Sistemas de controle automático de nível em caldeiras de vapor

A partir deste artigo, vamos analisar os diferentes sistemas de controle automático de nível em caldeiras de vapor como parte do tratamento de água. O primeiro sistema de controle que detalharemos será o controle de nível tudo/nada nas caldeiras de vapor.

Todos os métodos de detecção de nível descritos até agora podem ser usados para produzir um sinal de tudo/nada para controle de nível. O método mais comum de controle de nível é simplesmente ligar a bomba de alimentação quando um nível baixo é atingido e permitir que ela funcione até que um nível de água mais alto seja atingido dentro da caldeira.

• Com um controle de nível de flutuação, um interruptor magnético incorporando uma histerese ou banda morta deve ser utilizado.
• Com sondas de condutividade, são necessárias duas sondas, (arranque, bomba e paragem da bomba) que fornecerão níveis fixos de comutação.
• Uma sonda capacitiva pode ser utilizada para fornecer níveis de comutação ajustáveis de tudo/nada. 

O O tipo de controle tudo/nada é quase universal em caldeiras. com uma taxa de geração de vapor abaixo de 5000 kg/h, pois esta é a opção mais barata. Pode-se argumentar, no entanto, que este tipo de controle de tudo/nada não é ideal para o controle de caldeiras, já que o fluxo relativamente alto de água "fria" de alimentação quando a bomba está em funcionamento reduz a pressão da caldeira.

Isto faz com que a taxa de queima do queimador varie continuamente quando a bomba é ligada ou desligada. Tomando um exemplo típico, pode ser mostrado por cálculo que mesmo com a água de alimentação a 80°C, a taxa de queima do queimador pode ter que ser 40% mais alta com a bomba de alimentação em funcionamento do que com a bomba de alimentação parada. Esta variação contínua causa:

• Uso de controles do queimador.
• Flutuações de temperatura na caldeira.
• Redução da eficiência.
• Um fluxo de vapor irregular, como mostra o "dentes de serra" num gravador de gráficos, como detalhado na figura abaixo:

Se as cargas de vapor forem elevadas, o caudal variável de vapor tenderá a aumentar a entrada de água com o vapor e conduzirá a uma tendência para que os níveis de água se tornem cada vez mais instáveis, com o perigo associado de uma baixa retenção de água, especialmente em instalações com várias caldeiras. 

No entanto, o fato é que os controles tudo/nada são amplamente utilizados em caldeiras de pequena a média potência e que muitos problemas associados a caldeiras de vapor que operam com grandes oscilações de carga são em parte devidos aos sistemas de controle de nível tudo/nada.

Resumindo os controles de nível tudo/nada, vamos olhar para as vantagens:

• Simples.
• Barato.
• Bom para caldeiras de reserva.

Quanto às desvantagens, são estas:

• Cada caldeira requer a sua própria bomba de alimentação.
• Mais desgaste na bomba de alimentação e no equipamento de controle.
• Pressão e fluxo de vapor variáveis.
• Mais transporte de água da caldeira.
• Aumento da probabilidade de problemas operacionais diários devido a grandes mudanças de carga. 

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