Sistemas de control modulante en calderas de vapor

En los sistemas de control modulante en calderas de vapor, la bomba de alimentación está en marcha de forma continua y una válvula automática (entre la bomba de alimentación y la caldera) controla el caudal de agua de alimentación de acuerdo con la demanda de vapor.

Cuando funciona correctamente, el control modulante puede suavizar enormemente el gráfico de caudal de vapor y garantizar una mayor estabilidad del nivel de agua en el interior de la caldera.

Para el control del nivel modulante se pueden usar los siguientes métodos para detectar el nivel de agua:

• Flotadores con una señal de salida continua.
• Sondas capacitivas.
• Transmisores de presión diferencial. 

Para proteger la bomba de alimentación del recalentamiento cuando se bombea contra una válvula modulante cerrada, se proporciona una línea de recirculación para garantizar un caudal mínimo a través de la bomba.

Esta recirculación se puede controlar con una válvula o una placa de orificio. La cantidad de agua que debe recircular no es grande y siempre se puede consultar con el fabricante de la bomba. Como indicador, el tamaño del orificio suele estar entre los 5 mm y 7 mm para una caldera normal. 

 

Control de nivel modulante por variación de la velocidad de la bomba de agua de alimentación de caldera

En este tipo de sistema, una señal modulante representando el nivel de agua en la caldera (por ejemplo, de una sonda capacitiva) se envía a un controlador de frecuencia eléctrica. Este controlador a su vez hace variar la frecuencia de la tensión de CA al motor de la bomba de agua de alimentación de caldera, y por lo tanto hace variar su velocidad.

• Si una gran cantidad de agua es necesaria, la bomba funciona a alta velocidad.
• Si se requiere menos agua, la velocidad de la bomba se reduce. 

De esta manera se modula la velocidad de la bomba para el caudal de agua de alimentación coincida con la demanda de agua de alimentación de la caldera.

Hay dos formas en las que se aplica la tecnología de velocidad variable en un motor:

• Con recirculación: Cuando se satisface la demanda y la velocidad del motor se reduce al mínimo, aún sigue siendo necesario algo de recirculación de agua de alimentación al tanque de alimentación para evitar el recalentamiento de la bomba, tal y como se muestra en la siguiente figura.
• Sin recirculación: En este caso, el controlador del motor para la bomba de alimentación de caldera con cargas muy bajas, por lo que la recirculación no es necesaria. 

Dos factores importantes relacionados con puesta en marcha y parada de una bomba son: 

• La bomba no se debe poner en marcha y parar en un período de tiempo determinado mayor al recomendado por el fabricante.
• Al poner en marcha, el controlador de frecuencia debe comenzar la rampa con una velocidad baja, para minimizar el desgaste de la bomba.

La mayor ventaja de las unidades de velocidad variable es que a medida que la velocidad de la bomba varía, también lo hace su consumo de energía, y, por supuesto, la reducción del consumo de energía significa una reducción de costes de funcionamiento.

Sin embargo, el ahorro en el coste por el uso de variadores de velocidad debe estar relacionado con el costo más alto del equipo de control. Normalmente sólo es viable para calderas grandes con amplias variaciones en la carga o que operan de una manera de avance/retardo. 

En resumen, estas son las ventajas del sistema de control de nivel modulante en calderas de vapor:

• Presión de vapor constante y caudal dentro de la capacidad térmica de la caldera.
• Funcionamiento más eficiente del quemador.
• Menos estrés térmico en el cuerpo de la caldera.
• Menos arrastres del agua de caldera.
• Se puede usar una estación central de bomba de alimentación. 
• Menos desgaste de la bomba de alimentación y del quemador. 

En cuanto a los inconvenientes, el sistema modulante:

• Más caro.
• La bomba de alimentación debe estar en funcionamiento continuo. Menos adecuado para funcionamiento en ‘stand-by’.
• Posiblemente un mayor consumo de electricidad.

Ya que te interesa saber más acerca de los sistemas de control modulante en calderas de vapor, te invitamos a leer más acerca de los cambios de nivel atribuibles a la circulación de calderas de vapor y cómo determinar los niveles de agua en calderas de vapor, así como también a suscribirte al newsletter especializado en sistemas de vapor industrial, un recurso que te servirá para recibir más contenido sobre las nuevas tendencias del vapor.