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Uno de los objetivos principales del funcionamiento de una planta de calderas consiste en garantizar que el sistema sea capaz de mantener la presión del vapor (o la temperatura en un sistema de agua caliente) con cualquier demanda de carga a la que sea sometido. Al mismo tiempo, debe satisfacerse esta necesidad de la forma más eficiente y asequible que sea posible.
En una planta de varias calderas, esto puede lograrse a través de la implementación de un sistema de gestión de la carga en función de la demanda, cuyo objetivo consiste en distribuir la demanda de vapor de forma optimizada y ajustar el rendimiento de la planta y los requisitos de trabajo. De esta forma se asegura que las calderas se enciendan solo cuando es necesario y se reducen los costes de funcionamiento. Como alternativa, la gestión de la carga en función de la demanda permite asignar a cada caldera el mismo tiempo de funcionamiento.
El módulo de Eurotherm para la gestión de la carga en función de la demanda ofrece una amplia gama de funciones, algunas de las cuales describimos a continuación.
El esquema de reparto de la demanda permite que cada caldera funcione con un servicio de modulación o de carga base para alcanzar la distribución óptima de la carga entre las calderas que ofrezca el coste general más reducido.
El funcionamiento de carga base permite que el operario decida la implementación. En este modo, la demanda total se reparte entre las calderas de forma proporcional a los valores de carga base definidos por el operario. Por otro lado, el modo de funcionamiento modulado asigna automáticamente la carga sin necesidad de que intervenga el operario. La demanda total, menos la satisfecha por las calderas de carga base, se reparte entre las calderas de modulación de forma proporcional a sus capacidades. La flexibilidad del módulo de control permite aplicar una combinación de modos de forma dinámica en la planta de calderas.
El esquema de reparto de la demanda permite que cada caldera funcione con un servicio de modulación o de carga base para alcanzar la distribución óptima de la carga entre las calderas que ofrezca el coste general más reducido.
Otra decisión importante tiene que ver con la metodología de reparto de la demanda, que puede ser en serie o en paralelo en función de las necesidades de la planta. El módulo de control de Eurotherm admite ambas configuraciones.
En paralelo, las calderas disponibles se reparten la demanda total de forma simultánea adoptando una tasa de encendido idéntica para satisfacer la carga. Al incrementarse la carga, la tasa de encendido de todas las calderas de modulación se incrementa hasta que la carga exige una caldera adicional. En este momento, la tasa de encendido de las calderas activas se reduce para compensar la tasa de encendido de la caldera que acaba de arrancar. La Figura 1 explica el proceso para responder al incremento de la carga.
La modulación en paralelo se implementa generalmente para calderas de vapor. Ofrece el control más efecitvo cuando están presentes cargas de proceso relativamente estables. Como el sistema modula la planta de calderas para ajustar la presión común al punto de referencia requerido, el controlador responde de manera más fluida a las cambiantes condiciones de carga. (Figura 1 Reparto de la demanda en paralelo)
El reparto de la demanda en serie normalmente asigna la carga obligando a modular una caldera cada vez con el fin de satisfacer la demanda, y resulta más eficiente cuando se utiliza con el módulo de control programado de demanda de automatización de procesos de Eurotherm. Al incrementarse la carga, la tasa de encendido de la caldera de modulación se incrementa hasta que la carga exige una caldera adicional. En este momento, se arranca una nueva caldera, que se convierte en la caldera de modulación. Las otras calderas activas pasan a su tasa de encendido óptimo. La Figura 2 explica el proceso para responder al incremento de la carga.
La modulación en serie se implementa generalmente en sistemas de agua caliente o para cargas de vapor con fluctuaciones. Este modo permite a cada caldera responder más rápido a las condiciones de la planta, ya que la presión de la caldera se ajusta al punto de referencia requerido. (Figura 2 Reparto de la demanda en serie)
Las calderas que siempre se eligen para funcionar se llaman calderas primarias. Todas las demás calderas son calderas secundarias, que están dispuestas de tal forma que una caldera con mayor prioridad arrancará siempre antes que una con una prioridad inferior. Así, la caldera más eficiente siempre arranca primero y la menos eficiente siempre se detiene antes.
Esta prestación se obtiene manteniendo las calderas disponibles en modo de reserva en caliente hasta que sea necesario encenderlas, lo que se consigue encendiendo intermitentemente las calderas que no se utilizan para mantener la presión deseada utilizando unos umbrales superior e inferior o recirculando agua de retorno a través de las calderas para mantenerlas calientes. La principal ventaja de los bancos de calderas consiste en que actúan a modo de sistema de arranque en caliente que mejora la respuesta de la planta ante repentinos cambios de carga.
Una nueva mejora de la interfaz hombre-máquina se logra mediante el temporizador de 8 días que se ilustra en la Tabla 1. Los bancos de calderas se configuran según los umbrales de presión diaria superior e inferior con el programa adicional «Hoy», definido por el usuario, que puede cargarse cuando sea necesario. Es posible preconfigurar y almacenar hasta cuatro ajustes de sesión opcionales en el ordenador de control.
Para satisfacer las demandas de la planta y ahorrar combustible, es posible automatizar la asignación de calderas mediante una selección de programación multisecuencia. Así, puede programarse el funcionamiento de las calderas según sesiones diarias o secuencias de eventos configurables. Las ventajas de esta prestación son las siguientes:
La gestión de la carga en función de la demanda es una función de optimización, que mejora pero no sustituye al sistema de control de la combustión.
