Chicago es una de las ciudades más grandes de Estados Unidos y el clima cambia mucho a lo largo del año. Las temperaturas de verano pueden exceder los 90°F y se han reportado temperaturas invernales por debajo de -20°F durante los vórtices polares. Enero suele ser el mes más frío de la ciudad.
Con el aumento de la construcción y el clima variable en Chicago, la energía eléctrica y la calefacción confiables son fundamentales. Los edificios grandes suelen utilizar calderas para sus necesidades de calefacción:
- Una caldera puede describirse como un recipiente cerrado donde se calienta un fluido, y este diseño básico tiene aplicaciones tales como calefacción de edificios, calefacción de procesos y generación de energía.
- Las calderas también se utilizaban para alimentar locomotoras de vapor antes del desarrollo de los trenes eléctricos y diésel.
Las calderas pueden obtener calor de combustibles como el carbón, el gas natural o el gasóleo para calefacción. También existen calderas eléctricas, pero no son viables en la mayoría de aplicaciones debido a sus elevados costes operativos. Las calderas también se utilizan para impulsar turbinas en centrales nucleares, obteniendo calor a partir de una reacción de fisión.
Obtenga un diseño de caldera profesional que cumpla con los códigos de construcción de su ciudad.
Componentes principales de una caldera.
Las calderas se utilizan como fuentes de calor en sistemas HVAC hidrónicos . Existen diferentes tipos de diseños de calderas, pero generalmente tienen cuatro componentes principales:
- Quemador: Este componente inicia la combustión, controlado por los controles electrónicos de un termostato. Las boquillas de los quemadores rocían y encienden el combustible, calentando el agua dentro de la caldera.
- Cámara de combustión: El combustible se quema en el interior de la cámara de combustión, normalmente fabricada en hierro fundido. Según el Código ASME para calderas y recipientes a presión, la temperatura de una caldera de calefacción comercial puede alcanzar hasta 250 °F.
- Intercambiador de calor: Este componente proporciona calor desde la cámara de combustión al agua sin contacto directo, similar a una olla hirviendo. Luego, el agua caliente a presión se bombea a radiadores o fan coils para proporcionar calefacción.
- Sistema de fontanería: El agua de acogida se distribuye a través de una red de tuberías aisladas, pudiendo variar el diseño y material según el tipo de caldera.
La calefacción puede representar entre el 25 y el 30 % de los costos totales de energía de un edificio comercial en Chicago, pero una caldera de alta eficiencia puede reducir esta cantidad entre un 10 y un 30 %. Por otro lado, un tipo de caldera inadecuado puede aumentar fácilmente los costes de calefacción. Para garantizar que su edificio utilice el tipo de caldera más adecuado, la mejor solución es obtener los servicios profesionales de ingeniería de MEP .
Incluso si compra la mejor caldera disponible, el mantenimiento preventivo es importante para mantener bajos los costos de energía. Eso incluye:
- Eliminación de escombros y residuos en la cámara de combustión.
- Reemplace las juntas y otros componentes cuando sea necesario.
- Prueba de temperatura.
Los sistemas de calderas sólo deben ser mantenidos e instalados por técnicos autorizados. Si no se instalan y mantienen adecuadamente, pueden ocurrir accidentes fatales.
Clasificación de calderas por material.
El acero y el hierro fundido son dos de los materiales más comunes para calderas y cada uno tiene ventajas y desventajas. Las calderas de acero se pueden clasificar en dos subtipos: calderas pirotubulares y calderas acuotubulares.
Caldera de tubo de fuego de acero
En este tipo de calderas los gases de combustión circulan a través de tubos rectos rodeados de agua. Este proceso calienta agua, que luego circula por el edificio para calentar espacios, y el mismo diseño se puede utilizar para producir vapor.
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Las calderas pirotubulares son adecuadas tanto para calefacción comercial como para procesos industriales. Al ser compactas, estas calderas también se utilizan habitualmente para servicios marítimos.
Caldera acuotubular de acero
En este tipo de calderas el agua circula por tubos rodeados de gases de combustión calientes. En otras palabras, una caldera pirotubular es exactamente lo opuesto a una caldera pirotubular.
| BENEFICIOS | DESVENTAJAS |
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Las calderas acuotubulares son más adecuadas para aplicaciones industriales que para calefacción de espacios.
Caldera de hierro fundido
Estas calderas pueden tener una sola cámara o pueden dividirse en secciones verticales u horizontales. Dependiendo de cómo esté diseñada la caldera, estas secciones se pueden ensamblar con sellos de ojal, niples de presión o niples roscados con cabezales externos.
- Una caldera de una pieza consta de un recipiente a presión de fundición.
- Las calderas de sección horizontal son como panqueques, con secciones apiladas que están conectadas mediante boquillas de presión.
- Las calderas de sección vertical tienen secciones que se mantienen verticales, similar a la forma en que se corta una barra de pan.
¿Qué es una caldera de condensación?
La caldera de condensación utiliza combustión de petróleo o gas y condensa el vapor de agua contenido en los gases de escape para recuperar calor, como su nombre indica. Las calderas de condensación son adecuadas tanto para calefacción de espacios como para aplicaciones industriales. Al recuperar el calor latente del vapor de agua, este tipo de caldera puede alcanzar una eficiencia superior al 90%. Dependiendo del fabricante y modelo, las calderas de condensación pueden estar fabricadas en hierro fundido o acero.
El condensado producido durante la recuperación de calor es ácido y los fabricantes de calderas utilizan materiales como acero inoxidable o aleaciones de aluminio para el sistema de drenaje. Por el mismo motivo, la condensación se mantiene separada del agua caliente producida por la caldera.
Uso de calderas en sistemas hidrónicos
El término "hidrónico" se utiliza para describir sistemas donde el agua es el medio de transferencia de calor, y esto incluye sistemas de calefacción que utilizan calderas con tuberías de agua caliente. Por otro lado, un sistema de calefacción por aire forzado con horno no es hidrónico, ya que el aire se calienta directamente sin utilizar agua como fluido intermedio. La calefacción hidrónica es común en edificios grandes, donde una caldera calienta el agua y se utilizan controladores de aire con serpentines de calefacción para áreas individuales.
Conclusión
Organizaciones profesionales como la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) desarrollan estándares para muchos tipos de equipos, incluidas las calderas. Históricamente, las calderas eran una causa común de daños a la propiedad o accidentes fatales, especialmente cuando las regulaciones aún estaban en desarrollo. Si está planificando un proyecto de construcción que utiliza calderas, elegir una empresa de ingeniería profesional y contratistas autorizados es fundamental para la seguridad.
Otra ventaja de trabajar con ingenieros experimentados es obtener recomendaciones de eficiencia energética durante el proceso de diseño. Esto reduce el consumo de combustible de su caldera, ahorrándole miles de dólares en facturas de calefacción a largo plazo.
