Sistema de Instrumentación y control automático

- Generador de vapor

Los objetivos de un Sistema de Control de Calderas son los siguientes:

Suministrar de modo continuo el vapor requerido por la turbina, de acuerdo con la carga de la planta y en las condiciones de presión y temperatura adecuadas.

Operar la caldera en condiciones óptimas, minimizando el consumo de combustible, maximizando el rendimiento de caldera y permitiendo un modo de operación para cumplir con la vida proyectada de la misma.

Vigilar las seguridades de la caldera, permitiendo un funcionamiento seguro en arranques, paradas y funcionamiento normal de la caldera, y generando el disparo de caldera en caso necesario.

Control de combustión: el objetivo de este lazo de control es gestionar el balance de energía en la caldera, igualando la energía entrante en caldera a la energía saliente, manteniendo además una reserva de energía en la misma. Adicionalmente, el control de combustión es el encargado de proporcionar un proceso de combustión eficaz y seguro.

Control de temperatura vapor sobrecalentado y recalentado: la función de este lazo de control es mantener la temperatura del vapor sobrecalentado y recalentado constante para cualquier nivel de carga de planta

Control de nivel calderín: el objetivo de este lazo de control es gestionar el balance de masas en el calderín, igualando el caudal de agua de alimentación entrante al caudal de vapor saliente, manteniendo además el nivel en el calderín en el valor de consigna.

Capítulo II: Diagnóstico de primer nivel

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Control de presión hogar: la función de este lazo de control es mantener la presión en el hogar constante y ligeramente por debajo de la presión atmosférica, para evitar fugas de gases de combustión hacia el exterior.

Control de temperatura extremo frío: En este lazo de control es evitar corrosiones en caldera, manteniendo la temperatura de salida de gases de caldera por encima de la temperatura de rocío de dichos ácidos corrosivos. (Marín, 2011)

En la figura 2.6 se indican algunos de los principales lazos de control del generador de vapor.

Figura 2.6 Principales lazos de control de un generador de vapor. - Analizador de gases producto de la combustión.

A pesar de su enorme importancia, los sistemas de combustión son uno de los procesos con posibilidades más limitadas de regulación y control. Mientras que la sofisticación y capacidades de los sistemas de control de procesos han mejorado de forma espectacular, las posibilidades de regulación y ajuste de los quemadores industriales siguen siendo notablemente rudimentarios. En consecuencia, no se aprovechan los importantes beneficios que proporcionan los esquemas avanzados de control en cuanto a optimización permanente del proceso, minimización de contaminantes, flexibilidad de operación. La disponibilidad de una regulación fiable permitiría conseguir:

- Aumentar la eficiencia de las instalaciones, muy importante en un mercado energético liberalizado y para la reducción de emisiones de gases causantes del efecto invernadero.

Capítulo II: Diagnóstico de primer nivel

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- Una optimización permanente, mediante detección y corrección de derivas de funcionamiento.

- Mayor flexibilidad de operación, con distintas cargas y combustibles.

- Reducir las emisiones contaminantes (en particular, NOx).

Hoy en día, las mediciones oficiales de emisiones de gases de combustión industriales se realizan de forma óptima con un analizador portátil, compacto, y diseño resistente.

Atendiendo a lo anteriormente expuesto, el analizador portátil de referencia para gases industriales de combustión Testo 360, consta de una unidad analizadora, un PC portátil y una sonda de gases de combustión. Todos los sensores, la medición de humedad en los gases de combustión, la unidad de extensión de rango de medición, la medición de la velocidad así como la unidad enfriadora Peltier preparadora de absorción de gases están situados en la caja analizadora.

También está disponible en opción una sonda externa adicional para medición paralela de temperaturas o señales mA/mV y la salida de señales analógicas (4-20 mA).

La sonda de gases de combustión se conecta a la manguera calentable con filtro integrado: cualquier sonda modular industrial o cualquier sonda especial o no testo se pueden conectar mediante un adaptador.

El PC portátil está protegido contra las inclemencias ambientales durante las mediciones a largo plazo gracias a la tapa con cerraduras. Las mediciones se toman mediante software WINDOWS (Droboky, 2007).

Capítulo II: Diagnóstico de primer nivel

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Figura 2.7 Analizador portátil para gases de combustión.

- Sistema de control de la temperatura del combustible en el calentador de petróleo.

Es un sistema de control de cascada. Esto se debe a que se requiere rechazar una perturbación interior (Pv) con alta efectividad, lo cual se puede lograr solamente con un sistema de cascada que posee un lazo interior rápido, el cual es capaz de cumplir esta tarea y un lazo exterior encargado de afinar la calidad del control y que además sería capaz de rechazar cualquiera otra perturbación exterior que esté afectando al proceso. El lazo exterior sería a la vez encargado de eliminar la desviación permanente. En este ejemplo se cumplen todas las condiciones de idoneidad para seleccionar la cascada con un mínimo de riesgo en su efectividad

Capítulo II: Diagnóstico de primer nivel

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Sección de secado

Al prensar el papel se alcanza un contenido en material seco de un 55%. La humedad restante se elimina mediante cilindros calentados con vapor en la secadora de la máquina de papel.

La transferencia térmica al papel se realiza mediante un contacto directo con la pared exterior del cilindro. Mediante el secado se extrae el calor del vapor y se forma una película de condensación en la pared interior del cilindro. Para que no afecte la transferencia de calor al papel debe retirarse continuamente mediante un sifón.

En la medición de presión se propone el sistema denominado VEGABAR 52

La entrada del calor correcto del cilindro de secado sobre el papel se controla midiendo la presión tanto en la entrada como en la salida.

Esta medición separada es una solución de carácter económico, ya que se suprime el entubado de las tuberías de presión diferencial.

El equipo entrega valores de presión individual precisos al sistema de control y proporciona la seguridad de funcionamiento necesaria mediante la celda de medición cerámica CERTEC® con una elevada resistencia a la sobrecarga, incluso en caso de golpes de ariete en las tuberías (Vega, 2010).

Conclusiones Parciales

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Conclusiones Parciales

La inspección visual y el registro y análisis de la información tecnológica, económica y de operación permitieron identificar las principales deficiencias en el sistema termoenergético de la fábrica.

Es insuficiente la disponibilidad de instrumentos de medición y de control automático para mantener los parámetros de operación en los rangos establecidos.

La reducción del consumo de portadores energéticos en la fábrica está directamente asociado con las largas paradas por problemas operacionales, fugas de vapor y mal estado del aislamiento térmico en el sistema de tubería, la carencia de instrumentos de medición para mantener el proceso en control y el deficiente estado técnico del equipamiento.

Como resultado del diagnóstico de primer nivel se identifican las deficiencias tecnológicas que afectan la eficiencia térmica del proceso, tales como: deficiente estado técnico de equipos generadores y consumidores de vapor, redes de tuberías de vapor y de gases de combustión; ausencia de aislamiento térmico de las tuberías de vapor, y baja disponibilidad de sistemas de medición y control automático del proceso, así como elevados consumos de combustible y desaprovechamiento de los condensados.