Un caldera de tubos de agua es un tipo de caldera donde el agua se calienta dentro de los tubos y los gases calientes los rodean. Esta es la definición básica de una caldera de tubos de agua. De hecho, esta caldera es lo opuesto a una caldera de tubos de fuego, donde los gases calientes pasan a través de los tubos que están rodeados de agua.
Existen muchas ventajas de la caldera de tubos de agua debido a las cuales estos tipos de calderas se utilizan esencialmente en grandes centrales térmicas.
Se puede lograr una superficie de calentamiento mayor mediante el uso de más tubos de agua.
Debido al flujo por convección, el movimiento del agua es mucho más rápido que en una caldera de tubos de fuego, por lo que la tasa de transferencia de calor es alta, lo que resulta en una mayor eficiencia.
Se pueden obtener presiones muy altas, en torno a 140 kg/cm2, de manera suave.
El principio de funcionamiento de la caldera de tubos de agua es muy interesante y simple.
Dibujemos un diagrama básico de caldera de tubos de agua. Consiste principalmente en dos tambores, uno superior llamado tambor de vapor y otro inferior llamado tambor de lodo. Estos tambores superior e inferior están conectados con dos tubos, denominados tubo descendente y tubo ascendente, como se muestra en la imagen.
El agua en el tambor inferior y en el tubo ascendente conectado a él, se calienta y se produce vapor, que naturalmente sube al tambor superior. En el tambor superior, el vapor se separa del agua de forma natural y se almacena sobre la superficie del agua. El agua fría se alimenta desde la entrada de agua de alimentación en el tambor superior, y ya que este agua es más pesada que el agua caliente del tambor inferior y del tubo ascendente, empuja el agua caliente hacia arriba a través del tubo ascendente. Así, se produce un flujo convectivo de agua en el sistema de la caldera.
A medida que se produce más vapor, la presión del sistema cerrado aumenta, lo que obstaculiza el flujo convectivo de agua y, por lo tanto, la tasa de producción de vapor se vuelve proporcionalmente más lenta. Si el vapor se extrae a través de la salida de vapor, la presión dentro del sistema disminuye y, en consecuencia, el flujo convectivo de agua se vuelve más rápido, lo que resulta en una tasa de producción de vapor más rápida. De esta manera, la caldera de tubos de agua puede controlar su propia presión. Por lo tanto, este tipo de caldera se refiere como máquina autoregulada.
Existen muchos tipos de calderas de tubos de agua.
Caldera de Tubos Horizontales Rectos.
Caldera de Tubos Dobles.
Caldera de Cámara de Ciclón.
La Caldera de Tubos Horizontales Rectos puede subdividirse en dos tipos diferentes, como
Caldera de Tambor Longitudinal
Caldera de Tambor Cruzado.
La Caldera de Tubos Dobles también puede subdividirse en cuatro tipos diferentes, como
Caldera de Dos Tambores con Tubos Dobles.
Caldera de Tres Tambores con Tubos Dobles.
Caldera de Tres Tambores con Tubos Dobles de Baja Altura.
Caldera de Cuatro Tambores con Tubos Dobles.
La Caldera Babcock-Wilcox también es conocida como Caldera de Tambor Longitudinal o Caldera de Tubos Horizontales. En este tipo de caldera, un tambor cilíndrico se coloca longitudinalmente sobre la cámara de calor. En la parte trasera del tambor, se instala un tubo descendente, y en la parte frontal, un tubo ascendente, como se muestra en la figura. Estos tubos descendente y ascendente están conectados entre sí por 5o a 15o tubos de agua rectos, como se muestra en la figura.
El principio de funcionamiento de la caldera Babcock-Wilcox depende del principio termonifónico. El tambor colocado longitudinalmente, como se menciona en la construcción de la caldera de tambor longitudinal, se alimenta con agua fría en su entrada de alimentación trasera. Como el agua fría es más pesada, desciende a través del tubo descendente instalado en la parte trasera del tambor. Desde el tubo descendente, el agua entra en los tubos de agua horizontales, donde se calienta y se vuelve más ligera.
Al volverse más ligera, el agua pasa a través de estos tubos inclinados y horizontalmente, y finalmente vuelve al tambor de la caldera a través del tubo ascendente. Durante el viaje del agua a través de los tubos inclinados, absorbe el calor de los gases calientes que rodean los tubos de agua, y, en consecuencia, se crean burbujas de vapor en estos tubos. Estas burbujas de vapor luego llegan al tambor de vapor a través del tubo ascendente y se separan naturalmente del agua, ocupando el espacio sobre la superficie del agua en el tambor longitudinal de la caldera Babcock-Wilcox.
