En la mayoría de publicaciones y artículos técnicos referidos a la producción de vapor en instalaciones de cogeneración con turbinas de gas, o con motores se mencionan los generadores de recuperación del tipo acuotubular, olvidándose los diseños del tipo pirotubular y sus indiscutibles ventajas frente a los diseños acuotubulares en determinadas circunstancias.
En una caldera de tubos de humos, el agua en ebullición se sitúa en el interior de la envolvente, y el calor es proporcionado por los gases calientes que circulan por el interior de los tubos que forman la superficie de intercambio térmico. En un generador convencional, los gases calientes son generados por la combustión de un combustible en un hogar, mientras que en una caldera de cogeneración el calor proviene de los gases de escape de la turbina o del motor.
Dentro de las unidades pirotubulares de cogeneración cabe destacar dos diseños básicos:
Los generadores de recuperación, permiten vehicular caudales de gases elevados, pudiendo generar producciones de vapor de hasta 50 T/h, con presiones máximas de diseño de 30 bar.
Es el más simple. Consiste en un haz tubular limitado por dos fondos y la envolvente cilíndrica del generador. Los gases atraviesan el generador a través del interior de los tubos en un solo paso, saliendo ya enfriados a chimenea, o a un economizador en dónde se reduce más su temperatura con el fin de aprovechar al máximo su calor.
Este tipo de diseño se utiliza cuando no hay postcombustión suplementaria. El agua contenida en la caldera se encuentra a la temperatura de saturación y el aporte calorífico de los gases produce su vaporación.
Los gases de combustión presentan un contenido en oxígeno elevado (procedentes de la turbina de gas) causa del exceso de aire existente en la combustión. Este hecho permite elevar su temperatura quemando gas junto con este excedente de 02. Esto se consigue mediante un quemador de vena de aire.
Consiste básicamente en el diseño anterior, añadiendo en la parte delantera del generador una cámara donde se produce la combustión.
Esta cámara u hogar de combustión, se construye mediante paredes tipo membrana conectadas a colectores, que a su vez van unidos al cuerpo cilíndrico del generador formando un conjunto estanco a los gases, uniendo los circuitos agua-vapor de ambas partes de la caldera en uno solo.
Este diseño tiene la ventaja que evita los inconvenientes de los recubrimientos refractarios realizados mediante bloques colocados en el conducto que une la caldera con el quemador de postcombustión.
Dentro de su campo de aplicación, los generadores pirotubulares de recuperación presentan respecto a los acuotubulares, las siguientes ventajas:
La caldera de recuperación pirotubular del tipo monobloc es más barata. Las operaciones de montaje en obra se reducen normalmente al conexionado de conductos, agua, vapor y energía eléctrica, no necesitando de montaje de las partes a presión en obra.
El suministro de la instalación se diseñará para un funcionamiento lo más automatizado posible y con el mínimo de operaciones manuales.
Se deberá de disponer de Un Sistema Externo de Adquisición de Datos capaz de recibir todo el bloque de información para su posterior tratamiento.
La automatización del proceso de cogeneración persigue principalmente los siguientes objetivos:
