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Aug 04, 2023

Uso de caudalímetros para mejorar la eficiencia de la caldera

Los caudalímetros térmicos funcionan bien porque la relación óptima entre combustible y aire para una combustión eficiente en las calderas se calcula en base a la masa, no al volumen. Esta característica apareció originalmente en junio.

Los caudalímetros térmicos funcionan bien porque la relación óptima entre combustible y aire para una combustión eficiente en las calderas se calcula en base a la masa, no al volumen. Esta característica apareció originalmente en la edición de junio de 2022 de la revista InTech.

Conozca sus opciones al seleccionar la tecnología de caudalímetro adecuada para medir gas natural, agua y vapor en la generación de energía. En muchas plantas químicas, la electricidad que utiliza la planta se deriva de una planta de energía de gas natural o de una planta de cogeneración que quema corrientes de gas residual. En las grandes calderas (Figura 1), las centrales eléctricas combinan aire y combustible (gas natural, gas residual, petróleo o carbón) para la combustión, lo que genera calor. El calor hierve el agua, creando vapor. El vapor pasa a través de una turbina, lo que hace que la turbina gire y genere electricidad.

La generación de energía requiere entrada de aire y combustible para la combustión. Los ingenieros deben medir con precisión la proporción de aire y gas para una combustión eficiente en las calderas. Demasiada gasolina es un desperdicio, peligroso y costoso; muy poco crea una llama insuficiente para hervir el agua de manera eficiente.Medidores de orificio y turbina: Tradicionalmente, el monitoreo del gas combustible hacia las unidades de caldera se logra con un medidor de orificio o turbina. Sin embargo, estos no son los mejores dispositivos de medición para esta aplicación porque están sujetos a fallas y requieren un mantenimiento especializado frecuente para proporcionar una medición precisa y confiable. Las condiciones restringidas de las tuberías también pueden causar dolores de cabeza a los ingenieros. Por ejemplo, un medidor de orificio requiere de 10 a 50 diámetros de tubería aguas arriba para eliminar el efecto de las perturbaciones del flujo. Debido a que es difícil encontrar tramos largos de tubería recta, la mayoría de los sistemas de medición de flujo se ven afectados negativamente por los diferentes perfiles de flujo dentro de la tubería. El mayor motivo de preocupación es que los medidores de orificio y turbina miden el flujo volumétrico. Se requieren sensores adicionales de presión, temperatura y presión diferencial, así como una computadora de flujo, para calcular o inferir el flujo másico (Figura 2). Esto no sólo degrada la precisión de la medición del flujo, sino que los costos de instalación y mantenimiento con este tipo de medición compensada aumentan el costo de propiedad.

El agua también es una energía de flujo costosa y un recurso limitado. En aplicaciones de calderas, es importante medir con precisión el flujo de agua de alimentación de entrada a la caldera, porque los usuarios necesitan medir la eficiencia con la que la caldera convierte esta agua de alimentación en vapor (Figura 1).Caudalímetros ultrasónicos de pinza: Aunque los usuarios pueden medir el agua de entrada con un caudalímetro volumétrico de vórtice, los caudalímetros ultrasónicos de abrazadera son ideales para aplicaciones de flujo de agua debido a su facilidad de uso y flexibilidad de aplicación. Logran una alta precisión en caudales altos y bajos, ahorran tiempo sin cortar tuberías ni detener el proceso y no se ven afectados por el ruido externo. Los avances en la tecnología ultrasónica ahora cuentan con software y aplicaciones integrados que facilitan la instalación del medidor y brindan una señal visual de que se ha realizado correctamente.

El vapor de la caldera se debe medir con precisión para determinar si la caldera está produciendo la cantidad esperada de vapor o si necesita ajustarse para aumentar la eficiencia (Figura 1). Tradicionalmente, el flujo de vapor se ha medido con un dispositivo de presión diferencial, típicamente una placa de orificio. Sin embargo, dichos dispositivos son inherentemente mediciones de flujo volumétrico. Los cambios de presión y temperatura cambiarán el caudal másico del vapor. Incluso un “pequeño” cambio del 10 por ciento en la presión del vapor dará como resultado un error del 10 por ciento en el flujo másico no compensado. Esto significa que, en una instalación típica de medición de presión diferencial, el caudal volumétrico debe compensarse midiendo la temperatura y la presión. Estas tres mediciones (ΔP, T y P) se integran con una computadora de flujo para calcular el flujo másico. Inserción de caudalímetros de vórtice multivariables. Los caudalímetros de vórtice multivariable de inserción miden con mayor precisión la producción de vapor de las calderas. Un caudalímetro de vórtice de inserción con una conexión de proceso mide el caudal másico, la temperatura, la presión, el caudal volumétrico y la densidad del fluido simultáneamente. La densidad del vapor saturado varía con la temperatura o la presión, mientras que el vapor sobrecalentado varía con la temperatura y la presión, por lo que los medidores de flujo de vórtice multivariables garantizan que los cálculos de densidad del medidor de flujo sean correctos y, por lo tanto, las mediciones del flujo másico de vapor sean correctas. Esta característica apareció originalmente en junio de 2022 Número de la revista InTech.

Scott A. Rouse es vicepresidente de gestión de productos de Sierra Instruments.

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