En los sistemas de calefacción, una caldera es el artefacto en el que se calienta un caloportador, generalmente agua, por medio de un combustible o resistencia eléctrica, que luego se distribuirá por los emisores mediante una red de tuberías. Básicamente una caldera de calefacción consta de un hogar, donde se quema el combustible, y un intercambiador donde el calor producido por la combustión se trasmite al caloportador, que lo lleva a los emisores o elementos terminales. Cuando es necesario el uso de un quemador (para combustibles fluidos), el conjunto de caldera y quemador se llama generador.
El combustible que usa una caldera puede ser sólido (leña, carbón, pellets), líquido (fuelóleo, gasóleo) o gaseoso (gases licuados de petróleo o GLP, gas natural) o bien proceder de energía eléctrica (incluyendo la electricidad renovable) o energía térmica (como la procedente de placas solares, geotérmica o aerotermia).
Historia
En 1769, Dionisio Papin (Denis Papin) creó una pequeña caldera llamada marmita. Se usó vapor para mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo, ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil.
Posteriormente, en 1776, James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica. Con ello se empezó a desarrollar la fabricación de calderas. Inicialmente, las calderas fueron empleadas para accionar bombas de agua, de cilindros verticales; fueron las impulsoras de la revolución industrial.
Las primeras, las calderas de olla, tuvieron el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se desaprovechaba el calor del combustible. Debido a esto, se introdujo el uso de uno o dos tubos adentro de la caldera para aumentar la superficie de calefacción, calderas de ductos. Luego, se comienza a utilizar calderas en locomotoras para trenes, tanto de carga como de pasajeros; y se prueba su uso en automóviles.
Se mejoran las calderas con la introducción de las calderas pirotubulares, que tienen varios tubos por los que pasan los gases de la combustión. Empiezan a utilizarse en embarcaciones con motores alternativos de vapor. Una mejora de las calderas estacionarias, es implementado en buques de guerra, las calderas acuotubulares, que tienen tubos por los que pasa agua. La ventaja de está, es la velocidad de reacción, es más fácil y rápido evaporar poca agua en unos tubos que mucha agua en una olla. Esta favoreció su uso en buques de guerra.
Para medir la potencia de la caldera, y como dato anecdótico, Watt recurrió a medir la potencia promedio de muchos caballos, y obtuvo unos 33 000 libras-pie/minuto o sea 550 libras-pie/s, valor que denominó Horse Power. Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kgm/s. La Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París, resolvió redondear ese valor a 75 más fácil de simplificar, llamándolo caballo de vapor en homenaje a Watt.
Tipos de calderas según combustible
Caldera eléctrica
Al funcionar de manera tecnológica, estas calderas permiten regular la potencia que se utiliza, con lo que te permite una mayor eficiencia energética y el consiguiente ahorro. También tiene una gran ventaja. En las calderas eléctricas no tiene lugar una combustión ni fluye gas, por lo que no tendrás que preocuparte por las fugas o una mala evacuación de humos.
Caldera de gas
Han sido las más habituales en este país durante muchos años. Pueden funcionar según tres tipos de gas. Butano. Se suministra mediante bombonas. Tiene un alto poder calorífico, aunque no es apto para ambientes excesivamente fríos. No son muy usuales ya que necesitan de muchas bombonas. Propano. Es un tipo de gas muy versátil, ya que puede suministrarse de varias formas distintas: a granel, encauzado… Es perfecto para calderas para calefacción en zonas geográficas muy frías. El suministro más normal es en botellas de 13 o 35 litros y a granel para llenar depositos desde 1.000 litros. Gas natural. Es un tipo de gas muy ecológico y barato. Necesita de una instalación para poder conectar las calderas a la red de suministro. Sin embargo, sus ventajas de ahorro energético hacen que esta inversión merezca la pena.
Caldera de biomasa
Es uno de los sistemas más ecológicos, ya que las calderas de biomasa utilizan combustibles vegetales para funcionar. Los más interesantes son los pellets, los residuos forestales o las astillas. Gracias a eso, se lo considera uno de los tipos de calderas más respetuosos con el medio ambiente, pues no producen gases de efecto invernadero ni dependen de combustibles fósiles, contaminantes y no sostenibles.
Caldera de gasoil
Son especialmente aptas para viviendas que no llegan a las redes de distribución con otro tipo de gas. El gasoil debe almacenarse en la vivienda, con lo que requiere mucho espacio para poder guardar el combustible. Sin embargo, es una de las calderas que más rápido calientan y con un mantenimiento más sencillo.
Tipos de caldera según sistema
Calderas de gas condensación
Las calderas de gas de condensación son uno de los sistemas de calderas más eficientes. Esto se debe a que, antes de que se evacúe por la chimenea, aprovecha el calor que se genera al enfriar el vapor de agua del interior del humo de la combustión de las calderas mixtas. De esa forma, se precalienta el agua para que no sea necesaria tanta energía la próxima vez que requiramos agua caliente sanitaria en nuestra vivienda con las calderas para calefacción.
Caldera estanca
Las calderas estancas se llaman así porque la cámara en la que se produce la combustión del gas de las calderas mixtas está totalmente hermética de la sala en la que se encuentre instalada. De esta forma, se evitan riesgos de accidente, ya que el gas no tiene forma de filtrarse a tu vivienda e intoxicarte en caso de fuga. Está conectada directamente al exterior por medio de unos tubos con un ventilador que fuerza la entrada de oxígeno para la combustión y la salida de los gases quemados.
Caldera atmosférica
Estas calderas para calefacción se llaman así porque funcionan con un quemador atmosférico, es decir, la cámara de combustión esta abierta y utilizan para poder quemar el gas (propano o natural), el aire de la estancia en que están instaladas. Cabe mencionar que estas calderas está prohibido fabricarlas desde el año 2013, y la moratoria para su comercialización que se concedió después de las modificaciones del RITE aplicables a partir del 14/04/2013, era de 5 años, por lo que este tipo de caldera ya no se pueden instalar.
Usos y aplicaciones
En la industria hospitalaria y químico-farmacéutica
En la industria hospitalaria y en la químico-farmacéutica el uso de una caldera tiene gran importancia ya que se emplea para esterilizar la instrumentación, proceso de suma importancia para garantizar la calidad y seguridad de los procesos que se llevan a cabo.
Además es utilizada en la transformación de componentes químicos base para el proceso de preparación de medicamentos, así como en la preparación de composiciones moleculares para preparar materias primas utilizadas para la elaboración de fármacos.
En la industria alimenticia
En la industria alimenticia también se emplean las calderas para la esterilización de utensilios, recipientes y superficies de preparación e incluso se emplean en algunos procesos de transformación de alimentos.
En la industria hostelera
Por otro lado, en la industria restaurantera y hotelera las calderas son necesarias para suministrar los servicios básicos de agua en habitaciones, lavandería y cocina pues existe una gran demanda y con un calentador convencional de poca potencia no sería posible satisfacer las demandas de todos los usuarios.
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