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Cap 1.4 Calderas de recuperación de calor

19 Noviembre 2009
Aunque el diseño de estas calderas difiere mucho del de las calderas industriales vistas anteriormente, la verdad es que desde el punto de vista del control y la seguridad la similitud en sus sistemas es bastante grande. Aunque existen multitud de diseños de calderas de recuperación de calor, el texto se centrará en el ejemplo escogido que intenta aglutinar la mayoría de posibilidades existentes en este tipo de calderas.
 
 
1.4.1    Sistema agua-vapor
 
En la Figura 1-14 se puede observar el circuito agua-vapor de una caldera acuotubular con calderín. Los instrumentos propios del sistema de control continuo de los de seguridades se han diferenciado como en los casos anteriores.
 
 
Como se ve, el circuito es igual al de las calderas industriales con la diferencia de que suele ser habitual la existencia de varios niveles de presión. Estos niveles de presión suelen tener la misma estructura, a excepción quizás de que en los niveles de baja suele haber una única etapa de sobrecalentamiento. Como el combustible habitualmente utilizado en estas calderas es gas natural, no suele haber una extracción para el vapor a los sopladores de hollín al no existir éstos.
 
 
Las variables que hay que vigilar tanto desde el punto de vista de las seguridades de la caldera como del de control serán las mismas que en el caso de las calderas industriales.
 
 
1.4.2    Sistema aire-gases
 
Un típico circuito aire-gases de una caldera de recuperación lo podemos ver también en la Figura 1-14.
 
Figura 1-14. Circuito de agua-vapor y aire gases
Figura 1-14. Circuito de agua-vapor y aire gases (Click para agrandar la imagen)
 
 
Para poder trabajar en modo gases turbina o en modo aire fresco se dispone de unas compuertas de aislamiento, tanto en la salida de la turbina como en la del ventilador, que trabajarán en oposición de acuerdo con el modo de operación. Dichas compuertas deben tener indicación de sus posiciones límite de abierta/cerrada de forma que se pueda confirmar su correcto posicionamiento en los distintos modos.
 
 
Para poder trabajar en el modo de gases de turbina, bien en modo simple, bien en modo combinado, se instalará una chimenea de bypass con su correspondiente diverter (se puede sustituir por dos compuertas, una al bypass y la otra a la caldera) de forma que se pueda aislar la turbina de la caldera y trabajar aquélla en modo simple hacia el bypass. Por motivos de seguridad en estos dos modos de operación, este diverter deberá llevar igualmente indicación de posiciones límites abierta/cerrada.
 
 
Además de dichas posiciones de acuerdo con el modo de operación, las variables que hay que vigilar desde el punto de vista de las seguridades de la caldera serán las siguientes:
 
 
a) Modo gases de turbina. En este modo, al estar asegurado el caudal de aire por la operación de la turbina, se permitirá inferir el mínimo caudal de aire de la operación de ésta.
 
b) Modo aire fresco. En este modo, las señales de ventilador funcionando y de presión (PT) de descarga del ventilador no baja asegurarán la existencia de aire de combustión.
 
c) En ambos modos se supervisará la presión (PT) de los gases de escape de la turbina a fin de no someter a ésta a presiones en la descarga superiores a aquellas para las que ha sido diseñada.
 
d) En el caso de que exista quemador/es deberá supervisarse la presión (PT) de hogar a fin de que no supere los valores máximos establecidos.
 
e)  De forma análoga a lo explicado para las calderas industriales, si existiese cualquier elemento adicional a los comentados que pudiese ocasionar un cierre en el tiro de los gases debería contar con indicación de, al menos, posición abierta.
 
 
En estas calderas el control de caudal de aire de combustión pierde sentido al ser sólo posible en el modo de aire fresco y ser éste un modo alternativo no habitual que sólo se usa ante la imposibilidad de trabajar en ciclo combinado.
 
 
Este circuito por la particularidad de usar, bien los gases de escape de la turbina bien el aire suministrado por el ventilador de aire fresco como aire de combustión de los quemadores, y por poder trabajar en ciclo simple o combinado, sí presenta diferencias importantes con respecto al visto para el caso de las calderas industriales.
 
 
 
1.4.3   Sistema combustibles
 
En la Figura 1-15 se ha representado el circuito de combustibles de una caldera de recuperación con dos quemadores de gas natural. Los ignitores se han supuesto de gas natural también. Se han diferenciado los instrumentos propios del sistema de control continuo de los de seguridades como en los casos anteriores.
 
 
En este circuito podemos observar la distribución de los combustibles para los dos quemadores existentes. La línea de gas natural, al usarse como combustible de los quemadores principales y del ignitor se ramifica en dos líneas una para cada propósito. Cada una de estas líneas a su vez se ramifica en dos, yendo cada rama a cada uno de los quemadores y acabando en un venteo.
 
 
Aún con el mismo propósito que comentamos para las calderas industriales, en el circuito de combustibles de las calderas de recuperación existen algunas pequeñas diferencias en la distribución de las válvulas de corte que deben existir. Estas serán las siguientes:
 
 
a) Ignitores. Se instalarán dos válvulas generales de corte con sus correspondientes válvulas de venteo, entre ellas y en el colector, y una válvula de corte para cada uno de los ignitores.
 
b) Quemadores de gas. Se instalarán las mismas válvulas que en los ignitores. Todas las válvulas de este sistema han de tener al menos indicación de posición cerrada. En el caso de los venteos esta indicación se suele sustituir por la de abierta.
 
 
Cuando la caldera dispone de aire fresco, se debe incluir doble válvula de corte con su correspondiente venteo en cada ignitor y quemador.
 
Por otra parte las variables que hay que vigilar serán las mismas que en el caso de las calderas industriales para estos combustibles.
 
 
1.4.4   Sistemas auxiliares
 
Los sistemas auxiliares de este tipo de calderas no difieren de lo explicado para las calderas industriales.
 
Figura 1-15. Circuito de combustibles
Figura 1-15. Circuito de combustibles (Click para agrandar la imagen)
José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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