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.
Artículo escrito por Francisco Soler Preciado
