Generación Eléctrica

El amoniaco vaporizado se usa en sistemas de reducción catalítica y no catalítica para control de emisiones. Se inyecta amoniaco en el flujo de gas de chimenea y actúa como agente reductor. También se usa para mejorar la eficiencia del precipitador para control de partículas. El amoniaco puro se almacena en un tanque a presión entre 25 a 30 psig. Los requerimientos de almacenaje para amoniaco acuoso son de tras a cuatro veces las del amoniaco puro. Reto La liberación accidental a la atmósfera de vapor de amoniaco puro puede ser peligrosa, por lo que pueden requerirse medidas de seguridad y ambientales que afecten al controlador de nivel seleccionado.

Cuando el nivel del pozo condensador alcanza el punto alto, una válvula de descarga se abre para drenar el exceso de condensado del pozo a un tanque de almacenaje de condensado. Cuando una perdida de condensado del ciclo de turbina se refleja en un nivel bajo en el pozo, una válvula de compensación se abre en el tanque de almacenamiento para suministrar agua de compensación al pozo condensador. Reto El apropiado funcionamiento del controlado de nivel de líquido en el tanque de almacenamiento de condensado asegura el suministro apropiado de agua de compensación.

Los encendedores de llama de calderas en plantas alimentadas por carbón emplean gas natural, gasoil o fueloil atomizados. En plantas de ciclo combinado, las turbinas de gas emplean frecuentemente gas natural o fueloil como elementos de ignición. Las turbinas de gas de mayor tamaño son diseñadas para operar en forma alterna o simultánea con gas natural y/o fueloil. En plantas de combustible dual, un ‘tanque para arranques falsos’ se emplea para almacenar temporalmente el combustible líquido después de un intento fallido de arrancar la turbina. Reto Los aceite crudos con puntos de destello bajos representan un mayor riesgo de fuego y requieren sistemas de protección contra fuego más extensivos. Los interruptores y transmisores deben contar con certificación de seguridad.

Los calentadores de agua de alimentación usan vapor de extracción de la turbina para elevar la temperatura del agua destinada a la caldera. El agua pasa primero por calentadores de baja presión y al deaireador donde se elimina el oxigeno de exceso. El agua de alimentación pasa luego a los calentadores de alta presión donde se calienta y se presuriza más. Dos lazos de control de nivel separados dirigen calentador de agua de alimentación de acuerdo a los estándares ASME. Reto El nivel en el calentador de agua se controla para (1) prevenir que el nivel se eleve hasta la línea de extracción; (2) mantener las superficies de tubo en la zona de condensación llenos; y (3) mantener el drene de refrigerante lleno. La instrumentación de nivel debe soportar temperaturas y presiones de moderadas a altas y condiciones de turbulencia.

El deaireador es un calentador de agua de cara abierta que elimina gases no condensables del agua de alimentación. Además del pozo condensador, el tanque de almacenamiento del deaireador es la reserva restante en el ciclo de turbina. Colocado debajo del deaireador y antes de las bombas de alimentación de caldera, el tanque de almacenaje de deaireador sirve como un tanque de oleada para la alimentación de agua del calentador. El nivel del tanque es regularmente controlado por una válvula de control en la línea de alimentación de condensado al deaireador. Reto Las fluctuaciones de presión son extensivas en el tanque de almacenaje del deaireador y esto resulta en intermitencias. Los controladores de nivel deben lidiar con las fluctuaciones en temperatura y presión del tanque.

Heat Recovery Steam Generator (HRSG) from cracked gases for additional steam and power generation Challenges Improving heat rate efficiency through feedwater heater level control Utilities steam and condensate recovery system Optimizing makeup water treatment, energy management, steam generation cycle, condensate and waste heat recovery

La torre de enfriamiento hiperbólica que libera nubes de vapor de agua es la imagen icónica de una planta generadora de electricidad por energía nuclear. El agua caliente del condensador se bombea a la torre de enfriamiento de tiro natural, se distribuye para eliminar el calor residual a la atmósfera ambiental a través de la evaporación y se recoge en un sumidero antes de ser reciclado de vuelta al condensador Desafío La estructura de entrada a las torres de enfriamiento típicamente consiste de un pozo húmedo vertical y requiere detección de nivel y control de bombas. Los controles de nivel en el sumidero mantienen el nivel mediante la adición de agua de reposición y con frecuencia se configuran con alarmas de nivel alto y bajo.

Colocadas junto a líneas de vapor súper calientes, las piernas de goteo de condensado colectan partículas de humedad y drenan el condensado acumulado. Empleadas como medida preventiva contra inducción de agua a turbina, las piernas de goteo pueden colocarse a lo largo de líneas principales de vapor, calentadores fríos y calientes y líneas de extracción de vapor. Cuando un interruptor de nivel censa el nivel superior en una pierna de goteo, abre una válvula de descarga para retirar el condensado acumulado. Reto Si las partículas de humedad escapan a los sistemas de recolección de condensado y entran a la turbina, puede resultar en un daño significativo. Los controladores de nivel usados en piernas de goteo de condensado deben lidiar con las altas presiones y temperaturas asociadas con estos dispositivos.

El vapor entra al condensador donde se enfría y se condensa en agua antes de ser enviado al calentador de agua de alimentación de baja presión. El pozo de condensador sirve como reserva de agua para el ciclo de turbina. Cuando el nivel del pozo alcanza su punto bajo, una válvula se abre para suministrar agua de compensación al ciclo. Cuando el nivel del pozo alcanza el punto alto del rango de nivel, una válvula de descarga se abre para mover el condensado del pozo a un tanque de almacenamiento de condensado. Reto La perdida de agua en el ciclo de turbina debido a fuga, venteo de vapor u otros usos se gasta el agua de compensación. El control de nivel en el pozo asegura que una cantidad adecuada de agua de compensación se suministre al ciclo o se desvíe al almacenaje.

Las torres de enfriamiento de sistema abierto rechazan calor residual del ciclo de vapor exponiendo el agua de enfriamiento directamente a la atmosfera. La mayoría del calor eliminado se somete a evaporación y el resto del agua enfriada cae al recipiente de recolección. Las aplicaciones de control de nivel incluyen un interruptor de alto nivel para evitar condiciones de derrame en el recipiente de la torre de enfriamiento. En un sistema de enfriamiento de una sola vez, la estructura de consumo de agua es a menudo una bomba de fosa húmeda vertical que requiere censado de nivel alto y bajo y posible control de bomba. Reto La entrada de agua y los niveles en el recipiente de la torre de enfriamiento requieren censado y control de nivel. En climas fríos, un interruptor de nivel puede funcionar en equipo con un calentador resistivo para proteger agua fija en el recipiente de la torre de enfriamiento contra el congelamiento.

Los rehervidores, o vaporizadores, son intercambiadores de calor que proporcionan calor al fondo de una torre de destilación. Hierven el líquido del fondo de las torres para generar vapores que se devuelven a la torre para conducir el proceso de separación por destilación. El rehervidor puede vaporizar parcial o completamente la corriente que recibe desde la parte inferior de la torre. Reto El exceso de líquidos del rehervidor (fondo o purga) desborda un deflector donde el nivel se controla por medio de un controlador de nivel. Si el nivel de rehervidor es demasiado bajo, afectará la tasa máxima de flujo de producto de fondo que se puede extraer. Un nivel de rehervidor inexacto también puede degradar el control de la composición para configuraciones de control de balance de materiales.

El agua de servicio se utiliza para servicios generales de planta que incluyen agua de sello de bomba e instrumentos, agua para incendios, desmineralización, enfriamiento y suministro de agua de reposición. Los tanques de almacenamiento con capacidad para guardar desde tres días a una semana de operación permiten continuar las operaciones de la planta en caso de que se interrumpa el suministro de agua a la planta. Los colectores y los tanques de almacenamiento son típicamente tanques de acero verticales de techo fijo. Reto Los dispositivos de medición de nivel y detección de flujo son cruciales para la gestión efectiva de las fuentes de agua. Los rangos de medición típicos son entre 7 y 15 metros.

Las torres de destilación a gran escala utilizan un sistema de reflujo para lograr una separación de producto más completa. El reflujo es la porción del producto líquido superior condensado de una torre que se recicla hacia la parte superior de la torre donde fluye hacia abajo para proporcionar enfriamiento y condensación de los vapores ascendentes. Reto El tambor de reflujo, o acumulador, sirve como un punto de distribución para el reflujo y el destilado. El líquido condensado sale del tambor de reflujo gracias a un controlador de nivel. El control del nivel en el tambor es crítico para garantizar que la cantidad adecuada de reflujo regrese a la torre de destilación. Una indicación deficiente del nivel de líquido puede causar costosos problemas operativos y la degradación del producto.

Situado en el tren de precalentamiento de la columna de destilación, un sistema de tambor de predestello separa los vapores generados por el precalentamiento antes de entrar en el calentador o la columna principal. Esto evita un exceso fr calentamiento en el calentador o caídas de presión y reduce la carga de vapor de la columna para evitar la inundación de bandejas en la columna. Reto Los tambores de predestello crean una cantidad moderada de espuma que puede afectar la precisión de medición de los niveles de líquido y disminuir la producción de destilado en la columna atmosférica. Un nivel demasiado bajo de en el tambor causará cavitación en las bombas de crudo evaporado. Un nivel demasiado alto provocará un arrastre de líquido a la columna de destilación

El tambor de vapor es la interfaz principal entre el agua y el vapor. En una planta de carbón, el agua de alimentación de la caldera pasa a través del economizador y al tambor donde el vapor se separa del agua de alimentación y se extrae hacia supercalentador. En las operaciones de ciclo combinado, un generador de vapor de recuperación de calor (HRSG) cumple la misma función que una caldera. Es un intercambiador de calor de gases de combustión a agua que extrae la energía de los gases de escape de una turbina a gas y la utiliza para crear vapor para alimentar al generador de vapor. Los tambores HRSG pueden ser variedades de alta o baja presión. Reto Es necesario mantener un nivel de líquido constante en la parte superior del tambor para proporcionar la calidad de vapor adecuada. La instrumentación debe soportar altas temperaturas y presiones.

La concentración de sólidos indeseables en agua de caldera puede reducirse con el uso continúo de purgas o sistemas de depuración. Un tanque de depuración recibe purga continúa desde el tambor de vapor y flujos de temperaturas y presiones variables del generador de vapor. Un tanque de depuración puede también funcionar como un drene de alimentación por gravedad del generador de vapor cuando el generador se drene para mantenimiento. Reto Las prácticas adecuadas de depuración de caldera pueden reducir mucho los costos y necesidades del tratamiento de agua de caldera. Las mezclas combustibles dejadas en la caldera debido a purgas inapropiadas, sin embargo, causan explosiones catastróficas. Un control apropiado de nivel de tanque es esencial para asegurar un sistema de depuración de caldera seguro y efectivo.

El agua altamente purificada es esencial en el procesamiento de productos altamente purificados y de grado Premium en las industrias química, farmacéutica, de bebidas, cosméticos y electrónicos. La deionización (DI) se usa frecuentemente para eliminar minerales del agua circulando el agua a través de dos fondos separados de ion – cation y anion – seguido de saturación de fondo mezclado. Reto Las múltiples unidades de fondo DI tienen pares de tanques donde un eliminador de gas CO2 opcional puede colocarse entre ellos. Las unidades DI de fondo único incorporan los intercambiadores cation y anion mezclados en un mismo tanque. Además de monitorear agua de alimentación, un controlador de nivel en el tanque mezclador operará la bomba de transferencia para enviar el agua purificada al almacenaje.

Debido a que las calderas de alta presión modernas evaporan varios millones de libras de agua cada hora de trabajo, la pureza del agua de alimentación que circula dentro de la caldera es esencial. El tratamiento químico reduce materiales formadores de sarro y contenido de oxigeno corrosivo. Un evaporador de agua de alimentación puede usarse como método alternativo a químicos eliminando impurezas al evaporar agua cruda con vapor de extracción. Muy a menudo, la pureza del agua de alimentación se logra con tratamiento químico. Reto Debido a que los químicos de soporte para tratamiento de agua pueden incluir cáustica, hipo-cloruro de sodio, acido sulfúrico u otros aditivos, los requerimientos individuales de químicos y de almacenaje dictarán el instrumento de nivel seleccionado.

Un tanque de destello sirve como un sistema de recopilación para una variedad de líneas de drenado de condesado. Los tanques de destello reciben condensado a alta presión que es luego expuesto a una fuente de vapor de baja presión. Cuando esto ocurre, un cierto porcentaje de condensado «destella» a vapor en la menor presión. Este vapor puede ser «reciclado» en otros dispositivos de transferencia de calor de vapor de baja presión. Más pequeños en tamaño que los tanques de destello tradicionales, los separadores de destello usan acción ciclónica para separa instantáneamente el vapor del condensado. Reto La medición de nivel es necesaria para controlar el nivel en el tanque de destello. Los retos son las presiones y temperaturas elevadas.

El compresor de una turbina de gas ingiere una gran cantidad de aire que contiene paartículas de materia, aerosoles de hidrocarburos y otros compuestos orgánicos y gases. Aunque las partículas más grandes son filtradas, los otros compuestos se depositan en las aspas del compresor. El lavado del compresor elimina estos depósitos y restablece el perfil aerodinámico y eficiencia del compresor. También se usa para limpiar generadores y otros componentes de maquinaria y equipos, el lavado con agua se deshecha periódicamente como agua residual. Reto El lavado con agua se recoge en un tanque de recolección dedicado donde se monitorean los niveles y tienen capacidades típicas entre de 200 a 400 litros.

El vapor generado en el calentador de recuperación se usa para operar muchas partes de un molino. La concentración de licor y el secado de papel son lo mayores consumidores de vapor, seguidos por la digestión, blanqueado y vaporización de astilla (el vapor también opera un sistema de co-generación de turbina si el molino lo tiene equipado). Un sistema de condensado de vapor en la sección de secado de la maquina de papel colecta agua para reuso en el molino. Reto El condensado de vapor de los tambores de secado entra hasta en media docena de tanques receptores del sistema de retorno de condensado. Los controladores de nivel es estos tanques aseguran que el agua regrese al molino para reuso, se desvíe al almacenaje o se descargue a la alcantarilla. Cuando el controlador censa el nivel superior en el tanque actuará una válvula de descarga para remover el condensado acumulado.