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Unidad 12: Generadores de Vapor

2 .2 .

CALDERAS ACUOTUBULARES

Debido a que las calderas humotubulares tienen una serie de limitaciones, tales como:
- Baja producción y presión de vapor.
- Imposibilidad de alcanzar altas temperaturas de vapor sobrecalentado.
- Imposibilidad de colocar recalentadores.
- Excesivo peso por unidad de vapor generada.
- Tiempo excesivo requerido paraalcanzar la máxima producción (desde frío)
- Imposibilidad de producir variación de carga rápida, debido a su gran volumen de agua.
Se diseñaron las calderas acuotubulares.
En este tipo de calderas el agua o vapor circulan dentro de los tubos, colectores y domo, mientras que
los gases de combustión lo hacen exteriormente a estos elementos.
Estas calderas que son construidas a partir de las 10 t/hde vapor, tienen las siguientes ventajas frente a
las humotubulares:
- Sin límite de producción de vapor.
- Pueden alcanzarse grandes temperaturas de vapor sobrecalentado y recalentado.
- Bajo peso por unidad de vapor generado.
- Tiempos bajos para alcanzar la máxima potencia.
- Gran flexibilidad para responder a las variaciones de carga, debido a su relativa pequeña cantidad de
agua.Absorción de calor grande, debido a su circulación controlada.
Circulación Natural de Agua – Vapor en un Generador de vapor
2.2.1.
El fenómeno de la circulación natural constituye uno de los elementos más complejos que el proyectista
debe superar, valiéndose el mismo de soluciones obtenidas de las experiencias y pruebas de laboratorio.
Para cada caso en particular deberá estudiarse, por lo tanto,el fenómeno de circulación.
En los tubos ascendentes de un generador de vapor en funcionamiento, circula una emulsión de agua
saturada – vapor que tiene un peso específico menor que el agua saturada que se desplaza por los
tubos descendentes, ubicados estos en una zona más fría del hogar. Este desequilibrio da origen a la
circulación natural dentro del generador de vapor. Fig. 2.2.1.
Larelación entre el peso del agua saturada con respecto al
peso del vapor saturado seco, recibe el nombre de relación
de circulación. En las calderas de circulación natural, esta
relación puede oscilar en peso entre 20/1 a 16,5/1; mientras
que para calderas de circulación asistidas o controladas, esta
relación desde 4 a 5/1, y de 1/1 en las calderas de paso
forzado. Fig. 2.2..2.
La velocidad delfluido en los tubos ascendentes oscila entre
1 a 10 pies por segundo (0,3 a 3,1 m/seg.). En general, a los
efectos de no permitir temperaturas elevadas del metal,
deberá elegirse una velocidad que esté por arriba del 1,3
m/seg. Por lógica durante el arranque de la caldera, las
velocidades son mucho menores a las mencionadas
Fig. 2.2.1
anteriormente y por lo tanto, nos encontramos en elpunto de
criticidad de la caldera.
A medida que va aumentando la evaporación en los
tubos hervidores que tapizan el hogar, la velocidad del
fluído va aumentando hasta un punto máximo en el cual
la velocidad es tan elevada que las pérdidas por
rozamiento se hacen muy importantes. Pasado dicho
punto, la circulación disminuye a pesar de que la
capacidad del generador, crece. La zona a laizquierda
de dicho punto corresponde a la zona de trabajo ó de
diseño del generador de vapor. Tal como se gráfica en la
fig. 2.2.2. los parámetros de factores críticos para

FIG. 2.2.2

circulación en calderas

Termodinámica y Máquinas Térmicas
RICARDO ALONSO

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Unidad 12: Generadores de Vapor

El agua de alimentación deberá ser introducida en el cuerpo cilíndrico en zonas donde nointerfiera
la circulación dentro de la caldera.
El calor que absorben los tubos evaporantes transforman parte del agua contenidos en los mismos, el
vapor; adhiriéndose éste a las paredes del tubo por tener menor tensión superficial y desplazándose con
velocidad superior a la del agua. Así la resistencia al pasaje del calor disminuye y la conducción del
mismo dependerá del espesor de la película...