Válvulas de purga para el control de TDS automático

En este artículo hablaremos sobre las válvulas de purga para el control de TDS automático y así continuar con el tratamiento del agua para calderas de vapor. Para comenzar, veremos las válvulas de purga continua.

En su forma más simple, es una válvula de aguja. Vista de planta, existe un espacio anular con:

• La circunferencia exterior definida por el asiento de la válvula.
• La circunferencia interior definida por la aguja. 

Si se requiere un aumento de caudal, se ajusta la aguja más apartada del asiento y por tanto se incrementa el paso entre la aguja y el asiento. Para asegurar una velocidad razonable a través del orificio, el tamaño de orificio necesario para el caudal de purga de 1 111 kg/h, tal y como se muestra en el ejemplo mostrado en el artículo decisión de los TDS requeridos en el agua de caldera, sería de aproximadamente 3,6 mm.

Siendo el diámetro del asiento de la válvula de 10 mm, se puede calcular el diámetro de la aguja en el punto donde puede proporcionar el flujo requerido de 1 111 kg/h, de la siguiente manera: 

Además, es difícil de evitar el problema del formación de revaporizado sobre el asiento de la válvula. El poco paso significa que una mezcla de vapor/agua fluye a alta velocidad cerca de las superficies de la aguja y el asiento. Es inevitable que haya erosión, produciendo daños y la consiguiente imposibilidad de cerrar.

Las válvulas de purga continua han sido desarrolladas a lo largo de muchos años a partir de válvulas de aguja sencillas, y ahora incorporan una serie de etapas, a veces en forma de tres o cuatro asientos progresivamente más grandes dentro de la válvula, e incluso pueden tener un paso helicoidal. El objetivo es disipar la energía gradualmente en etapas en lugar de una sola vez. 

Este tipo de válvula fue diseñada originalmente para un funcionamiento manual, y estaba equipada con una escala y un puntero unido al mando. En un entorno operativo, se toma una muestra de agua de caldera, se determina los TDS, y se hace el ajuste correspondiente en la posición de la válvula.

Para mantener el ritmo con la tecnología moderna y las exigencias del mercado, algunas de estas válvulas de purga de sales han sido equipadas con actuadores eléctricos o neumáticos. Sin embargo, los problemas fundamentales de paso pequeño, revaporizado y erosión todavía existen, y son inevitable los daños en el asiento de la válvula. A pesar de usar un sistema de control de lazo cerrado, se puede producir una purga excesiva. 

 

Válvulas de purga de caldera Todo/nada (On/off) 

Existe una ventaja de utilizar un dispositivo de control más grande con pasos más grandes, pero sólo abriendo durante un periodo de tiempo. Es evidente, que es necesario que se haga con moderación si los TDS de la caldera se deben mantener dentro de unos valores razonables, y los tamaños más comunes de las válvulas son de DN15 y DN20.

Una disposición típica sería programar el controlador para abrir la válvula a 3000 ppm, por ejemplo, a continuación cerrar la válvula a 3000 – 10% = 2 700 ppm. Esto daría un buen equilibrio entre una válvula de tamaño razonable y un control preciso. 

También es importante el tipo de válvula seleccionada:

• Para calderas pequeñas con una baja tasa de purga y presiones inferiores a 10 bar r, una electroválvula con capacidad adecuada proporcionaría una solución rentable.
• Para calderas grandes con tasas de purga más altas y, desde luego, en calderas con presiones de funcionamiento superiores a 10 bar r, se necesita una válvula más sofisticada para eliminar el revaporizado del asiento de la válvula para evitar daños. 

Las válvulas de este tipo también pueden tener una carrera ajustable para permitir al usuario 

la flexibilidad para seleccionar una velocidad de purga adecuada a la caldera, y cualquier otro 

equipo de recuperación de calor que se esté utilizando. 

 

Circuito cerrado, sistemas electrónicos de control 

Estos sistemas miden la conductividad del agua de caldera, la comparan con un punto de consigna, y abren una válvula de control de purga si el nivel de los TDS es demasiado alto. En el mercado existen una variedad de diferentes tipos que miden la conductividad dentro de la caldera, o en una cámara de muestreo externa que se purga a intervalos regulares para obtener una muestra representativa de agua de caldera. La selección real dependerá de factores como el tipo de caldera, presión de la caldera y cantidad de agua que hay que purgar. 

Estos sistemas están diseñados para medir la conductividad del agua de caldera usando una sonda de conductividad. 

El valor medido se compara con el punto de consigna programado en el controlador por el usuario. Si el valor medido es mayor que el punto de consigna, la válvula de control de purga abrirá hasta que se alcance el punto de consigna. Normalmente, el usuario también puede ajustar la “banda muerta”.

Como se mencionó anteriormente, un aumento en la temperatura del agua producirá un aumento de la conductividad eléctrica. Es evidente que si una caldera está en funcionamiento en un amplio rango de temperatura/presión, por ejemplo, cuando las calderas se hallan en estado de reducción nocturna, o incluso una caldera con una banda de control del quemador amplia, entonces se requiere una compensación, ya que la conductividad es el factor de control.

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