Fundamentos de Control de Calderas

Fundamentos de Blowdown

 

Las calderas generan vapor utilizado para procesos de calefacción o fabricación.

Cuando el vapor sale de la caldera, las impurezas (TDS - sólidos disueltos totales) se dejan atrás para acumularse en la caldera.

La acumulación de TDS más allá de su límite de solubilidad da como resultado la formación de escala. D. Purga es el proceso de eliminar agua con altas concentraciones de TDS y

Reemplazándolo con agua de reposicion fresca con niveles más bajos de TDS, reduciendo así el TDS total en la caldera.

 

Dos tipos de purga: Purga inferior - elimina sedimentos / lodos del fondo de la caldera; Purga del desnatador superficial - elimina el agua de alto TDS cerca de la superficie (6 "debajo de la línea de agua). Los controladores automatizados sólo regulan la purga de superficie (ilegal para automatizar la purga de fondo).

Los TDS se pueden medir directamente mediante pruebas de laboratorio (costosas, que consumen mucho tiempo) o se pueden aproximar mediante medidas de conductividad (económicas, rápidas y precisas).

 

Dos tipos de purga de superficie: manual y automatizada

 

Descarga Manual

 

Consiste en abrir manualmente una válvula de purga en diversos momentos a lo largo del día; Utilizado conjuntamente con un medidor de conductividad manual para mantener cierto grado de control sobre los niveles de TDS.

Resultados en picos de alta y baja conductividad debido a las variaciones de carga de la caldera.

Los niveles de conductividad por encima del objetivo máximo conducen a la formación de incrustaciones. Los niveles de conductividad por debajo del objetivo máximo resultan en exceso de agua y uso de químicos.

En el mejor de los casos, los sistemas manuales no funcionan bien y mantienen TDS demasiado bajo.  El uso excesivo de agua tiene varios costos:

 

  1. Costos de agua de la ciudad
  2. Costos de alcantarillado de la ciudad
  3. Costes de energía (el agua caliente se envía al drenaje)
  4. Costos químicos (atado al uso del agua)

 

Alta TDS = Formación de Incrustacion = Ineficiencias de Energía

1/16 "de escala da como resultado una reducción mínima del 10% en la eficiencia de transferencia de calor (un porcentaje de reducción en la eficiencia de transferencia de calor = un aumento directo de porcentaje en los costos de calentamiento).

La acumulación a gran escala provoca costosos procedimientos de desincrustación o la sustitución de tubos de caldera o sistemas completos.

 

Automated Blowdown

 

Utiliza un controlador automatizado y válvulas para muestrear continuamente o intermitentemente el agua de la caldera y luego purgar según sea necesario.

 

Tipos de purgas automatizadas

 

Muestreo continuo: se utiliza cuando los requisitos de purga de vapor exceden los 5.000 lbs./hr. (Véase la guía de selección). Se envía continuamente una muestra de agua a través de la sonda de conductividad para drenar. Cuando los niveles de conductividad exceden el máximo objetivo, una válvula de purga más grande se abre y envía más agua al drenaje hasta que se cumple el punto de ajuste.

 

Muestreo programado (más común) - Se utiliza cuando los requisitos de purga de vapor son inferiores a 5000 lbs./hr. Una muestra de agua se envía intermitentemente a través de la sonda durante un tiempo predeterminado (el intervalo y la duración son ajustables) y la válvula de purga se mantiene abierta hasta que se cumple el punto de ajuste de la conductividad.

 

Justificación de los costos

 

La purga automática permite un control mucho más estricto de los niveles de conductividad (un aumento típico del 20% en los niveles de conductividad frente al control manual, lo que equivale a un ahorro directo de 20% en el combustible)

Menos reducción de la presión y maquillaje requerido = menores facturas de agua y alcantarillado c. Menos consumo de agua = menores costos químicos

Se requieren menos pruebas y cuidados manuales (tiempo liberado para un trabajo más productivo)

Prevención de la formación de incrustaciones - protección de los costos de equipos

La retribución promedio para un sistema típico es de un par de meses (vea la hoja "Justificación de Costos").

Instalación típica (Vea el dibujo de muestreo cronometrado)

 

  1. Componentes requeridos

 

Controlador de soplado (analógico o basado en microprocesador)

Válvula de estrangulación (puerta, globo, aguja, placas de orificio)

Válvula de purga (válvula de solenoide, válvula de bola motorizada

 

  1. Directrices de instalación

 

La sonda debe ubicarse lo más cerca posible de la caldera en una línea de 1 "(la estrecha proximidad minimiza el tiempo requerido para calentar la sonda y obtener una lectura precisa).

La válvula de estrangulación debe estar situada a 6 "-3 'aguas abajo de la sonda para evitar que el vapor parpadee. El parpadeo de vapor acortará la vida útil de la sonda y causará vibraciones de los relés.

Separar los cables de conductividad de baja tensión de otros cables de alta tensión para evitar lecturas erráticas.

 

Notas de instalación:

 

1)La sonda de conductividad y la cruz de montaje deben instalarse lo más cerca posible del puerto del desnatador en una línea de 1 "completamente transportada sin curvas ni restricciones. Se debe instalar una válvula de aislamiento aguas arriba de la sonda de conductividad para facilitar la remoción y mantenimiento de la sonda.

 

2) Debe instalarse una válvula de descarga (válvula de bola de 1/4 de vuelta) en la pata inferior de la cruz de montaje de 1 "para la eliminación del sedimento y la limpieza de la sonda.

 

3) La válvula de estrangulación debe instalarse entre 6 "y 3 'aguas abajo de la sonda de conductividad para evitar que el vapor parpadee a través de la sonda.

 

4) La válvula de purga debe estar ubicada lo suficiente abajo de la válvula de estrangulación para distanciarla de las áreas de alta temperatura. Muchas válvulas de purga cuentan con interruptores térmicos que pueden ser disparados por altas temperaturas ambientales.

 

Justificación de los costos de ventilación automatizados

 

¿Cuál es la "objeción" más común a la compra de un sistema automático de purga de calderas?

 

¡Correcto, cuesta demasiado! He aquí una sugerencia para ayudar a superar esa objeción. Analice la operación y obtenga la cifra de recuperación.

 

Tomemos el siguiente ejemplo:

 

Una caldera de proceso que produce 100.000 libras por hora de vapor: Se le ha dicho al operador que mantenga los cloruros en 18-22 ppm. Sus registros muestran que promedia 20 ppm, lo que es bastante bueno para la purga manual.

 

Sin embargo, la purga automática podría llevar el promedio hasta 21 ppm sin exceder 22. Esto reduciría la purga en un 5% (21-20) / 20 = 0,05 o 5%

 

Típicamente, 20 ppm resultan de 10 ciclos de concentración. La purga necesaria para mantener 10 ciclos es 10.000 lbs / h (100.000 / 10 = 10.000)

 

Si los 10.000 lbs / hr se reducen en un 5%, eso es un ahorro de 500 lbs / hr. 500 libras / hora a 400 BTU / lb es de 200.000 BTU / h. Un galón de aceite es de aproximadamente 100.000 BTU, por lo que el consumo de aceite se reducirá en 2 gal / h. ¡Con un dólar por galón, eso es un ahorro de $ 2 cada hora!

 

Si un sistema de purga automática cuesta $ 1300, se tardará 650 horas (o 27 días) para pagar por el sistema! ($ 1300 / $ 2 por hora = 650 horas); (650 horas / 24 = 27 días)

 

Todo esto se basó en un retorno de condensado cero. Si hay un 50% de retorno, el período de amortización se duplica en 54 días. Eso todavía es un período de recuperación muy corto. Por supuesto, los ahorros continúan después del período de amortización.


Aldo Zaffalon
Aldo Zaffalon

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