Sector de calderas industriales
Cómo funcionan las calderas industriales
Una caldera es un recipiente a presión en el que el calor generado por combustión se transfiere al agua para producir agua caliente o vapor. Las dos configuraciones tradicionales en aplicaciones industriales son las calderas de tubos de agua y las calderas de tubos de fuego. En ambos casos, el cuerpo de la caldera es un cilindro de acero revestido internamente con materiales refractarios de alta temperatura e incorpora una red de tubos.
En una caldera de tubos de agua, los gases de combustión calientes circulan alrededor de tubos llenos de agua. En cambio, en las calderas de tubos de fuego los gases de combustión se encuentran dentro de los tubos, mientras que el agua se aloja en la envolvente exterior. Las calderas de tubos de agua, aunque más costosas de fabricar, proporcionan mayor superficie de transferencia térmica y producen vapor más rápidamente. Las calderas de tubos de fuego contienen más agua, tardan más en alcanzar la temperatura de vaporización, pero ofrecen mayor estabilidad ante variaciones de carga. La elección entre ambos tipos depende de los requisitos específicos de cada aplicación.
La caldera Benson y la tecnología de vapor supercrítico
En 1922, el ingeniero Mark Benson patentó un nuevo diseño de generador de vapor supercrítico, proponiendo elevar la presión y la temperatura del agua hasta su punto crítico, momento en el cual se convierte en un fluido supercrítico. Este diseño eliminó la formación de burbujas durante la generación de vapor y pasó a conocerse como caldera Benson.
Este concepto revolucionó la generación de energía y sigue siendo la base de muchas centrales térmicas modernas. El proceso supercrítico ha sido perfeccionado para aumentar la eficiencia y reducir las emisiones en generadores alimentados por combustibles fósiles.
Vapor ultrasupercrítico y desafíos para los materiales
A partir de esta tecnología, los sistemas de vapor ultrasupercrítico (USC) alcanzan hoy temperaturas de 600°C, presiones de 300 bar y permiten que las centrales de carbón operen con eficiencias térmicas del 46%. Los futuros diseños avanzados de vapor ultrasupercrítico pretenden superar los 700°C y alcanzar eficiencias del 50%.
A medida que aumentan las temperaturas y presiones de operación, también lo hacen las exigencias sobre los materiales utilizados en la construcción. Estas condiciones extremas requieren nuevos revestimientos refractarios, materiales de aislamiento y aleaciones avanzadas resistentes al calor, para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.