Calderas para cemento, materiales de construcción y materias primas minerales

Para este sector, TIPO Kotlogradnja diseña y fabrica: calderas de recuperación de calor; calderas de aceite térmico; calderas de vapor industriales.

Cada caldera se diseña y fabrica según la capacidad necesaria, los requisitos del proceso, el tipo de combustible y las condiciones de funcionamiento de la instalación.

Calderas para cemento, materiales de construcción y materias primas minerales

Calor y vapor en materiales de construcción y procesado mineral

En una fábrica de cemento, los gases de escape del precalentador, del calcinador y del enfriador de clinker, y en algunos casos la virola del horno y el gas de bypass, son importantes fuentes de calor residual. Una caldera de recuperación de calor en esa corriente produce vapor, que se emplea para generar electricidad o para calentar el agua de alimentación. El uso directo del calor para calefacción o secado exige un consumidor cercano, y el desfase estacional suele hacerlo poco práctico, por lo que la generación eléctrica es la vía más habitual. El secado de la materia prima fue uno de los primeros usos del calor de los gases del horno, de modo que el calor disponible para la caldera se define junto con el equipo de proceso.

Otros sectores tienen otras necesidades. El hormigón celular autoclavado (AAC) se endurece con vapor a presión en autoclaves. En las plantas de asfalto, el betún se almacena en depósitos calentados, a menudo mediante aceite térmico que circula por serpentines alimentados por una caldera de aceite térmico, aunque también se usa calentamiento eléctrico. En la cerámica, los hornos son el principal consumidor de energía, y los gases calientes de los hornos pueden reutilizarse en otras fases de la producción. En la industria del vidrio, el calor de los gases residuales sirve para precalentar el aire de combustión y la mezcla vitrificable, y las calderas de recuperación suministran vapor o agua caliente.

Requisitos que influyen en la elección y el diseño de la caldera

La condición más exigente para una caldera de recuperación es el gas cargado de polvo. En las fábricas de cemento el polvo es abundante y el del clinker es muy abrasivo, por lo que se instala un predepurador antes de la caldera del enfriador de clinker, las superficies de intercambio se mantienen limpias con limpieza mecánica y la disposición de los tubos facilita la evacuación del polvo y el reparto uniforme del gas. La caldera se sitúa aguas abajo del precalentador o del enfriador para no perturbar el proceso del horno. En la fabricación de vidrio se suma la corrosión: no se debe descender por debajo del punto de rocío del agua o de los ácidos, algo que importa sobre todo en hornos oxicombustible, cuyos gases son ricos en vapor de agua y dióxido de carbono.

En los sistemas de aceite térmico, la causa más frecuente de degradación del fluido es el sobrecalentamiento, y el oxígeno que entra en el circuito provoca oxidación y lodos, por lo que el control preciso de la temperatura, la estanqueidad y el mantenimiento regular forman parte de la elección. Los depósitos calentados llevan protecciones que cortan el calentamiento cuando el nivel de betún cae por debajo de las superficies de calefacción. Los equipos a presión se diseñan conforme a EN 12952 y EN 12953 y, en la UE, llevan el marcado CE según la Directiva 2014/68/UE; véase normas y certificaciones.

Combustible, energía y descarbonización

El calor residual surge en el proceso sin combustible adicional, de modo que recuperarlo sustituye parte del combustible o de la electricidad. En la cerámica, proyectos piloto de recuperación de calor de los gases de horno han mostrado que así se reduce el consumo de gas natural. En una fábrica de cemento, la caldera de recuperación se considera una fuente complementaria estable y no un sustituto del combustible del proceso.

En la cerámica, el secado y la cocción emplean con más frecuencia gas natural, GLP o fueloil, y con menos frecuencia combustibles sólidos, electricidad, biogás y biomasa. Cuando el calor residual no basta o el proceso es intermitente, se consideran calderas de biomasa o soluciones eléctricas, y la elección depende de los precios de la energía, la disponibilidad y la normativa. La rentabilidad de la recuperación depende del emplazamiento: las plantas nuevas integran la solución con mayor facilidad, mientras que la instalación en una planta existente choca con limitaciones de espacio y de proceso y requiere un análisis individual.

Qué definir al elegir la caldera

En una caldera de recuperación el punto de partida es la fuente de calor: cantidad y naturaleza del polvo en el gas, variabilidad del caudal y la temperatura, regímenes de funcionamiento y paradas del horno, y el punto de toma, del que dependen el contenido de polvo y las temperaturas alcanzables. Una caldera con mayor volumen de agua soporta mejor las fluctuaciones de la producción de vapor, y la accesibilidad para limpieza y mantenimiento es un criterio decisivo. También debe establecerse el destino del vapor (turbina, proceso o calefacción) y la coincidencia estacional del consumo.

En las calderas de aceite térmico y de vapor, el inversor define además el combustible, el fluido portador de calor y el fluido adecuado, el perfil de consumo, la reserva, el tratamiento de agua, el espacio disponible y las normas aplicables. La guía para elegir una caldera industrial ofrece una visión de conjunto de los criterios habituales.

  • fuente de calor: polvo, variabilidad del caudal y la temperatura, regímenes y paradas
  • punto de toma y su efecto en el proceso del horno
  • consumidor: turbina, proceso o calefacción, y coincidencia estacional
  • acceso para limpieza y mantenimiento
  • obra nueva o adaptación de una planta existente

Aplicaciones

Calderas de aceite térmico

Materiales de construcción
plantas de asfalto, calentamiento de betún y secaderos industriales

Calderas de recuperación de calor

Cementeras y caleras
vapor a partir de gases de proceso calientes
Industria del vidrio
recuperación de calor residual de líneas de producción

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre una caldera de vapor pirotubular y una acuotubular?

Una caldera pirotubular tiene un gran contenido de agua, se construye según EN 12953 y es adecuada para capacidades pequeñas y medianas con funcionamiento estable. Una caldera acuotubular tiene un pequeño contenido de agua, se construye según EN 12952 y se utiliza para grandes capacidades, altas presiones y vapor sobrecalentado.

¿Cómo se eligen la capacidad y la presión de una caldera de vapor?

A partir del perfil real de demanda de vapor, la presión y temperatura requeridas en los consumidores, el tipo de combustible y el régimen de funcionamiento. Nuestros ingenieros realizan un cálculo térmico con los datos del inversor y proponen el tipo, el tamaño y la configuración.

¿Qué normas se aplican a las calderas de vapor?

EN 12953 para calderas pirotubulares, EN 12952 para calderas acuotubulares, EN 13445 para recipientes a presión, EN 13480 para tuberías, y ASME BPVC o AD 2000 para mercados de exportación. Los equipos a presión llevan el marcado CE según la PED 2014/68/UE.

¿En qué industrias se utilizan las calderas de aceite térmico?

Industria química y petroquímica, alimentaria, textil, farmacéutica y de la madera, plantas de asfalto y materiales de construcción, plásticos y caucho.

¿Por qué una caldera sobre los gases del horno no se diseña como una caldera ordinaria?

Los gases arrastran mucho polvo abrasivo y la caldera no debe perturbar el proceso del horno. Por eso importan la disposición de los tubos, un predepurador, la limpieza mecánica y el acceso para mantenimiento. El diseño depende también del punto de toma del gas, por lo que la caldera se proyecta a partir de datos reales del gas.

¿Puede usarse el calor residual directamente para calefacción en lugar de para electricidad?

Puede, pero solo si hay un consumidor cerca, y el desfase estacional suele dificultarlo. Por eso las fábricas de cemento generan con más frecuencia electricidad mediante una caldera de recuperación y una turbina. La viabilidad depende del emplazamiento y exige un análisis aparte de cada proyecto.

¿Por qué se usan calderas de aceite térmico en las plantas de asfalto?

El aceite térmico permite altas temperaturas con baja presión en el sistema, de modo que al circular por serpentines del depósito calienta el betún de forma controlada. Existen otras soluciones, como el calentamiento eléctrico del depósito. La elección depende del volumen del depósito, de la fuente de energía y de los costes de operación, así como de proteger el aceite del sobrecalentamiento.

Normas con las que diseñamos y fabricamos

TIPO Kotlogradnja diseña y fabrica calderas y salas de calderas completas según los requisitos del inversor, el tipo de combustible, la capacidad y el régimen de funcionamiento. El proceso abarca el análisis de requisitos, la propuesta de solución, la oferta, el diseño, la compra de materiales, la fabricación, el montaje, las pruebas y la puesta en marcha. Sea cual sea la complejidad del proyecto o el mercado, los equipos se diseñan y construyen según normas europeas e internacionales, incluidas EN 12952, EN 12953, EN 13445, EN 13480, ASME BPVC y AD 2000, conforme a la documentación del proyecto y los requisitos del inversor.

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Cuéntenos sus requisitos y nuestro equipo revisará el proyecto y le propondrá la solución técnica adecuada.