La sala de calderas es probablemente la ubicación más importante de cualquier instalación. Sin vapor o agua caliente, la mayoría de los procesos no funcionarían, la gente tendría frío, las redes eléctricas se apagarían y los instrumentos quirúrgicos no podrían esterilizarse. A menudo imaginamos una sala de calderas en un sótano o en un espacio oscuro y húmedo que se descuida.
En muchos casos, esto es cierto. Las salas de calderas a menudo contienen mucho más que solo una caldera, pero la mayoría de la gente no es consciente de lo que se necesita para mantener una caldera en funcionamiento.
Las salas de calderas son propensas a explosiones si no se operan correctamente. Para prevenir este escenario, durante años hemos tomado medidas mínimas para monitorear la llama del quemador, así como el nivel y la presión del agua dentro de la caldera, para asegurar que no causemos un evento que cambie la vida. Sin embargo, ¿qué pasaría si pudiéramos monitorear no solo la llama y el nivel del agua, sino cualquier otra faceta de la sala de calderas completa y compartir todos los datos que abarca con aquellos que necesitan saber?
Controles Totalmente Integrados
Los sistemas de control totalmente integrados ofrecen un punto centralizado de recopilación de datos y control para la sala de calderas. Desde la monitorización de la señal de llama hasta el control del nivel en el desaireador, estos controladores lógicos programables (PLC) específicos para calderas/quemadores ofrecen una flexibilidad en la operación de una sala de calderas que cada vez más empresas demandan a los fabricantes de equipos. Los PLC permiten soluciones personalizadas para cada sala de calderas y más allá, ya que los requisitos de cada usuario final pueden diferir del siguiente.
Cuando hablamos de controles integrados para salas de calderas, estamos analizando cada aspecto y pieza de equipo y cómo todo se conecta. Los datos que recopilamos no solo pueden prevenir accidentes y permitir que un sistema funcione de manera más eficiente, sino que nos brindan una mejor comprensión de cómo la sala de calderas afecta al resto de la instalación. Supongamos que tenemos un sistema de vapor que utilizamos para calefacción de procesos. Veamos cómo los controles integrados de la sala de calderas pueden desempeñar un papel importante en el éxito de la sala de calderas.
La pieza principal de equipo que tenemos es una caldera de vapor. Es simplemente un recipiente a presión que contiene una cierta cantidad de agua que se convertirá en vapor utilizando la transferencia de calor de un quemador. En la caldera, tenemos un indicador de nivel de agua, que podría ser un visor, un conjunto de sonda, un conjunto de flotador, un transmisor de presión diferencial o una combinación de estos. El nivel de agua es un parámetro que no solo querríamos monitorear, sino también controlar usando un PLC. Podemos usar estos dispositivos para establecer límites altos y bajos del nivel de agua, alarmas para niveles de agua bajos y altos, y para controlar el agua de alimentación entrante para mantener el nivel deseado.
El quemador es otro componente crítico de la sala de calderas, ya que proporciona el calor utilizado para producir vapor en la caldera. Hay varios aspectos del quemador que necesitamos monitorear y para los cuales crear alarmas. Cada quemador necesita tener un dispositivo de seguridad de llama (flame safeguard), que monitorea la presencia de una llama durante los ciclos de funcionamiento y la ausencia de una llama durante los ciclos de apagado. Con un PLC integrado en una sala de calderas, podemos monitorear no solo estos elementos, sino también otros, como la presión del colector, la presión del gas, la fuerza de la llama, la posición del regulador (damper) y la válvula de gas, el estado del dispositivo de límite y seguridad, etc. Al monitorear estos aspectos del quemador, e incluso controlar la proporción de gas y aire hacia el quemador, podemos mantener una combustión eficiente del quemador de manera segura, al tiempo que proporcionamos esta información importante a nuestros usuarios finales.
Un desaireador o sistema de agua de alimentación también es una parte importante de una sala de calderas. Almacena, calienta y atempera el agua que se utilizará en la caldera para producir vapor. El propósito principal de un desaireador es calentar el agua a una temperatura lo suficientemente alta como para liberar las moléculas de oxígeno del agua y ventearlas a la atmósfera. Lo bueno de calentar agua para una caldera es el hecho de que cuando el agua ingresa a la caldera a una temperatura elevada, evita el choque térmico en la caldera y requiere menos energía para calentar el agua a la temperatura deseada y la presión de vapor dentro de la caldera. A medida que integramos el desaireador en nuestro sistema PLC, podemos observar, monitorear y configurar alarmas sobre varias condiciones específicas del desaireador, como la temperatura del agua, la presión de vapor entrante, el nivel de agua, el estado de la bomba y la presión de descarga de la bomba. También podemos utilizar el sistema PLC para controlar cómo funcionan nuestras bombas, cuándo funcionan y durante cuánto tiempo. Todo esto se puede lograr cuando un sistema PLC está integrado en una sala de calderas.
Hay varios otros aspectos de la sala de calderas que la mayoría de la gente puede pasar por alto, como el funcionamiento del ablandador de agua y la presión de ingreso del agua. Sin la presión de agua adecuada, el ablandador de agua podría no ablandar el agua que se utiliza en el desaireador y la caldera. Esto podría causar que el agua dura incruste el equipo, lo que dificultaría la transferencia de calor y reduciría significativamente la eficiencia energética del sistema. Con una sala de calderas totalmente integrada, se pueden programar alarmas para alertar a los operadores y al personal de mantenimiento de la planta sobre una caída de presión o una falla en el sistema de ablandamiento de agua. Si se instala un caudalímetro de agua en el ablandador de agua, podemos usar esa información y compararla con un caudalímetro de vapor para ayudar a calcular el retorno estimado de condensado a la sala de calderas. Cada galón de condensado devuelto contiene unidades térmicas (BTU) que la caldera no tiene que transferir. El condensado es también agua que no requiere ser ablandada o tratada. Esto ahorra energía y reduce los costos de tratamiento químico.
Algunas de las funciones más complejas de una sala de calderas totalmente integrada son equipos que ayudan a mantener e incluso a mejorar la operación y eficiencia general del sistema. Por ejemplo, el control de tiro en la chimenea de escape puede ayudar a mantener una contrapresión deseada en el quemador, de modo que, durante la combustión, la llama esté encendida en el área adecuada dentro de la cámara de combustión. Demasiada o muy poca contrapresión puede tener efectos adversos y, a menudo, físicamente dañinos en el quemador y el recipiente de la caldera. Esto puede ser monitoreado y controlado por el mismo PLC integrado dentro de la sala de calderas.
Una última sugerencia y uso para un sistema PLC es recopilar varios puntos de datos y calcular la eficiencia. Utilizando el % de O2 en el gas de combustión de la caldera, la temperatura del gas de combustión y la temperatura del aire ambiente en la sala de calderas, el PLC puede calcular la eficiencia de combustión real, así como el CO2 calculado. Otro ejemplo de eficiencia calculada sería comparar la entrada de BTU calculada a través de un caudalímetro de gas y compararla con la salida de BTU calculada a través de un caudalímetro de vapor. Esto le indicará qué tan bien un recipiente intercambia calor.
Para complementar la eficiencia, los PLC se pueden utilizar para monitorear economizadores, la integración de variadores de frecuencia (VFD) en los motores de los sopladores y las bombas de alimentación/transferencia. La monitorización de los economizadores mostrará un cálculo de ahorro de combustible. La monitorización y el seguimiento del rendimiento de los VFD arrojarán luz sobre el ahorro eléctrico. Los PLC se pueden utilizar no solo para calcular el ahorro en dólares, sino que también pueden proporcionar información de mantenimiento preventivo (en lugar de mantenimiento correctivo) que permitirá al operador diagnosticar problemas antes de que se conviertan en problemas graves que puedan afectar la operación/fiabilidad de la planta. En cuanto a los sistemas de calentamiento de agua caliente, los PLC son muy buenos para gestionar y optimizar la operación de salas de calderas de combinación condensadoras y no condensadoras, maximizando así la eficiencia y la vida útil de los equipos de ambos tipos de calderas de agua caliente. A medida que nuestra tecnología avanza, también lo hace nuestra comprensión y control de la sala de calderas completa. Ahora podemos ver la entidad de la sala de calderas con posibilidades ilimitadas y datos para usarse como deseemos.
DIRECTOR-SCS de Power Flame Inc.
Power Flame Inc. ha adoptado la sala de calderas totalmente integrada con su DIRECTOR-SCS. Ahora tenemos la capacidad de incorporar todos los aspectos discutidos en este artículo en nuestro PLC. También podemos personalizar nuestra plataforma PLC para satisfacer las necesidades únicas de los clientes. Con seguridad configurable, posicionamiento paralelo, múltiples opciones de detección de llama, varias opciones de comunicación, gráficos HTML y precios asequibles, el Director-SCS se está convirtiendo rápidamente en la plataforma PLC estándar para los usuarios de Power Flame. Nuestro PLC está en constante evolución, a medida que continuamos creando funcionalidades más avanzadas y optimizadas.
El Director-SCS también está disponible como una opción de actualización (retrofit) para equipos existentes, independientemente del fabricante, para llevar una sala de calderas anticuada al siglo XXI. El Director-SCS viene de serie con una pantalla táctil de 10 pulgadas; control de tiro; opciones de agua de alimentación, trim de O2, opciones de alimentación de agua de 1, 2 y 3 elementos; gráficos personalizados basados en la web; retardo de activación y desactivación (lead lag) integrado; y otras opciones que se pueden habilitar y deshabilitar según los requisitos del sistema. Con un simple cable Ethernet, ahora puede hacer que todas las piezas del equipo de la sala de calderas se comuniquen entre sí.
Fuente:
Power Flame
https://digital.bnpmedia.com/publication/?i=630474&p=12&view=issueViewer
