Diseño de un sistema de control retroalimentado para el proceso de combustión de calderos mediante software especializado - Ríos Bojorque, Paúl Andrés (2008)
La combustión es un tema muy relevante cuando se habla de eficiencia en un caldero y, es éste parámetro el que permite establecer muchas situaciones económicas dentro de la industria; a partir de ello, inicia la búsqueda de los medios para mejorar el proceso de combustión dentro de un caldero a partir muchas veces de datos empíricos y de experiencia del personal; siendo un método no muy flexible. Los calderos actuales, a pesar de su avanzada tecnología en el control de la combustión, pueden verse limitados por el control con resultados reales que suceden en una combustión, ya que muchas de las condiciones teóricas no son las más exactas; entonces, por qué no implementar un método en el cual siempre se controle la combustión con mediciones reales. Para implementar un sistema de control de combustión, es necesario primero analizar lo que sucede durante la reacción, es decir el balance estequiométrico de los componentes tanto del combustible como del comburente y de los humerales en la chimenea; para ello se utiliza todos los medios termodinámicos consiguiendo así un balance de masa y de energía. Una vez establecido los parámetros para calcular exactamente la reacción química, se requiere el instrumento que mide la composición de los compuestos en los humerales, el cual es conocido comercialmente como analizador de gases de combustión, el cual mide y envía los datos al ordenador para poder procesarlos; además del sensor analizador de gases, es necesario estudiar la conexión del modutrol o del sistema modulador de entrada de aire al caldero, a fin de poder adecuarlo a nuestros propósitos; sin embargo, se requiere además un módulo de entrada y salida de datos para poder acondicionar la señal y conseguir una correcta comunicación entre el ordenador y el modutrol. Una vez seleccionado el método de cálculo y los sensores correspondientes, procedemos a diseñar y construir un programa que trabaje de manera iterativa según indique la señal enviada por el analizador de gases y que envía señales al modutrol, el cual se encarga de abrir el Damper para permitir una combustión adecuada, si por el contrario el proceso real se encuentra con demasiado aire, se tendría que detener el programa para revisar posibles fallas. El programa Control de Combustión.exe se encuentra en modo ejecutable y contiene tres pestañas; la primera de ellas sirve para el ingreso de datos y observar el proceso real de la combustión; la segunda pestaña permite al usuario interpretar la zona de combustión donde se encuentra su caldero con una simulación gráfica para fijarse que es lo que el programa hace o debe hacer una vez instalado; y por último, la tercera pestaña permite observar la mejora del proceso al variar la eficiencia del caldero en función de las pérdidas de calor, y el calor real que se dispone para llevar el agua al estado requerido. Una vez instalado el programa, el analizador de gases y el hecho el estudio e instalación necesarios para la comunicación del ordenador con el modutrol, podemos correr el programa, y tomar datos del analizador de gases cada 0,5 segundos, de manera que siempre el computador sea el encargado de calibrar la combustión si es que esta lo requiere o de emitir un mensaje para indicar que algo está fallando en el programa; de este modo, incluso se puede llevar registro de lo que sucede con el caldero para así poder crear planes de mantenimiento reales basados en mediciones. Otra de las ventajes de este proyecto, no solo es el uso del software para mejorar la eficiencia del caldero, sino también, la regulación de contaminación de la fábrica para seguir las órdenes de las leyes ambientales nacionales; además, el analizador de gases requerido para este proyecto es un analizador capacitado para medir temperatura, presión, humedad, y otro parámetros, lo que le da un valor agregado más. La viabilidad y utilidad del proyecto son eficientes para las metas que se perseguía con la ejecución del proyecto; al observar en una curva consumo de combustible frente a la eficiencia del caldero, es claro que mientras mayor eficiencia tenemos, menor es el consumo de combustible, lo que expresado en utilidades para la empresa representa ahorros significativos de dinero; pero estos valores se reflejan en empresas grandes donde las cantidades de energía alcanzan valores altos como en el caso del ejemplo analizado en el proyecto, en el cual se tiene consumos de combustible mensuales mayores a los 100000 dólares. Con todo lo mencionado anteriormente, podemos concluir que el proyecto tiene como final primordial aumentar la eficiencia del caldero, disminuir los costos de consumo de combustible y por lo tanto mejorar la economía de la empresa; sin dejar de lado por supuesto la idea para la implementación de este tipo de sistemas de control para los nuevos y futuros calderos que se usan a nivel nacional e internacional, ya que el precio de un caldero nuevo está muy por encima de la adquisición de este sistema de control.