Dinámica Y Control Para Una Caldera

OBJETIVOS

• Hacer que la caldera proporcione un suministro continuo de vapor en las condiciones de presión y temperatura deseadas.

• Operar continuamente la caldera al menor coste de combustibles manteniendo un alto nivel de eficiencia.

ALCANCE

• Desarrollar una estrategia de control, preciso y el adecuado, para un manejo eficiente durante el servicio de calentamiento.

INTRODUCCIÓN

El vapor provee un medio controlable de transporte de energía en forma económica y eficiente. Su uso se ha popularizado a nivel industrial e institucional en un amplio rango de aplicaciones, desde generación de energía eléctrica hasta calentamiento de espacios, aplicación en procesos productivos y en hospitales, hoteles y restaurantes.

Un progreso decisivo en la evolución de los generadores de vapor fue la combustión con productos derivados del petróleo, que suprimió el aspecto caótico de las salas de maquinas de carbón. Posteriormente se paso el tiro natural proporcionado por chimeneas muy largas, al tiro forjado obtenido por medio de un soplo de vapor hacia la salida superior de la chimenea, por medio de aire inyectado a los ceniceros.

Los generadores de vapor de tubos de agua siguieron evolucionando para producir vapor sobrecalentado, es decir, a temperaturas superiores de la saturación y así conseguir presiones superiores. Posteriormente salieron al mercado generadores de vapor con presiones por arriba de 62 Kg/cm2 y una temperatura de unos 510°C.

PRINCIPIOS BÁSICOS

GENERADOR DE VAPOR

Un generador de vapor es un intercambiador de calor en el que el agua se transforma en vapor aprovechando la energía aportada generalmente por un proceso de combustión, o también por el calor contenido en un gas que circula a través de ella. En ambos casos el calor aportado se transmite a un fluido, que se vaporiza o no, y se transporta a un consumidor, en el que se cede esta energía. La característica principal de un generador de vapor es la de un recipiente cerrado sujeto a una presión mayor a la atmosférica.

TIPOS DE GENERADORES DE VAPOR

Los generadores de vapor se catalogan según:

• Aplicación

• Diseño

CLASIFICACION DE LOS GENERADORES DE VAPOR SEGÚN SU APLICACIÓN

Teniendo en cuenta su aplicación los generadores de vapor clasifican a su vez en los siguientes grupos esenciales.

• Para usos domésticos: Se utilizan para la calefacción domestica, son de pequeñas potencias.

• Para generación de energía en plantas termoeléctricas: se utilizan para la generación de vapor sobrecalentado a altas presiones. Como fluido motriz de grupos turboalternadores, para generar energía eléctrica, son de grandes potencias.

• Para plantas de cogeneración: Utilizan los gases calientes del escape de turbinas de gas o motores de explosión para que circulando a través de ellas, cedan su calor para generar un fluido térmico que se transporta hasta un consumidor, donde cede su energía, que como en el caso anterior puede ser vapor sobrecalentado.

• Para aplicaciones marina en barcos: Se instalan en barcos para su generador de vapor motriz.

• Para generación de energía en plantas terrestres: Generan energía para consumo interior propio de la fábrica. Su instalación es estática y ciertamente terrestres y sus aplicaciones especificas son las siguientes:

- Generación de agua caliente para calefacción industrial y aplicaciones directas en procesos de producción.

- Generación de vapor para aplicaciones directas en procesos de producción.

CLASIFICACIÓN DE LOS GENERADORES DE VAPOR POR SU DISEÑO

Teniendo en cuenta el diseño los generadores de vapor para generación en plantas industriales, se clasifican en los siguientes grupos:

• Pirotubulares, o de tubos de humo.

• Acuotubulares, o de tubos de agua.

Generadores Pirotubulares o de Tubos de Humo.

Se caracterizan por q la flama de la combustión se forma adentro de cada hogar cilíndrico del generador de vapor, pasando los humos generados por el interior de los tubos de los pasos siguientes (normalmente dos), para ser conducidos a la chimenea de evacuación.

Para generar vapor, se regula el nivel medio del agua en su interior, de forma que varíe dentro de una banda prevista sirviendo su cámara superior de separador de vapor generado, desde donde sale el consumo por la tubería de salida.

Para generar agua sobrecalentada el generador de vapor está completamente inundando siendo iguales los conductos de entrada y salida del agua.

FIG. 1: Generadores de vapor Pirotubulares de tres pasos con 1 y 2 hogares ondulados (Sección longitudinal)

Generadores de Vapor Acuotubulares o de Tubos de Agua.

Se caracterizan por que la flama de los quemadores se forma dentro del recinto formado por paredes tubulares en todo su entorno, que configuran la llamada cámara de combustión, pasando los humos generados por el interior de los pasos siguientes, cuyos sucesivos recintos están también formados por paredes tubulares en su mayoría.

La cualidad que diferencia estos generadores de vapor, es que todos los tubos que integran su cuerpo están llenos de agua, o al menos, llenos de agua-vapor en los tubos hervidores, en los que se transforma parte de agua en vapor cuando generan vapor como fluido final de consumo. Estos generadores de vapor pueden generar tanto vapor, como agua sobrecalentada.

Fig. 2 Generador de Vapor de Tubos de Agua.

FILOSOFÍA DE OPERACIÓN

El procedimiento para suministrar la energía térmica necesaria en hornos y generadores de vapor consiste en transformar la energía potencial contenida en los combustibles, en energía térmica mediante su combustión.

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