Diferencia clave: caldera subcrítica y supercrítica
Las calderas son recipientes cerrados en los que se calienta un fluido, la mayoría de las veces agua. Aunque el nombre de esta es una caldera, el fluido no necesariamente hierve en esta. El fluido calentado se usa en diversas aplicaciones, incluido el calentamiento de agua, la calefacción central, la cocina, etc. Las calderas subcríticas y supercríticas son tales sistemas generadores de vapor. La diferencia clave entre una caldera subcrítica y supercrítica es que Las calderas subcríticas funcionan a una presión subcrítica del fluido, mientras que las calderas supercríticas funcionan a una presión supercrítica del fluido.
¿Qué es el punto crítico?
El punto crítico de una sustancia es la temperatura y la presión a la que esa sustancia puede comportarse como un gas y un líquido al mismo tiempo, por lo tanto, se producen fases gaseosas y líquidas indistinguibles. Esto se debe a que la densidad de la fase gaseosa y la fase líquida es igual en este punto. Una sustancia que existe a temperatura y presión por encima de su punto crítico se conoce como fluido supercrítico. Una sustancia que sale por debajo de su punto crítico se conoce como fluido subcrítico. En una curva de equilibrio de fase, el punto crítico es el punto final de la curva.
Figura 01: Diagrama de fase que muestra el punto crítico del agua
El término supercrítico en calderas supercríticas se refiere a las presiones por encima del punto crítico del agua en el que se opera la caldera. El punto crítico del agua está a 647 K de temperatura y 221 bar (22,1 MPa) de presión. Las presiones por debajo de 221 bar se conocen como "presión subcrítica" y por encima de 221 bar es "presión supercrítica" del agua.
¿Qué es una caldera subcrítica?
Las calderas subcríticas son calderas que trabajan a temperaturas de hasta 374°C ya una presión de 3, 208 psi (el punto crítico del agua). Estas calderas componen un sistema con punto final de evaporación constante. Un ejemplo típico de una caldera subcrítica es el generador de vapor tipo tambor.
Dentro de la caldera, la circulación natural del fluido se genera calentando los tubos ascendentes. La mezcla de agua y vapor que sale de este elevador se separa luego en agua y vapor en el tambor. El agua circula, el agua regresa a la entrada del evaporador a través de las esquinas inferiores mientras el vapor fluye hacia la cámara del sobrecalentador.
Figura 02: Una Central Térmica
Si se permite que el fluido circule de forma natural, el rango de aplicación se limita a unos 190 bar como presión máxima del tambor. Pero si la circulación se hace mediante una bomba de circulación, (conocida como circulación forzada), este rango se puede ampliar. Esta extensión ocurre debido a la fijación del punto final de evaporación en el tambor. Y también, establece el tamaño de la superficie de calentamiento en el evaporador y en el sobrecalentador. Un inconveniente importante de la caldera subcrítica es que, en estas calderas, puede producirse la formación de burbujas.
¿Qué es una caldera supercrítica?
La caldera supercrítica (generador de vapor supercrítico) es un tipo de caldera que funciona en condiciones de presión supercrítica. Este tipo de calderas se utiliza a menudo en la generación de electricidad. A diferencia de las calderas subcríticas, no se forman burbujas en las calderas supercríticas y el agua líquida se convierte inmediatamente en vapor.
La caldera supercrítica funciona a temperaturas entre 538 y 565 °C y presiones superiores a 3200 psi. Una caldera supercrítica tiene un sistema con punto final de evaporación variable. Estas calderas no tienen tambor. Por lo tanto, la evaporación tiene lugar en un solo paso a través del evaporador. El flujo de fluido, la mayoría de las veces; agua, es inducida por la bomba de alimentación. Esto hace que el sistema funcione a cualquier presión deseada, lo que le permite operar el sistema en condiciones subcríticas o supercríticas. Como resultado, el punto final de evaporación varía. Y también, para mantener estas condiciones, las áreas del evaporador y del sobrecalentador se ajustan automáticamente de acuerdo con los requisitos.
Figura 03: Caldera acuotubular
Esta caldera se denomina caldera supercrítica porque funciona por encima de la presión crítica del agua, que es de 221 bar. Dado que por encima del punto crítico, no hay distinción entre vapor y agua, el agua actúa como un fluido.
Más allá del punto crítico del agua, el calor latente de vaporización es cero y, por lo tanto, no existe una distinción considerable entre la fase líquida y la fase de vapor del agua. una de las principales ventajas de las calderas supercríticas es el menor consumo de combustible. Esto provoca una menor producción de gases de efecto invernadero. y además, debido a que no se forman burbujas, se puede observar un menor consumo de agua.
¿Cuáles son las similitudes entre las calderas subcríticas y supercríticas?
- El mecanismo/ciclo operativo básico de la caldera subcrítica y supercrítica es el mismo.
- Excepto por los evaporadores sin tambor en las calderas supercríticas, otras características constructivas también son las mismas.
- Las técnicas de caldera subcrítica y supercrítica utilizan equipos y estrategias similares en funcionamiento. es decir, precalentador de aire, economizador, turbinas, condensadores, bombas de alimentación de calderas, etc.
¿Cuál es la diferencia entre calderas subcríticas y supercríticas?
Caldera subcrítica vs supercrítica |
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| Las calderas subcríticas son calderas que trabajan a temperaturas de hasta 374°C y a una presión de 3, 208 psi (el punto crítico del agua). | La caldera supercrítica (generador de vapor supercrítico) es un tipo de caldera que funciona en condiciones de presión supercrítica. |
| Temperatura | |
| Las calderas subcríticas funcionan a temperaturas de hasta 374 °C. | Las calderas supercríticas funcionan a temperaturas de entre 538 y 565 °C. |
| Presión | |
| Las calderas subcríticas funcionan a una presión de 3208 psi. | Las calderas supercríticas funcionan a una presión superior a 3200 psi. |
| Tambores | |
| Las calderas subcríticas se componen de tambores. | Las calderas supercríticas no tienen tambor. |
| Formación de burbujas | |
| La formación de burbujas es un gran inconveniente en las calderas subcríticas. | No hay calderas supercríticas de formación de burbujas. |
Resumen: Caldera subcrítica frente a supercrítica
Las calderas subcríticas y supercríticas son dos formas de generadores de vapor que se utilizan para generar electricidad. Estos se clasifican como tales, en función de sus condiciones de funcionamiento. La diferencia entre una caldera subcrítica y una supercrítica es que las calderas subcríticas funcionan a una presión subcrítica del fluido, mientras que las calderas supercríticas funcionan a una presión supercrítica del fluido.
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