En la actualidad se pone mucho énfasis en el control de las variables involucradas en los procesos operativos de las plantas industriales, desde hace ya buen tiempo se escucha a menudo la frase: “Lo que no se puede medir no se puede controlar; lo que no se puede controlar no se puede gestionar; lo que no se puede gestionar no se puede mejorar.”, atribuida a Peter Drucker, padre del Management. Originalmente este concepto es atribuido a Kelvin, notable físico, considerado uno de los padres de la termodinámica. No vamos a poner en cuestión la autoría del concepto, ya que resaltamos la relevancia de esta idea en el control de los procesos térmicos en las plantas industriales.
Es por ello que resulta importante la medición de los parámetros de funcionamiento de la sala de calderas, específicamente la medición del flujo de vapor, la importancia de esto radica en los siguientes puntos:
- Operación de planta: un medidor de flujo nos puede indicar los momentos de mayor consumo de vapor, también puede usarse para identificar las zonas o partes de planta con mayores consumos de vapor, ello para evaluar mejores prácticas de operación y solucionar problemas de demanda que se puedan presentar.
- Eficiencia energética: se pueden usar los medidores de flujo para monitorear los resultados de los planes de ahorro energético y establecer indicadores energéticos entre las zonas de consumo de vapor.
- Control de procesos: Un medidor de flujo puede indicar si el flujo de vapor suministrado en un proceso es el adecuado y si tiene las variables de presión y temperatura correctas.
- Costos: Al tener el flujo de vapor cuantificado, se puede calcular el costo del vapor, ello permite un mejor control de la operación de planta.
Tipos de medidores de flujo de vapor
Actualmente existen varios tipos de medidores, cada uno tiene sus propias ventajas respecto a los otros y diseñados para aplicaciones específicas, entre ellos tenemos:
- Medidores Vórtex
- Medidores de turbina
- Medidores de área variable
- Medidores de placa orificio
Instrumentación para la instalación de un medidor de flujo
Un medidor de flujo está constituido por dos “partes”, se tiene un “primario” correspondiente a la unidad de tubería, por donde fluye el vapor y la “secundaria” encargada de convertir las señales a una forma aprovechable. Adicionalmente a ello se tiene un tipo de procesador que recibe, procesa y visualiza la información requerida por el usuario. Este procesador también puede recepcionar señales de presión y/o densidad para realizar compensación por densidad. Veamos un esquema típico en la siguiente imagen:
Si la unidad de tubería es de presión diferencial, como un tubo pitot o placa de orificio y se requiere una señal eléctrica, la unidad secundaria será un transmisor DP que convierte la señal de presión a una señal eléctrica. Esta señal se puede transmitir a un procesador que pueda aceptar, contener y procesar estas señales, como en la imagen:
Un transmisor DP típico aplica la presión diferencial producida por el elemento primario a través de un diafragma que está sumergido en un aceite dieléctrico, a cada lado del diafragma hay una placa capacitiva y el movimiento del diafragma crea una variación de capacitancia que se mide por medio de circuitos eléctricos, linealizada y convertida a una señal eléctrica para su transmisión (4 – 20 mA). El movimiento del diafragma es directamente proporcional a la diferencia de presión. Esta señal se puede enviar a un instrumento electrónico diseñado para convertir la señal y proporcionar una lectura del flujo.
Recopilación y análisis de datos
Para la recopilación de datos existen muchos métodos especializados, como los PLCs (Programmable Logic Computer systems), o DCSs (Distributed Control Systems) y SCADAs (Supervisory Control and Data Acquisition systems). La tecnología actual permite visualizar los siguientes datos:
- Caudal.
- Vapor total empleado.
- Presión y temperatura del vapor.
- Presiones y caudales anormales y activación de alarmas remotas.
- Compensación por variaciones de densidad,
- Transmisión a registradores de gráficos.
- Transmisión a sistemas de supervisión de energía.
Algunos son denominados “medidores de energía” ya que, además de lo anterior, pueden calcular y visualizar el uso de potencia (BTU/h o kW) y energía (BTU o kJ). Se pueden emplear unidades visualizadoras en vez de procesadores si las señales de entrada son del tipo que la unidad pueda utilizar directamente, esto es, que las señales de entrada provienen directamente de un transmisor DP o una fuente equivalente como un medidor Vortex. La unidad proporciona una visualización local de las lecturas de los elementos primarios, además de poder retransmitir los datos a un punto central.
Factores a tomar en cuenta al momento de seleccionar un medidor de flujo de vapor
Son muchos los factores de selección que existen para la selección, entre ellos tenemos las características del instrumento, mantenimiento, costo y otros.
- Características: Precisión, rango, repetibilidad, pérdida de carga.
- Mantenimiento: Fiabilidad, facilidad de mantenimiento, necesidades de calibración.
- Costo: costo del medidor, costo de instrumentación asociada, costo de instalación.
- Otros: Posibilidad de transmisión de datos, compensación de densidad.
Conclusión
La medición del flujo de vapor representa una oportunidad de obtención de información útil sobre el rendimiento del sistema de vapor, con ello los usuarios pueden obtener data confiable para optimizar el sistema de vapor, pudiendo obtenerse importantes ahorros económicos.
Nander Acosta Oyarce
Ingeniero de Proyectos
TERMODINAMICA S.A.
Correo electrónico: nacosta@termodinamica.com.pe
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