El control de calderas es cada día más seguro y confiable debido a los avances en los sistemas automatizados. Para desarrollar una aplicación de control se requiere entender los objetivos del sistema de control. Para las calderas de vapor existen tres objetivos básicos:

  • Suministro continuo de vapor en condiciones deseadas de presión y temperatura.
  • Operación continua al menor costo de combustibles con alto nivel de seguridad.
  • Arranque y paradas seguras, vigilar, detectar y corregir condiciones inseguras en todo momento.

 

¿De qué trata el Sistema de Control a Tres Elementos?

En Plantas donde la producción de vapor es alta y existen variaciones de carga amplias y frecuentes, se suele usar un control de caldera denominado Sistema de Control a Tres Elementos (Feedforward plus Feedback control). Esta filosofía de control considera el equilibrio entre la masa de agua aportada y extraída, y el nivel deseado. Así, se mantiene un balance entre el suministro de agua con la demanda de vapor y el control de nivel ajusta el flujo para compensar las pérdidas por purgas o errores en la medición del flujo de vapor.

La salida del control de flujo puede operar sobre la válvula de control de nivel o sobre el variador de velocidad del motor de la bomba. El nivel de la caldera es una de las variables críticas para la operación segura, pues un bajo nivel expone los tubos a demasiado calentamiento, mientras que un alto nivel permite el arrastre de gotas de líquido que corroen y dañan los equipos que usan el vapor.

 

Regulación de tres elementos:

Dado que todas las variables que contribuyen al cambio de nivel se monitorean y consideran en la estrategia de control, esta provee la mejor respuesta a los cambios de carga. La regulación de tres elementos:

  • Elimina el fenómeno de oscilación del nivel que se produce cuando el caudal de vapor crece o disminuye rápidamente.
  • Cuando el caudal de vapor aumenta bruscamente, la presión baja, provocando la  vaporización rápida que fuerza la producción de burbujas de agua, dando lugar al aumento aparente de nivel de la caldera.

Para que las condiciones de funcionamiento sean estables, el caudal de vapor y el de agua deben ser iguales y de forma secundaria, el nivel de agua debe reajustarse periódicamente para que se mantenga dentro de límites determinados. Manteniendo estas funciones en las tres variables, los instrumentos correspondientes pueden estar relacionados entre sí de varias formas.