Una caldera de circulación forzada es una caldera en la que se utiliza una bomba para hacer circular el agua en su interior. Esto difiere de una caldera de circulación natural que depende de la densidad de corriente para hacer circular el agua en su interior. En algunas calderas de circulación forzada, el agua circula a una velocidad veinte veces superior a la de evaporación. [1]
En las calderas acuotubulares, la forma en que el agua se recircula dentro de la caldera antes de convertirse en vapor se puede describir como circulación natural o circulación forzada. En una caldera acuotubular, el agua se recircula en el interior hasta que la presión de vapor del agua supera la presión de vapor dentro del tambor de flujo y se convierte en vapor saturado. La caldera de circulación forzada comienza de la misma manera que una caldera de circulación natural , en la bomba de agua de alimentación. El agua se introduce en el tambor de vapor y circula alrededor de la caldera, saliendo solo como vapor. Lo que hace que la caldera de circulación forzada sea diferente es el uso de una bomba secundaria que hace circular el agua a través de la caldera. La bomba secundaria toma el agua de alimentación que va a la caldera y aumenta la presión del agua que entra. En una caldera de circulación natural, la circulación del agua depende de las presiones diferenciales causadas por el cambio de densidad en el agua a medida que se calienta. Es decir, a medida que el agua se calienta y comienza a convertirse en vapor, la densidad disminuye enviando el agua más caliente y el vapor a la parte superior de los tubos del horno.
A diferencia de la caldera de circulación natural, la caldera de circulación forzada utiliza una bomba de circulación de agua para forzar ese flujo en lugar de esperar a que se forme el diferencial. Debido a esto, los tubos de generación de una caldera de circulación forzada pueden orientarse de cualquier manera que requieran las limitaciones de espacio. El agua se toma del tambor y se fuerza a través de los tubos de acero. [2] De esta manera, es capaz de producir vapor mucho más rápido que una caldera de circulación natural.
Un ejemplo de caldera de circulación forzada es la caldera LaMont . Estas calderas se utilizan en casos en los que hay alta presión , por encima de los 30 megapascales . [3]
El generador de vapor de circulación forzada Clayton no tiene un tambor de vapor en el sentido típico. Una serie de pequeños tubos que forman parte de una bobina gigante, generalmente hecha de acero, tienen agua de alimentación bombeada a gran velocidad. El agua se bombea desde la parte superior del generador de vapor hasta la parte inferior y hacia afuera. Los tubos están dispuestos de tal manera que los gases de combustión pasan alrededor del tubo y luego calientan el agua. Básicamente, la disposición se puede describir mejor como una gran bobina de tubería de paredes delgadas que envuelve la circunferencia de un tambor de acero vertical que da vueltas y baja hasta llegar al fondo. Como solo una parte del agua puede convertirse en vapor, es importante separar los dos y enviar el agua de regreso para absorber más calor. Si esta separación no ocurre, el daño al sistema podría ser costoso. Si el vapor pasa por los tubos de generación en el interior, los tubos pueden sobrecalentarse y debilitarse, y si se permite que el agua baje al sistema de vapor, puede producirse corrosión, golpe de ariete u otros efectos nocivos. Para combatir esto, después de salir del generador de vapor, la mezcla se hace pasar por un separador de vapor centrífugo que hace exactamente eso, produciendo vapor que es superior al noventa y nueve por ciento de vapor saturado seco. [4] Si se desea vapor sobrecalentado , se hace pasar un serpentín adicional a través del generador de vapor. Para mantener un nivel constante de agua en el separador de vapor, se utiliza la bomba de alimentación junto con un sistema de nivelación. Una gran ventaja de este sistema es que se puede generar vapor muy rápidamente. Sin embargo, la desventaja de este sistema es la dependencia total de un suministro constante de agua de alimentación. Sin el suministro constante, el sistema puede estar sujeto a un daño masivo y costoso [5].