Costos de mantenimiento de calderas de vapor eléctricas

Las calderas de vapor eléctricas funcionan de forma muy similar a las calderas de combustible, salvo por la forma en que se calienta el agua. El proceso de generación de vapor con una caldera eléctrica es relativamente sencillo. La electricidad pasa a través de un elemento calefactor que genera calor a través de una resistencia. El agua del depósito de alimentación se bombea entonces al recipiente de presión, calentando el agua lo suficiente como para que hierva y se convierta en vapor saturado, momento en el que el vapor saturado está disponible para su utilización en los procesos.

Ventajas de las calderas de vapor eléctricas

Muchos creen que las calderas de vapor eléctricas son superiores a las calderas de vapor de combustible en algunos aspectos porque piensan que a largo plazo, los costos de mantenimiento de calderas de vapor eléctricas puede ser menos costoso que el uso de una caldera de combustible, al tiempo que posiblemente sea más respetuoso con el medio ambiente.

Esto se debe a que se necesita menos equipo auxiliar que una caldera de vapor tradicional, lo que ayuda a reducir los costes de instalación que conlleva una caldera de combustible. Las calderas eléctricas también suelen requerir menos espacio y, por lo tanto, pueden encajar en áreas más pequeñas gracias a la forma en que están construidas.

Inconvenientes de las calderas de vapor eléctricas

Las calderas eléctricas a veces se pasan por alto como solución potencial para la generación de vapor debido, en parte, al mayor coste de la electricidad frente al de los combustibles tradicionales. Para ayudar a cumplir sus objetivos en materia de cambio climático y calidad del aire, se han impulsado medidas para eliminar el derecho a utilizar gasóleo rojo en la mayoría de los sectores, incluido el uso en calderas industriales.

Los cambios fiscales garantizarán que la mayoría de los usuarios de gasóleo utilicen el combustible gravado al tipo normal del gasóleo. Como resultado, muchas empresas están recurriendo a métodos más sostenibles de generación de electricidad, como la generación solar o eólica. Estos sistemas compensan, o al menos parcialmente, los mayores costes del combustible.

Seguridad de funcionamiento de las calderas de vapor eléctricas

Las calderas de vapor tradicionales alimentadas con combustible suelen requerir múltiples elementos para funcionar de manera óptima. Sin embargo, las calderas eléctricas son dispositivos relativamente sencillos porque no utilizan formas complicadas de intercambio de calor, por lo que no contienen muchos de los peligros potenciales que suelen estar presentes en una caldera de combustible, y simplemente se desconectarán si los elementos quedan expuestos debido a las condiciones de bajo nivel de agua que pueden surgir en el funcionamiento de las calderas de vapor.

Las calderas eléctricas también son más fáciles de mantener porque no tienen tubos de transferencia de calor, ni requieren el mantenimiento de los quemadores o ensayos no destructivos (NDT) reglamentarios. Además, gracias a sus reducidas dimensiones, pueden utilizarse a menudo para las necesidades de vapor en el punto de uso, lo que las convierte en una buena opción para muchas operaciones pequeñas que necesitan vapor.

Beneficios adicionales y costos de mantenimiento de calderas de vapor eléctricas

Entre los beneficios a considerar, está la sostenibilidad y la ecología, gracias a sus bajos requisitos de mantenimiento. Las calderas de vapor eléctricas también son más eficientes que las de combustible, ya que requieren menos energía para funcionar a pleno rendimiento. Esto es debido a que se pierde poca energía en la transferencia de calor del elemento calefactor al agua, a diferencia de las calderas tradicionales de combustible, en las que se pierde una cantidad considerable de energía por el flujo de aire necesario para suministrar oxígeno a la llama.

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Además, dado que las calderas eléctricas de vapor pueden estar equipadas, en algunos casos, con hasta 15 elementos eléctricos, tienen una alta reducción por lo que son capaces de modularse eficazmente a las cargas de vapor variables.

Por tanto, las calderas eléctricas son más eficientes, pero para grandes capacidades de generación no suelen ser prácticas de instalar debido a los grandes cables de suministro y a los requisitos de infraestructura. Sin embargo, los costos de mantenimiento de calderas de vapor eléctricas pueden ser hasta un 50% menores que los de las calderas de vapor alimentadas con combustible. Por lo general, las únicas piezas importantes que se cambian periódicamente son los propios elementos eléctricos, pero éstos suelen sustituirse con rapidez y rentabilidad.

Esto equilibra los menores costes del ciclo de vida con los elevados requisitos de mantenimiento de las calderas de combustible, incluidas las reparaciones de refractarios, los ensayos no destructivos, el mantenimiento de los quemadores, el mantenimiento de los conductos de humos y la necesidad de contar con operarios de planta altamente cualificados y, a menudo, muy bien pagados.

Diferentes tipos de calderas de vapor industrial

Una caldera industrial es un recipiente cerrado a presión que produce vapor o agua caliente a alta o baja presión para uso industrial. En general, hay dos tipos de calderas utilizadas en aplicaciones industriales que dependen del proceso industrial para el que van a generar vapor o agua caliente.

Caldera industrial pirotubular

Las calderas pirotubulares son un recipiente cilíndrico en el que las llamas de un horno producen gases calientes que pasan a través de tubos rodeados de agua. En consecuencia, el calor contenido en los tubos se transfiere al agua que se calienta y produce vapor. Una caldera industrial de tubos quemados se emplea en procesos que requieren presiones bajas. Además, debido a sus limitaciones de tamaño no producen grandes cantidades de vapor.

• Funcionamiento: La caldera pirotubular contiene un recipiente donde las llamas producen gases de combustión calientes. Una camisa de refrigeración que contiene agua lo rodea y se conecta al largo cuerpo cilíndrico de la caldera. El agua rodea una serie de tubos de fuego o chimeneas que calientan el agua, generando vapor saturado. Dicho vapor sube hasta el punto más alto de la caldera, llamado cúpula de vapor, donde se acumula. Un regulador situado en la cúpula de vapor controla la salida del vapor. Una serie de conductos de humos más grandes, situados en la parte superior de la caldera, conducen el vapor saturado (húmedo) de vuelta, convirtiéndolo en vapor seco o sobrecalentado. La caldera produce vapor sobrecalentado y gases de escape que alimentan los cilindros de una máquina de vapor. Estas máquinas convierten la energía del vapor en trabajo mecánico. Los gases de escape se reciclan para precalentar el agua que entra en la caldera, aumentando así su eficacia.
• Mantenimiento: Las operaciones de mantenimiento y limpieza de una caldera de vapor pirotubular son relativamente sencillas. Tienen fácil acceso a recipientes, lo que permite cambiar los tubos de fuego sin necesidad de reparar la caldera. Los sistemas de control son menos complicados que los de las calderas acuotubulares.  Los accesorios que necesita una caldera pirotubular están disponibles a precios económicos, debido a las presiones relativamente bajas que tienen que soportar. No sólo son fáciles de manejar, sino que también consumen poco combustible.

Caldera industrial acuotubular

La caldera industrial acuotubular tiene un tamaño mayor que la pirotubular. Suministra grandes cantidades de vapor a presiones muy altas en los procesos industriales.

Las calderas acuotubulares son máquinas muy eficientes que, por su diseño, producen vapor seco sobrecalentado a presiones muy altas. Son el tipo de calderas capaces de alimentar los procesos de la industria pesada y de las empresas de servicios públicos.

• Funcionamiento: El diseño de las calderas acuotubulares incluye varios tambores. En concreto, el tambor de agua inferior y el tambor de vapor superior. Están conectados por tubos que forman el horno y la sección de convección. Los tubos que forman las paredes del horno reciben el calor y lo transfieren al agua que contienen, produciendo vapor. Después, el agua caliente sube y entra en el tambor de vapor superior. Allí, el vapor saturado sale por la parte superior del tambor para alimentar procesos o para producir vapor sobrecalentado.
• Mantenimiento: Cuanto mayor sea la cantidad de vapor y la presión producida, mayor será el tamaño de la caldera. Por ello, hay que montarlas e instalarlas en el lugar de su funcionamiento. El proceso de montaje e instalación de las calderas en el lugar en el que van a funcionar puede ser comparativamente difícil y largo y la dificultad del proceso de limpieza hace que el proceso de mantenimiento sea una tarea complicada que requiere personal altamente cualificado. Además, no es posible sustituir los tubos, porque no existe un estándar común de fabricación.

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