Elegir una caldera empieza por una cifra: cuánto vapor necesita la planta. Si la caldera queda pequeña, la presión cae en las horas de mayor consumo y los procesos se retrasan; si queda sobredimensionada, se paga de más por el equipo y la caldera trabaja muchas horas a baja carga, con menor eficiencia y más ciclos de encendido. En este artículo le explicamos cómo calcular la capacidad en kg/h y en BHP, con un ejemplo paso a paso.
Las unidades: kg/h, BHP y kW
La capacidad de una caldera se expresa como la cantidad de vapor que produce por hora, en kg/h o lb/h, o como potencia térmica, en BHP, kW o kcal/h. En Colombia es común hablar de BHP o caballo de caldera: un BHP equivale a evaporar 15,65 kg de agua por hora a 100 °C, partiendo de agua a esa misma temperatura.
| 1 BHP equivale a | Valor |
|---|---|
| Vapor (desde y a 100 °C) | 15,65 kg/h |
| Vapor en unidades inglesas | 34,5 lb/h |
| Potencia térmica | 9,81 kW |
| Potencia térmica | 8.435 kcal/h |
| Potencia térmica | 33.475 BTU/h |
Paso 1: sume el consumo de vapor de cada equipo
Haga una lista de los equipos que usan vapor, como marmitas, autoclaves, intercambiadores, planchadoras o tanques de calentamiento, y anote el consumo de cada uno en kg/h. El dato suele estar en la placa o en la ficha técnica del fabricante.
Si un equipo no trabaja de forma continua, tenga en cuenta cuántos funcionan al mismo tiempo en el momento de mayor demanda. Lo que importa es el consumo simultáneo máximo, no la suma de todos los equipos instalados.
Paso 2: agregue un margen por pérdidas y crecimiento
Las tuberías, las trampas de vapor y las purgas consumen parte del vapor producido, y la planta puede crecer en los próximos años. Por eso se suele agregar un margen sobre el consumo calculado, normalmente entre 10 % y 25 %, según el estado de la red de vapor y los planes de ampliación.
Paso 3: corrija por la temperatura del agua y la presión
El BHP se define con agua y vapor a 100 °C. En la práctica, el agua de alimentación entra más fría y el vapor sale a mayor presión, así que se necesita más energía por cada kilo de vapor. Esa corrección se hace con el factor de evaporación: la energía real por kilo de vapor dividida entre 2.257 kJ/kg, que es la energía necesaria para evaporar agua a 100 °C.
Por ejemplo, con agua de alimentación a 80 °C y vapor saturado a unos 10 bar, cada kilo de vapor requiere cerca de 2.443 kJ (2.778 kJ del vapor menos 335 kJ que ya trae el agua). El factor de evaporación es 2.443 / 2.257 = 1,08.
Ejemplo paso a paso
Una planta de alimentos tiene tres marmitas de 150 kg/h, un autoclave de 300 kg/h y un intercambiador de 250 kg/h, y todos pueden funcionar a la vez en la hora pico. El vapor se necesita a 10 bar y el agua de alimentación llega a 80 °C.
- Consumo simultáneo: 3 × 150 + 300 + 250 = 1.000 kg/h.
- Margen del 15 %: 1.000 × 1,15 = 1.150 kg/h. Es la producción real de vapor que debe entregar la caldera.
- Factor de evaporación: 1.150 × 1,08 = 1.242 kg/h equivalentes a 100 °C.
- Capacidad en BHP: 1.242 / 15,65 = 79,4 BHP. En potencia térmica, 79,4 × 9,81 = 779 kW.
La planta necesita una caldera de unos 80 BHP, capaz de entregar 1.150 kg/h de vapor real a 10 bar. Con esa cifra ya puede comparar modelos: en la línea Garioni Naval, por ejemplo, ese consumo entra en el rango de las calderas GMT y GMT-V y de las calderas NG/C.
Errores comunes al dimensionar
- Sumar todos los equipos instalados sin considerar cuáles funcionan al mismo tiempo, lo que lleva a sobredimensionar la caldera.
- Confundir los kg/h de vapor real con los kg/h equivalentes a 100 °C al comparar fichas técnicas de distintos fabricantes.
- Olvidar el consumo de arranque: algunos procesos, como el calentamiento inicial de tanques, demandan mucho más vapor durante la primera hora.
- No revisar el quemador: debe tener potencia suficiente para la caldera elegida, como explicamos en nuestro artículo sobre quemadores industriales a gas.
La capacidad no es lo único que se calcula
Con la capacidad definida, falta elegir la presión de trabajo, el tipo de caldera, el sistema de tratamiento de agua y el combustible. Si está entre dos tecnologías, le puede servir nuestro artículo sobre caldera pirotubular o acuatubular. También puede ver toda la gama de calderas industriales de vapor que suministra Termotec.
¿Ya tiene los consumos de su planta? Envíenos los datos y le ayudamos a dimensionar la caldera y el sistema de vapor completo.
Los cálculos de este artículo son de referencia para un dimensionamiento inicial. La selección final de la caldera debe hacerla un ingeniero con los datos reales de consumo, presión y temperatura del agua de su planta.
