Instrumentación de una caldera para control de flujo y temperatura

Instrumentación de una caldera para control de flujo y temperatura

Sebastián Betancur Gallego

David Gómez García

Norha Ligia Posada

Universidad Pontificia Bolivariana
Ingeniería Mecánica
Control 1
Medellín 2010

Trabajo de instrumentación:

1- Una fábrica posee una caldera pirotubular para satisfacer su demanda de vapor. Este se produce a una presión absoluta máxima de 1.0Mpa y una temperatura de 200 ° C (Vapor sobrecalentado, no hay mezcla). Se desea medir flujo màsico de vapor que sale de la caldera que se estima en un máximo de 5000lbm/hora. No hay restricciones respecto al diámetro de la tubería ni al tipo de instalación, pues se harían los cambios necesarios. La caída de presión máxima admisible en el sensor es de 25psid. Se requiere indicación local(digital), totalización y transmisión de señal de 4 a 20mA. Las condiciones ambiente en las proximidades de la caldera son 65 ° C y 95% HR máximo.

2- Para la misma caldera, se requiere medición de temperatura de vapor para fines de control. No se requiere indicación local. Se debe especificar el tipo de elemento primario que sea compatible con un controlador omega CN77000, ubicado a 100m dela caldera. Se debe seleccionar también las características del termopozo para hacer la conexión en el proceso (la única restricción conocida es la longitud máxima de 6’’ para el termopozo). También se debe incluir detalles sobre la conexión al controlador (cable y conectores).

Solución:

Para realizar una instrumentación optima y eficiente, el ingeniero encargado debe tener en cuentatodas las características principales del proceso y determinar la importancia de cada una de ellas, para poder determinar que tan indispensable es la precisión, exactitud o tiempos de respuesta de un instrumento para el perfecto funcionamiento de la planta. Además debe conocer aspectos implícitos en el proceso, como máximos y mínimos o condiciones ambientales y del entorno que pueden afectar elfuncionamiento o la calibración de cada sensor. Este conocimiento previo es importante porque en el mercado hay gran cantidad de sensores que pueden realizar una misma medición, pero con diferentes características de funcionamiento, es función de cualquier ingeniero ser hábil y competente en el proceso de selección ya que los sensores no se diseñan para cada proceso, se selecciona el que mejorse adapte a las necesidades y características de este. Teniendo esto en cuenta, se procede a buscar en el mercado tres sensores de flujo másico, que puedan funcionar a la presión y temperatura a la cual funciona la caldera, que se aplique para flujo de gases y que puede satisfacer el valor máximo estimado de vapor que entrega la caldera. En la tabla (1), se presentan las característicasprincipales del primer sensor de flujo másico elegido, un Caudalimetro másico Térmico Sensyflow FMT500-IG. En la tabla (2) pueden observarse las principales características del segundo sensor seleccionado un DigitalFlow™ GS868 Panametric Ultrasonic Steam Mass Flowmeter, y por ultimo en la tabla (3) pueden verse las principales características del tercer sensor seleccionado un Medidores de caudalVortex VFM3000.

Tabla (1).Primer sensor de flujo másico elegido
|Características |Caudalimetro másico Térmico Sensyflow FMT500-IG |
|Principio de funcionamiento|Anemómetro de película caliente. |
|Rango del instrumento |Para DN 100 de 0-3200 Kg/h.|
|Precisión |< 0,9% a 1,8% del valor medido + o - 0,05 % y 0,10% del valor final |
| |respectivamente. |
|Repetibilidad |< 0,2 % del valor medido. |
|Tiempo de respuesta |0,5 segundos....