Sistemas de control de nivel automáticos en calderas de vapor

A partir de este artículo, veremos los diferentes sistemas de control de nivel automáticos en calderas de vapor, como parte del tratamiento de agua. El primer sistema de control que detallaremos será el control de nivel todo/nada en calderas de vapor.

Todos los métodos de detección de nivel descritos hasta ahora se pueden utilizar para producir una señal todo/nada para el control de nivel. El método más común de control de nivel es simplemente para poner en marcha la bomba de alimentación cuando se alcanza un nivel bajo y permitir que esté en marcha hasta que se alcanza un nivel de agua más alto dentro de la caldera.

Con un control de nivel de flotador, se utilizará un interruptor magnético que incorpora una histéresis o banda muerta.
Con las sondas de conductividad, se necesitan dos sondas, (arranque, bomba y paro bomba) que proporcionaran niveles fijos de conmutación.
Una sonda capacitiva se puede utilizar para proporcionar nivele de conmutación todo/nada ajustables.

El tipo de control todo/nada es casi universal en las calderas con una tasa de generación de vapor por debajo de los 5000 kg/h, ya que es la opción menos costosa. Se puede argumentar, sin embargo, que este tipo de control todo/nada no es ideal para el control de la caldera, ya que el caudal relativamente alto de agua de alimentación “fría” cuando la bomba está en marcha reduce la presión de la caldera.

Esto hace que varíe de forma continua el régimen de fuego del quemador cuando la bomba se pone en marcha o se para. Tomando un ejemplo típico, se puede demostrar mediante cálculos que incluso con el agua de alimentación a 80°C, el régimen de fuego del quemador puede tener que ser un 40% más alto con la bomba de alimentación en marcha que con la bomba de alimentación parada. Esta variación continua ocasiona:

Desgaste de los controles de los quemadores.
Fluctuaciones de temperatura en la caldera.
Reducción de la eficiencia.
Un caudal de vapor irregular como muestran los ‘dientes de sierra’ en un registrador de gráficos, tal y como se detalla en la siguiente figura:

Si las cargas de vapor son altas, el caudal variable de vapor tenderá a aumentar los arrastres de agua con el vapor, y hará que se produzca una tendencia a que los niveles de agua sean cada vez más inestables con el peligro asociado de bloqueo por nivel bajo de agua, especialmente en instalaciones con varias calderas.

Sin embargo, el hecho es que los controles todo/nada son ampliamente muy utilizado en calderas con régimen pequeño a mediano, y que muchos problemas asociados con las calderas de vapor que operan con grandes oscilaciones de carga se deben en parte a sistemas de control de nivel todo/nada.

Haciendo un resumen de los controles de nivel todo/nada, veamos las ventajas:

Sencillos.
Baratos.
Buenos para calderas en espera.

En cuanto a los inconvenientes, estos son:

Cada caldera requiere su propia bomba de alimentación.
Más desgaste de la bomba de alimentación y el equipo de control.
Presión y caudal de vapor variable.
Más arrastres de agua de la caldera.
Mayor probabilidad de tener problemas operativos diarios por grandes cambios de carga.

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