Instalación de Controles de Nivel

Las ventajas y desventajas de los controles de nivel montados directamente versus externamente.

Ya se ha reconocido que el nivel de agua en una caldera de vapor varía considerablemente como resultado de:

• La carga.
• La tasa de cambio de carga.
• La circulación de agua dentro de la caldera. Estas circunstancias combinadas hacen muy difícil monitorear y controlar el nivel de agua de la caldera con precisión. Lo que se necesita es un área tranquila de agua que sea representativa del nivel real del agua de la caldera. Con controles de nivel de flotador y sonda, esto se logra de dos maneras:
• Cámaras externas.
• Tubos de protección internos.

Cámaras externas

Estas son cámaras montadas externamente que tienen conexiones de tubería a la caldera. Generalmente, pero no siempre, se equipan con controles de flotador. Algunas disposiciones típicas se muestran en la Figura 3.19.1. Se requieren dos cámaras externas

• Una cámara aloja el control de nivel más la primera alarma de nivel bajo.
• La otra aloja la segunda alarma de nivel bajo más la alarma de nivel alto (si está instalada). Esto asegura que las dos alarmas bajas estén en cámaras independientes. Las cámaras externas se equiparían con ‘válvulas de purga secuencial’ y (opcionalmente) con válvulas de aislamiento de vapor. Nota: Si se instalan válvulas de aislamiento, las regulaciones del Reino Unido exigen que estén abiertas con llave. Tradicionalmente los controles de flotador se han instalado en cámaras externas, aunque las sondas funcionan igualmente bien, y tienen la ventaja de no tener piezas móviles que se desgasten.

Tubos de protección internos (controles de nivel montados directamente)

A veces se denominan controles de nivel montados directamente, y requieren que se instalen tubos de protección dentro de la carcasa de la caldera como se muestra en la Figura 3.19.4.

El primer y segundo dispositivo de nivel bajo deben montarse en tubos de protección separados, para que sean completamente independientes entre sí.

Los propios tubos de protección no son elementos estándar, y se fabricarán de manera única para cada caldera individual. Sin embargo, debido a que el diseño de los tubos de protección puede tener un efecto tan importante en la operación exitosa de los controles de nivel, lo siguiente proporciona alguna guía para su diseño e instalación:

Diámetro

Un tubo de protección de 80 mm de diámetro nominal asegurará condiciones estables y proporcionará holgura suficiente para el centrado de la sonda.

Donde se van a instalar dos sondas (por ejemplo, sonda de control de nivel/alarma alta más sonda de alarma de nivel bajo autovigilante) en un solo tubo de protección, generalmente se requiere 100 mm de diámetro nominal.

Longitud

El tubo de protección debe llegar tan abajo entre los tubos de la caldera como sea físicamente posible. Ubicación Donde hay elección de posiciones de instalación de la sonda, las recomendaciones generales son las siguientes:

• Tan lejos como sea posible de la toma de vapor y la conexión de la válvula de seguridad (mínimo 1 m), pero no demasiado cerca de las placas finales de la caldera.
• Tan cerca del indicador de nivel como sea posible. Las conexiones a través de la carcasa de la caldera, cerca del frente son a menudo convenientes.
• Instalación en tubos de protección con agujeros superior e inferior para entrada de vapor y agua, con un fondo cegado para evitar la entrada de burbujas de vapor y sin una ranura de longitud completa a lo largo del tubo de protección. Hay una serie de ventajas significativas al usar controles montados directamente en tubos de protección internos:
• A menudo es una alternativa más barata con una caldera nueva ya que el costo de dos o tres tubos de protección generalmente es menor que dos cámaras de control externas y las válvulas de purga secuencial asociadas.
• Se puede aprovechar plenamente los avances en electrónica proporcionados por la tecnología moderna. Controles de flotador Aunque la tendencia es hacia el uso de controles montados directamente de tipo sonda, todavía es común ver controles de flotador montados directamente, donde el flotador está situado dentro de la carcasa de la caldera usando un ensamble de brida y tubo de protección. Modelos estándar Los controles de flotador montados directamente emplean los mismos principios de operación y piezas que sus equivalentes montados en cámara, excepto que la cámara se intercambia por una brida redonda grande y un ensamble de tubo de protección para montar el control directamente en la conexión de la carcasa de la caldera. El tubo de protección puede ser fijo o removible, y asegurará que la varilla del flotador no se dañe y se logre el movimiento vertical correcto. Controles de flotador montados directamente que incorporan facilidades de prueba Para cumplir con la Nota de Orientación del HSE del Reino Unido para salas de calderas no tripuladas, los controles de flotador montados directamente pueden incorporar una facilidad para probar la operación del mecanismo sin bajar el nivel de agua en la caldera. La prueba puede ser manual, o iniciada/controlada por un temporizador. La prueba se logra bajando el flotador al nivel de alarma de agua baja. Facilidad de prueba de copa hidráulica La prueba se logra bajando el flotador al nivel de alarma de agua baja, por los siguientes medios: La varilla del flotador incluye una copa sobre el flotador, que se alimenta durante aproximadamente 24 segundos con agua de la bomba de alimentación de la caldera, a través de tuberías de pequeño diámetro y válvulas, a través de la brida de montaje del control (véase la Figura 3.19.6). El peso adicional supera la flotabilidad del flotador, causando que se hunda. Esto detiene el disparo del quemador y opera el sistema de alarma. Después de cerrar la válvula de prueba en el suministro de la bomba de alimentación al control, un pequeño agujero en el fondo de la copa drena el agua, permitiendo que el flotador suba a la posición normal de operación. El control del suministro de agua a la copa también puede lograrse mediante una válvula solenoide, que puede ser iniciada por un temporizador o un pulsador manualmente operado. Facilidad de prueba electromagnética La cabeza del interruptor incluye una bobina solenoide debajo del subconjunto de un solo interruptor. Esta rodea una armadura, que está ubicada dentro del tubo central de acero inoxidable y fijada a la varilla del flotador. Para iniciar el ciclo de prueba, la bobina puede energizarse por un temporizador o un pulsador manualmente operado, y el flotador será empujado hacia abajo, para detener el disparo del quemador y así operar el sistema de alarma. Cuando la bobina se desenergiza, el flotador sube a su nivel normal.

Controles de sonda Las sondas de un solo canal (sondas de alta integridad no autovigilantes) pueden instalarse en tubos de protección, y, como no tienen piezas móviles, a menudo durarán más que un sistema de control de flotador equivalente.

El uso de tubos de protección internos junto con sondas y controladores autovigilantes de alta integridad, aporta ventajas significativas en términos de requisitos de prueba y el nivel de supervisión exigido por autoridades como la Ejecutiva de Salud y Seguridad del Reino Unido. Esto se discute con más detalle en el siguiente Módulo.