Diseño de calderas

El diseño de calderas es el proceso de diseñar calderas para diversos fines. La función principal de una caldera es calentar agua para generar vapor. El vapor producido en una caldera puede utilizarse para una variedad de propósitos, como calefacción , esterilización , secado , humidificación y generación de energía . La temperatura o las condiciones del vapor requeridas para estas aplicaciones son diferentes, por lo que los diseños de las calderas varían en consecuencia.

El diseño moderno de calderas ofrece diversas ventajas. En el pasado, un diseño inadecuado provocaba explosiones con la consiguiente pérdida de vidas y bienes. Los diseños modernos buscan evitar este tipo de accidentes. Además, el modelado matemático permite determinar el espacio necesario para la caldera y el tipo de materiales a utilizar. Una vez definidas las especificaciones de diseño, los ingenieros pueden estimar el coste y el plazo de construcción.

El diseño de la caldera puede basarse en:

• Producción de la máxima cantidad de vapor con el mínimo consumo de combustible.
• Viabilidad económica de la instalación
• Se requiere una atención mínima del operador durante el funcionamiento.
• Capacidad para un arranque rápido
• Conformidad con las normas de seguridad
• Calidad del agua bruta  : la dureza o blandura del agua determinará el material de la caldera.
• Fuente de calor: el combustible que se va a quemar y las propiedades de sus cenizas ^{[ 1 ]} o el material del proceso del que se va a recuperar el calor.
• Capacidad/producción de vapor requerida, generalmente medida en toneladas por hora o kg/s.
• Condiciones del vapor: presión, temperatura, etc.
• Consideraciones de seguridad
• limitaciones mecánicas
• Restricciones de costos
• Costo monetario
• La resistencia a la tracción del material debe tenerse en cuenta al utilizar cualquier proceso de unión. ^{[ 2 ]}

Los accesorios y soportes son dispositivos que forman parte integral de la caldera, pero que no están montados sobre ella. Incluyen economizadores, sobrecalentadores, bombas de alimentación y precalentadores de aire. Los accesorios ayudan a controlar y operar la caldera de manera eficiente. Algunos soportes comunes (específicamente los requeridos por la Ley de Calderas de la India) incluyen:

• Válvula de retención de alimentación: regula el flujo de agua hacia la caldera y evita el reflujo de agua en caso de fallo de la bomba de alimentación.
• Válvula de cierre de vapor: regula el flujo de vapor que se produce en la caldera hacia la tubería de vapor, y también puede utilizarse para interrumpir el suministro de vapor desde la caldera.
• Tapón fusible : situado en el nivel más bajo del agua y por encima de la cámara de combustión, su función es extinguir el fuego en cuanto el nivel del agua en la carcasa de la caldera descienda por debajo de un nivel marcado.
• Válvula de purga: extrae el agua de la concha a intervalos regulares para eliminar las diversas impurezas que puedan haberse depositado en el fondo de la misma.
• Válvulas de seguridad: impiden automáticamente que la presión del vapor supere los niveles de seguridad.
• Indicadores de nivel de agua: indican el nivel de agua en la concha.

• Malek, Mohammad A. (2005.) "Diseño, inspección y reparación de calderas de potencia: Código ASME simplificado." McGraw-Hill. ISBN
• Stromeyer, CE (1893.) "Gestión y construcción de calderas marinas." Longmans, Green, and Co.
• Caldera exterior de leña