Regulación de los sistemas de una caldera de una central térmica de vapor
Resumen
El proyecto se ha realizado en EMPRESARIOS AGRUPADOS, S.A., donde se
desarrollan actividades de ingeniería en las áreas de energía, espacio y defensa, y que compite con
las empresas líderes en el sector a nivel internacional.
El proyecto se centra en el diseño y desarrollo de la regulación de los diferentes procesos que
tienen lugar en una caldera de vapor, como son: la combustión, la alimentación de agua, el
acondicionamiento de vapor,... Para ello se lleva a cabo el estudio de los siguientes sistemas:
Sistema de Agua-Vapor, Sistema de Aire Secundario y Gases, Aire Primario y Pulverizadores, y el
Sistema de Quemadores. Así, contemplamos en el proyecto la descripción y desarrollo de la
regulación de los principales procesos de una caldera, e incluimos para ello:
Desarrollo de los lazos de regulación de los diferentes sistemas de la caldera,
indicándose las medidas y los elementos de regulación, como compuertas, válvulas,...
utilizados.
Realización de los gráficos de interfaz entre operador y proceso para las estaciones de operación
computerizadas, desde las cuales se realiza el mando y la supervisión de la
caldera.
Definición del sistema de control a implementar.
En el proyecto se abarcan todas las áreas que afectan al control de los sistemas mencionados, desde
el campo hasta la estación de control desde la que se controla la planta. De esta forma conseguimos
obtener una visión global de la actividad que realiza el Departamento de Instrumentación y Control
de una empresa de ingeniería cuando se encarga de un proyecto
concreto. En un proyecto de estas características podemos distinguir diferentes tipos de controles,
siendo únicamente objeto de estudio de este proyecto el control analógico; siendo éste el que se
ejerce sobre aquellos elementos que habrán de adoptar un valor concreto dentro de un rango
posible de valores, y que viene definido en la mayoría de los casos por la precisión del elemento.
Podríamos decir coloquialmente que se habla de infinitos valores. El control analógico es
simplemente la regulación de unas magnitudes, de las que interesa su valor ya que caracterizan a
una cantidad o la posición de un órgano. Para ello se definen unos lazos de regulación de modo
que se puede actuar sobre aquellas magnitudes que deseamos controlar para poder operar la
planta. Esto se consigue mediante reguladores automáticos, que se encargan de detectar el valor
de una cantidad o el estado de una variable y que funcionan de modo que hace nulo o limita la
diferencia de esta magnitud con respecto a un valor de referencia escogido (punto de consigna) o
da a esta diferencia o error una variación según una determinada ley.
Se emplea la regulación para el control de los niveles en tanques y depósitos, para el
control de los caudales que circulan por las líneas (ya sean líneas principales o auxiliares), así
como para mantener una determinada presión o una temperatura en un punto concreto del
sistema. Hay que destacar la complejidad de la regulación de los distintos lazos y su
trascendental importancia para poder ejercer el control sobre el proceso de generación de
electricidad.
Accionamientos típicos controlados de esta forma son: válvulas de regulación y
compuertas de regulación o dampers, que pueden adoptar los estados abierto, cerrado y todos los
intermedios. Se generará una orden hasta el elemento en cuestión a partir de la señal de demanda
de apertura/cierre que llega a través de un PLC o un SCD (Sistema de Control Distribuido).
En la actualidad la tendencia es huir de las grandes consolas con multitud de botones,
indicadores y pulsadores, para llegar a una nueva filosofía en el control de las plantas de
generación de energía eléctrica basado en la simplificación de los controles mediante el trabajo
en "workstations". Es por ello que el diseño del interfaz hombre-máquina es también uno de los
puntos fundamentales en el proyecto y para ello se han empleado los más modernos criterios de
usabilidad, que básicamente podríamos definir como la ergonomía aplicada a los diseños de pantallas o "displays'', de gran utilidad para aplicaciones de software y para la monitorización de
procesos que se esté interesados en controlar, como ocurre en el caso que nos ocupa.
Acabamos de mencionar los puntos fundamentales que han sido objeto de estudio de este
proyecto, pero sin embargo, son muchos los temas complementarios que surgen al abordar un
proyecto de estas características. Así podríamos hablar de la simbología adoptada, de los
sistemas de identificación de equipos, componentes e instrumentos, de las herramientas
informáticas empleadas en su realización y, en definitiva, los criterios seguidos en el diseño de
procesos, planos y displays y que son la base del trabajo realizado.
La simbología del proyecto es clave para facilitar la compresión y el seguimiento de las
especificaciones y de los diagramas, y cobra especial importancia en estos proyectos donde
existen multitud de instrumentos, equipos, líneas y tuberías, elementos para el diseño de los
circuitos de regulación. En su definición nos basamos en la norma ISA (lnstrument Society of
América), aplicando sus criterios para llegar al final a la definición de un sistema de
identificación apropiado para las necesidades del proyecto.
Otro aspecto importante son las herramientas informáticas empleadas en la realización del
proyecto. Es importante destacar que hoy en día el manejo de una aplicación puede suponer una
ventaja competitiva a la hora de competir contra otras empresas del sector por un proyecto que
salga a concurso. En el momento de elegir un software debemos tener en cuenta una serie de
características principales que debe poseer para ser empleado en proyectos, como son la sencillez
y la facilidad de manejo, su versatilidad y su grado de inteligencia. Esto es clave ya que permite
sacarle mayor rentabilidad a las aplicaciones de cara al ahorro de costes, la calidad y el plazo,
puntos clave de cualquier proyecto de ingeniería.