Circulacion Natural en Calderas Acuotubulares

Circulación natural en calderas acuotubulares

En las calderas de circulación natural el flujo ascendente de vapor se da por diferencia de densidad agua/vapor. Estos generadores de vapor son más simples debido a que no requieren de bombas de circulación para su funcionamiento, siendo por ello más fiables que las de circulación forzada. Debido a que la circulación se da por diferencia de densidad este tipo de calderas tienen presiones de funcionamiento limitadas. A partir de los 211 bar la diferencia de densidad entre el agua y el vapor es de aproximadamente 2,5. En presiones superiores no suele ser económicamente viable este tipo de circulación ya que los tubos vaporizadores y los tubos de caída deben ser muy grandes.

El funcionamiento de un generador de vapor acuotubular de circulación natural es el siguiente: El agua sale del economizador y entra en el colector superior.  En el colector superior se separa el agua del vapor y el agua cae por los tubos de caída o downcomers. Los tubos de caída son los que conectan el colector superior con los tubos vaporizadores y las paredes de agua. Debido a que por su interior circula agua saturada suelen mantenerse siempre a la misma temperatura por lo que no sufren tantas tensiones térmicas como las superficies vaporizadoras. Los tubos de caída más grandes son los que conectan el colector superior con el colector inferior. Estos tubos incorporan a su entrada pantallas antivórtices para evitar que entren burbujas de vapor si hay demasiada turbulencia, perjudicando la circulación en el generador de vapor. El agua llega entonces al colector inferior. En el colector inferior convergen también tubos vaporizadores y downcommers. El colector inferior dispone de una purga para recoger los lodos que se forman debido al tratamiento de aguas. Este colector presenta unas dimensiones más reducidas que el colector superior debido a que la densidad del agua es superior a la del vapor y que no necesita tantas partes internas para desempeñar su función como el colector superior. El colector inferior puede alojar atemperadores de vapor. En el caso que los albergue el vapor se hace pasar a través de unos tubos que circulan por el interior del colector. De esta manera se consigue reducir la temperatura del vapor y aprovechar el calor de éste para calentar el agua del generador. El agua se calienta en el colector inferior y la mezcla de agua y vapor menos densa sube por los tubos vaporizadores.

Estas calderas requieren una buena separación de agua y vapor en el colector superior para asegurar una diferencia de densidad correcta entre el agua que baja por los tubos de caída y la mezcla agua/vapor que sube por las superficies vaporizadoras. Los tubos vaporizadores por la misma razón deben ser lo más verticales posible. Mientras que los tubos vaporizadores se calientan la densidad del fluido que los circula decrece aumentando la diferencia de densidad agua/vapor. El vapor se dirige directamente hacia el colector superior mientras que el agua cae de nuevo al colector inferior. Cuanto más se calienta el fluido de los tubos mayor es la circulación y por tanto mejor es la refrigeración de los tubos.