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Caldera

Breve descripción
Un recipiente cerrado en el que se calienta un fluido (generalmente agua). El fluido no necesariamente hierve. El fluido calentado o vaporizado sale de la caldera para su uso en diversos procesos o aplicaciones de calefacción, incluyendo el calentamiento de agua, calefacción central, generación de energía basada en calderas, cocina y saneamiento.
Uso / Función
- Uso principal: Producir vapor para máquinas de vapor, turbinas o sistemas de calefacción.
- Usos secundarios: Esterilización, cocina, destilación.
- Escala: Desde pequeñas teteras hasta enormes calderas de centrales eléctricas.
Principio de funcionamiento
La energía térmica de la combustión del combustible se transfiere al agua.
- Combustión: El combustible se quema en un hogar o cámara de combustión.
- Transferencia de calor: Los gases calientes pasan sobre superficies (tubos o placas) que están en contacto con el agua.
- Presión: A medida que el agua se convierte en vapor, se expande. Dado que el recipiente está cerrado, la presión aumenta.
Cómo crearla
Caldera pirotubular simple
- Carcasa: Un gran cilindro hecho de placas de Acero o Hierro remachadas o soldadas.
- Hogar: Una cámara donde se quema el combustible.
- Tubos: Tubos metálicos que atraviesan la carcasa llena de agua. El humo caliente del hogar viaja a través de estos tubos hacia la chimenea, calentando el agua que los rodea.
- Chimenea: Crea un tiro para atraer aire a través del fuego.
- Válvula de seguridad: Un componente CRÍTICO. Una válvula con contrapeso que se abre si la presión sube demasiado, evitando una explosión.
- Indicador de nivel de agua: Para ver cuánta agua hay dentro. Si baja demasiado, el metal se sobrecalienta y falla.
Materiales necesarios
- Carcasa/Tubos: Acero, Hierro o Cobre (buena transferencia de calor pero más débil).
- Aislamiento: Asbesto (histórico, peligroso) o Lana mineral para mantener el calor.
- Combustible: Carbón, Madera, Petróleo.
Variantes y mejoras
- Caldera de tetera: Recipiente simple con tapa (como una olla a presión). Solo para baja presión.
- Pirotubular: Gases calientes dentro de los tubos, agua fuera (locomotoras de vapor).
- Acuatubular: Agua dentro de los tubos, gases calientes fuera. Puede manejar presiones mucho más altas y es más segura (menos agua que se convierta en vapor instantáneamente si un tubo revienta).
Límites y riesgos
- Explosión: Si la presión excede la resistencia del recipiente, explota con una fuerza devastadora.
- Incrustaciones: Los minerales del agua se depositan en los tubos (cal), reduciendo la transferencia de calor y provocando sobrecalentamiento.
- Corrosión: El óxido corroe el metal.
Inventos relacionados
- Máquina de vapor
- Válvula (Válvula de seguridad)
- Bomba (Bomba de alimentación)
- Horno