Los generadores de vapor alimentados por biomasa son muy utilizados por sus aplicaciones industriales. Anteriormente publicamos un artículo sobre las calderas de vapor industriales de biomasa, un dispositivo similar al generador de vapor. En cualquier caso, no hay que confundir ambos, por ello dedicamos este artículo a explicar las particularidades del generador de vapor.
Qué es un generador de vapor
Para entender mejor qué es un generador de vapor, veremos dos definiciones del mismo. La primera definición nos dice que un generador de vapor es una máquina con forma de recipiente cerrado en el que se da una reacción de combustión que produce calor, el cual transforma el agua líquida que hay en su interior en vapor a una presión mayor que la atmosférica. Este vapor tiene distintos usos, especialmente en la industria.
Pasamos a la segunda definición. Según ella, un generador de vapor es un dispositivo de ingeniería donde la energía química contenida en un combustible se transforma en energía térmica, que transforma agua en vapor de agua. Este vapor de agua generado tiene energía suficiente para hacer funcionar una turbina de vapor, para producir electricidad y para otras muchas aplicaciones en la industria, como calentamiento de materiales, lavado, esterilización y otros.
Los tipos de combustible que se utilizan en los generadores de vapor pueden ser fósiles, como el gasóleo, fueloil o gas natural, o renovables, como la biomasa.
También existen generadores de vapor que no utilizan energía química, sino que directamente usan la energía térmica. Un ejemplo de este caso es el de los generadores de vapor que funcionan con energía solar.
Partes de un generador de vapor industrial
Físicamente, un generador de vapor es como un cilindro grande y cerrado en posición horizontal. En su interior tiene varias partes y vamos a fijarnos en cuatro de ellas: el quemador, el sistema de control de nivel de agua, el sistema de inyección de agua y el cuerpo de la caldera.
Cuerpo de la caldera
El cuerpo es el componente principal de la caldera. Dentro de él se encuentra el hogar y los tubos, además de componentes de seguridad y otros adicionales. Se encuentra recubierto por un material aislante y protector que evita que las personas que tengan contacto con el aparato sufran daños.
Quemador
Como imaginamos por la palabra, el quemador es la parte de la caldera donde se produce la combustión. Dentro de dicho quemador, hay un sistema eléctrico que funciona con alto voltaje. Este sistema eléctrico es el que hace que se produzca una chispa entre los electrodos.
A su vez, se abre paso a la mezcla de combustible y aire. En el momento en que el combustible y el aire han entrado, se produce la combustión cuando se ponen en contacto con la chispa producida en los electrodos. En el quemador se encuentran varios dispositivos como boquillas, electrodos, sistemas de control y el propio quemador.
Sistema de control de nivel de agua
Se trata de un sistema de seguridad y control, cuya función es comprobar que el nivel del agua dentro del generador está a una altura segura. Si baja el nivel, se envía una señal a la bomba de alimentación para que inyecte más agua.
Puede ser que el sistema falle y el nivel de agua continúe bajando, aunque esto es muy improbable. Si esta situación pasara, se envía una señal al quemador para que se apague. De esta forma queda garantizada la seguridad, tanto del equipo como de las personas.
Sistema de inyección de agua
Este sistema controla que se produzca una inyección de agua líquida al generador en caso de que el nivel de agua baje del mínimo requerido. La forma de introducir agua nueva es tomándola del tanque de condensado e introduciéndola en el generador. Si fuera un sistema de vapor perdido, se toma el agua de la red.
Generador de vapor de biomasa
La construcción de los generadores de vapor cambia según el combustible utilizado. Cuando se trata de biomasa, los generadores tienen que llevar a su lado una tolva y un sinfín para que el combustible sólido entre en el quemador.
Cuando se inyecta un combustible sólido, siempre pueden aparecer inquemados. Por ello hay generadores que tienen un ciclón con ventilador de succión en la salida de gases. De esta forma se recogen las partículas inquemadas cumpliendo con las normas medioambientales.
Cómo funciona un generador de vapor
El proceso de generación de vapor empieza con la introducción del combustible en el dispositivo. La combustión del combustible se realiza en la cámara de combustión interna.
La energía que se libera durante la combustión se utiliza para calentar el intercambiador de calor, el cual está formado por tubos o serpentines a través de los cuales pasa agua.
El agua que pasa por los tubos del intercambiador de calor se calienta rápidamente debido al contacto con los gases de combustión. El agua se convierte en vapor conforme se va calentando.
El vapor generado se almacena en la parte superior del generador y se extrae para su uso en procesos industriales. La cantidad de vapor que fabrica cada generador y su presión depende del diseño del propio generador, de la eficiencia del intercambiador de calor y del diseño de la caldera.
Diferencias entre generadores de vapor industriales y calderas de vapor industriales
Cuando se genera vapor de agua a nivel industrial, este puede ser de varios tipos. Uno de ellos es vapor saturado o vapor húmedo y el otro es vapor seco, también llamado vapor sobrecalentado.
El vapor húmedo se produce en una caldera industrial de vapor y el vapor seco se fabrica en un generador industrial de vapor. Aquí radica la principal diferencia entre ambos aparatos. El generador de vapor tiene un sobrecalentador. Dicho componente no se encuentra en las calderas.
El vapor saturado pasa por el sobrecalentador, aumentando allí su temperatura y perdiendo la humedad hasta llegar a vapor seco. Por esta razón, un generador de vapor es más complejo y de mayor tamaño que una caldera. Además, los usos del vapor saturado y del vapor sobrecalentado son diferentes.