Automatizacion de una caldera de tubos de fuego

Automatización de una caldera de tubos de fuego
Germán Palacios Marquez
Universidad San Francisco Xavier Facultad de Tecnología Carrera de Ing. Mecánica, Eléctrica y Electromec.

¿Qué es una caldera de vapor?

ASPECTO FÍSICO DE UNA CALDERA DE VAPOR

CALDERA DE VAPOR

Es un recipiente cerrado destinado a la producción de vapor de agua a una presión mayor que la atmosférica.Partes de una caldera de vapor

Gas de Combustión

Chimenea

Compuerta

Tubos de fuego

Caja de humos Quemador Hogar Llama Gases

Fig. 2.2 Esquema de una caldera de tubos de fuego, tipo escocés marino.

Partes de una caldera de vapor
n Hogar n La

caldera propiamente dicha n Cámara de vapor n Cámara de agua n Tubos de humos o de fuego

Tubos de humos o de fuego

Calderas devapor de tubos de fuego
n Son

las mas usadas en plantas industriales pequeñas y comercios, debido a que son:
n Compactas n Económicas n Confiables

Características
n n n

n

Por lo general son de dos pasos Los gases de combustión pasan por el interior de los tubos y el agua circula por el lado exterior. El cuerpo de la caldera, esta formado por un cuerpo cilíndrico de disposiciónhorizontal, incorpora interiormente un paquete multivalbular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. Son de pequeñas capacidades de producción de vapor, podría llegar hasta 5.8 MW

Caldera de 4 pasos

Aplicaciones mas frecuentes
n En

todos los procesos industriales y comerciales donde no se requiere muy altas presiones de vapor
n Comedores nHoteles n Hospitales n Saunas n Embotelladoras

Es necesario el control automático en una caldera de vapor?

La caldera de vapor como objeto del control automático
n Es

un sistema muy complejo n Tiene muchos componentes, los cuales deben trabajar de forma coordinada n Maneja dos fases de flujo, vapor y agua

El control automático debe garantizar
n La

seguridad de operación n Mejorar laeficiencia de operación n Maneja dos fases de flujo, vapor y agua

En la automatización de una caldera de vapor intervienen los dos tipos de control?

Control Regulatorio
Control lógico secuencial

Control lógico secuencial o control ON/OFF Objetivo:
Detener o prevenir una condición insegura de operación

Control lógico secuencial o control ON/OFF(cont.)
Variables típicas quemonitorea este tipo de control: o baja presión en la caldera n Alta o baja temperatura del vapor n Condiciones de fallo de llama n Alto o bajo nivel de agua en la caldera
n Alta

Control regulatorio o control de operación Objetivo:
Mantener en valores preestablecidos (fijos) las variables de salida de la caldera de vapor

Control regulatorio o control de operación(cont.) Variables típicas acontrolar:
n Presión

en el cuerpo de la caldera n Control de la combustión n Nivel de agua en el cuerpo de la caldera n Temperatura del vapor

Control realimentado clásico
Perturbaciones de carga

Entrada+

e

CONTROLADOR

ACTUADOR

PLANTA

Salida

SENSOR

Ruido en las mediciones

Control Avanzado de la presión en el cuerpo de la caldera
Qué es control avanzado? Cualquiertipo de estrategia de control diferente de los clásicos

Se aplican en procesos cuyas características son:
n Retardos

de tiempo grandes n Amplia variación de los parámetros dinámicos n Variables no medibles o raramente medibles

Porqué control avanzado en la automatización de la caldera de vapor?
n Un

tiempo de retardo grande n Sus parámetros dinámicos varían n Formado por muchoscomponentes

Para su estudio se acostumbra descomponer en subsistemas:
n Subsistema

de tratamiento de agua n Subsistema de generación de vapor n Subsistema de prepación de combustible

Porqué varía la presión en la caldera?
Dos son las causas principales:
n Carga

de la caldera n Entrada de combustible a la caldera

Dinámica del proceso de variación de la presión
n Las

calderas...