Resumen del Artículo
- Dispositivos de corte de combustible por bajo nivel de agua (LWFCO).
- Dispositivos LWFCO de tipo flotador y sonda.
- Componentes de los dispositivos LWFCO.
- Pruebas de los dispositivos LWFCO.
- Funcionamiento de los dispositivos LWFCO (cómo operan los dispositivos de corte de combustible por bajo nivel de agua).
- Vidrios de nivel de caldera.
Introducción
Para las calderas industriales, la medición precisa del nivel de agua del tambor de vapor de la caldera es esencial para la operación segura de una caldera. También es crucial que el suministro de combustible a la caldera pueda interrumpirse automáticamente si el operador no detecta que el nivel de agua ha caído por debajo de un nivel crítico predefinido. Los dispositivos de corte de combustible por bajo nivel de agua (LWFCO) se utilizan para medir el nivel de agua en un tambor de caldera e interrumpir el suministro de combustible si el nivel de agua es demasiado bajo.
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Dispositivo de Corte de Combustible por Bajo Nivel de Agua (LWFCO)
En la mayoría de las calderas, el agua que se calienta por los tubos de la caldera para generar vapor también enfría los tubos. La pérdida de esta agua puede causar que los tubos se sobrecalienten o incluso se fundan, lo que lleva a paradas costosas y prolongadas de la planta.
¿Qué es un dispositivo de corte de combustible?
Es fundamental instalar dispositivos de corte de combustible que interrumpan el suministro de combustible de una caldera para detener el proceso de calentamiento en caso de emergencia. Un dispositivo LWFCO interrumpe el suministro de combustible si el nivel de agua en el tambor de vapor es demasiado bajo, pero el suministro de combustible también puede interrumpirse si la presión de vapor del tambor es demasiado alta, la temperatura de vapor del tambor es demasiado alta, ante la pérdida de llama, u otras razones especificadas por el fabricante o el organismo regulador (ASME, BS, etc.).
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Funciones del Dispositivo de Corte de Combustible por Bajo Nivel de Agua
Un tambor de caldera contiene el reservorio de agua que se circula dentro de un generador de vapor. Las calderas acuotubulares tienen un tambor de vapor sobre los tubos de la caldera, mientras que las calderas pirotubulares tienen tubos dentro del tambor de la caldera. En ambos diseños de calderas, el agua calentada por las paredes de los tubos también enfría las paredes de los tubos; por lo tanto, un escenario de bajo nivel de agua llevará al sobrecalentamiento de los tubos y a una posible falla de la caldera.
Calderas Acuotubulares y Pirotubulares
Para maximizar la eficiencia en las calderas acuotubulares, la combustión tiene lugar dentro de una cámara cuyas paredes están formadas por tubos que transportan agua y/o tubos ubicados directamente dentro de la llama o de los gases de combustión calientes. Es vital que los tubos permanezcan llenos de agua cuando la caldera está en operación; se instala equipo de medición de nivel de agua preciso y confiable por esta razón.
Para las calderas pirotubulares, el agua dentro del tambor rodea los tubos y es el nivel de agua dentro de este tambor el que se mide y se conecta a un dispositivo de corte de combustible por bajo nivel de agua. También es posible instalar dispositivos LWFCO en calentadores de agua, aunque estos operan a presiones y temperaturas mucho más bajas.
Transferencia de Calor en Calderas Acuotubulares y Pirotubulares
El fenómeno de hinchazón y contracción del tambor afecta principalmente a calderas más grandes, requiriendo el uso de dispositivos avanzados de medición de nivel de agua y corte de combustible. Este artículo aborda dispositivos de corte de combustible para unidades más pequeñas únicamente.
Es importante notar que los dispositivos de corte de combustible no solo se instalan con el propósito de aislar el suministro de combustible en caso de un nivel de agua críticamente bajo, sino también en caso de otros eventos que puedan hacer que la caldera sea insegura o que arriesguen un daño mayor a la planta (alta presión de vapor, alta temperatura de vapor, pérdida de llama, presión anormal del horno, etc.).
Las alarmas, así como las paradas, suelen estar conectadas al dispositivo LWFCO. Por ejemplo, una alarma sonará en un escenario de bajo nivel de agua y en un escenario de alto nivel de agua.
Construcción
La imagen a continuación muestra un dispositivo típico de corte de combustible por bajo nivel de agua; el dispositivo mostrado es del diseño de flotador. Un vidrio de nivel de caldera puede integrarse en el LWFCO junto con llaves de prueba (pequeñas válvulas rojas utilizadas para verificar el nivel de agua en la columna de agua). El dispositivo LWFCO puede incorporarse en una columna de agua de caldera dependiendo del diseño de la caldera.
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Dispositivo de Corte de Combustible por Bajo Nivel de Agua (LWFCO)
El diseño de flotador LWFCO mostrado arriba tiene:
- Un gran flotador conectado a un brazo/palanca, que luego se conecta al circuito eléctrico.
- Tres llaves de prueba para verificar el nivel de agua en la columna de agua.
- Un vidrio de nivel de caldera con una válvula de vapor, agua y purga.
Vidrio de Nivel de Caldera Midiendo el Nivel de Agua del Tambor de la Caldera
El dispositivo LWFCO tiene conexiones al lado de vapor y agua de la caldera. La línea de vapor del dispositivo LWFCO se conecta a la parte superior del tambor de la caldera. La línea de agua del dispositivo LWFCO se conecta al tambor a un nivel mucho más bajo que el nivel de agua de operación normal (NOWL) de la caldera.
LWFCO – Tipo Flotador
Los dispositivos LWFCO de tipo flotador están conectados a un circuito eléctrico que controla la operación del quemador y el suministro de combustible. A medida que los flotadores LWFCO se mueven proporcionalmente con el nivel de agua del tambor de la caldera, cualquier escenario de bajo nivel de agua hará que el flotador descienda y los quemadores se apaguen.
Los dispositivos LWFCO también pueden diseñarse de manera que cuando apagan el quemador, también inicien automáticamente la bomba de agua de alimentación, monitoreen el nivel de agua hasta que alcance el nivel de agua de operación normal (NOWL) nuevamente, y luego inicien los quemadores una vez que se alcance nuevamente un nivel de trabajo seguro.
Flotador Controlando el Nivel de Agua de la Caldera
El vidrio de nivel de caldera está instalado al mismo nivel que el dispositivo de corte de combustible, por lo que cualquier reducción en el nivel de agua detectada por el dispositivo de corte de combustible causará una reducción del nivel de agua que se mostrará en el vidrio. En el momento en que se interrumpe el combustible, el nivel de agua aún debería verse en la parte inferior del vidrio de nivel de caldera.
LWFCO - Tipo Sonda
El dispositivo LWFCO de tipo sonda utiliza sondas de conductividad para detectar el nivel de agua, cortando el suministro de combustible si el nivel de agua cae por debajo del mínimo requerido. Los dispositivos LWFCO de tipo sonda son generalmente robustos y requieren mantenimiento mínimo. Los dispositivos LWFCO de tipo sonda están alojados dentro de una camisa o cámara para aumentar su fiabilidad.
Medición del Nivel de Agua de la Caldera con Sonda de Conductividad
Pruebas de Corte de Combustible por Bajo Nivel de Agua de Tipo Flotador
El diseño de flotador LWFCO mostrado anteriormente está equipado con su propia válvula de purga que se mantiene de acuerdo con las instrucciones del fabricante de la caldera y las normas aplicables. El dispositivo LWFCO se prueba abriendo la válvula de purga y observando si el quemador se apaga cuando el nivel de agua en la columna de agua cae por debajo del nivel de agua bajo definido; otro procedimiento utilizado para verificar el funcionamiento del dispositivo LWFCO es la prueba de evaporación.
Para ambos tipos de dispositivos LWFCO (flotador y sonda), es esencial que las pruebas de purga se realicen a intervalos regulares para asegurar que los dispositivos estén operando correctamente. Esto es especialmente importante con referencia a los dispositivos de tipo sonda, que son más propensos a ensuciarse por sedimentos y escamas en el agua de la caldera.
Recursos Adicionales
https://www.stheatingservices.co.uk/industrial-boiler-systems-work
https://inspectapedia.com/heat/LWCO_Low_Water_Cutoff_Control.php