-case-study/