- Calderas de recuperación de calor horizontales.
Figura 2. Caldera horizontal
La caldera horizontal es aquélla en la que el gas, a la salida de la turbina, sigue una trayectoria horizontal a través de los distintos módulos de sobrecalentamiento, recalentamiento, vaporización y calentamiento de agua, hasta su conducción a la chimenea de evacuación.
No necesitan estructura de soporte, siendo en conjunto una caldera más compacta y barata, ya que requiere poca estructura metálica de soporte al ir colgados los elementos del techo.
El aislamiento suele ser interno para evitar el utilizar en la carcasa materiales aleados y juntas de dilatación.
Conviene que el material aislante esté recubierto por una chapa para protegerlo del impacto del agua o vapor en caso de rotura de tubos.
Debido a la construcción compacta, gran parte de los tubos en el interior de los haces no son accesibles, por lo que en caso de rotura se debe abandonar el uso de dicho tubo.
Otro inconveniente de este tipo de caldera es el drenaje inferior de los colectores y tubos del recalentador y sobrecalentador, que puede provocar la acumulación de bolsas de agua que en los arranques podrían impedir la circulación. Por su diseño debemos cuidar los siguientes detalles constructivos y operativos:
- La pérdida de carga de los gases a lo largo de la caldera debe ser inferior a 300 milímetros de columna de agua.
- Debe cuidarse especialmente la calidad de los materiales empleados en los módulos más calientes.
- Deben seguirse procedimientos estrictos de soldadura y de control de calidad: radiografiado, ultrasonidos e inspección visual, especialmente en las soldaduras de los tubos verticales con los colectores de los módulos más calientes, tanto por la falta de acceso para reparaciones como por el hecho de estar sometidos a mayores tensiones térmicas susceptibles de provocar roturas.
- Debe eliminarse las tensiones residuales de las curvas de los tubos a 180 ºC y las durezas iniciadoras de las grietas.
Durante la operación de estas centrales, en este tipo de calderas se debe prestar especial atención a lo siguiente:
- Debe seguirse un procedimiento estricto de conservación durante periodos de paradas prolongadas, para evitar que el agua que se nos quede en los tubos pueda corroer los materiales.
- Se debe establecer procedimientos periódicos de limpieza química, para eliminar incrustaciones y acumulaciones de material no deseado.
- Debe seguirse el procedimiento de operación en arranques rápidos, para evitar posibles problemas.
- Se debe disponer de un plan de inspecciones periódicas en aquellas soldaduras de tubo a colector sometidas a mayor grado de fluencia o fatiga térmica, colectores de salida del sobrecalentador y recalentador y colector de entrada al economizador.
- Debe vigilarse cuidadosamente los parámetros químicos del agua de alimentación, especialmente el contenido de oxígeno y la posible contaminación por roturas de tubos en el condensador, para evitar corrosiones.
- En las revisiones mayores se debe inspeccionar interiormente algún tubo de los evaporadores en la parte alta, para ver si han formado depósitos sólidos que impidan una correcta transmisión del calor.
- Se deben respetar las rampas de subida y bajada de temperaturas recomendadas por el fabricante.
- Debe mantenerse un flujo continuo de agua en el economizador durante los arranques para evitar los choques térmicos en el colector de entrada. Asimismo, debe controlarse la presión en el economizador a bajas cargas para evitar la formación de vapor.
- Debe vigilarse que los indicadores de tensión de los soportes de las tuberías principales estén dentro del rango de valores admisibles.
2. Calderas de recuperación de calor verticales
Figura 3. Caldera Vertical
Este tipo de calderas son parecidas en su configuración a las calderas convencionales, constan de una estructura sobre la que apoyan los calderines y de la que cuelgan los soportes de los haces horizontales de tubos. En estas calderas, los tubos dilatan mejor, no están sometidos a tensiones térmicas tan elevadas, y son más accesibles para inspección y mantenimiento.
Algunas calderas verticales tienen circulación forzada, otras circulación asistida en los arranques, y la tendencia es a diseñarlas con circulación natural, lo que implica elevar la posición de los calderines para conseguir que la diferencia de densidad entre la columna de agua de los tubos de bajada del colector o down commers y de los tubos de salida del colector del evaporador al calderín o risers, asegure la circulación a través de los tubos evaporadores horizontales.
En este tipo de calderas el aislamiento suele ser interior, con protección de la capa aislante, o mixto, con recubrimiento interno de fibra cerámica en la parte superior donde los gases son más fríos.
Aunque operacionalmente estas calderas no son tan especiales, las exigencias de control de calidad durante la construcción y la pureza del agua de alimentación son requisitos similares a los de las calderas horizontales, así como las limitaciones y precauciones en subidas y bajadas de carga.
La forma normal de operación en este tipo de calderas es en presión deslizante, donde la presión del vapor fluctúa de acuerdo con el flujo de vapor, permaneciendo completamente abiertas las válvulas de la turbina. Esta forma de operación maximiza el rendimiento de la caldera a cargas parciales, ya que si decrece la producción de vapor, al reducirse el caudal y la temperatura de los gases de escape de la turbina de gas, también se reduce la presión, y con ella la temperatura de saturación, con lo que se consigue una alta vaporización y la recuperación de la mayor parte de la energía de los gases.
3. Calderas de un solo paso o OTSG (One Time Steam Generator)
Figura 4. Caldera OTSG
En este tipo de calderas el agua pasa una sola vez por caldera, dando nos la temperatura y presión deseadas, suelen ser utilizadas para procesos industriales, parecen tener un buen futuro por sus propiedades de operación y mantenimiento que son más sencillas que los dos tipos anteriores.
