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Cinco aplicaciones de flujo para plantas de generación de energía. Mejora de la eficiencia a través de la medición de agua

  1. Suministro de agua cruda

El suministro de agua sin tratar debe someterse a un tratamiento antes de convertirse en vapor para las turbinas en una central termoeléctrica. Los cambios de fase pueden causar acumulación en los sistemas de tuberías si no se trata. Además de las fuentes de agua subterránea o superficial, como lagos y ríos, el agua de mar también constituye un suministro de agua cruda. El agua de mar deberá someterse a un proceso de desalinización además del tratamiento antes de convertirse en agua de alimentación para las turbinas.

Desafíos de medir el suministro de agua cruda

Los sedimentos, como arena o limo, pueden causar corrosión en la línea y afectar la precisión y la vida útil de un medidor mecánico. Las mediciones del agua sin tratar nunca son precisas, las partículas, así como las posibles burbujas de aire en la línea, pueden hacer que la medición sea un problema, ya que la energía ultrasónica no puede pasar con medios de flujo muy contaminados. El agua de mar puede causar corrosión en muchos medidores, provocando acumulación o corrosión, lo que afecta la precisión y confiabilidad del medidor. Los suministros de agua cruda a veces se encuentran a cierta distancia de la planta de energía y sin una fuente de energía garantizada, por lo que también se necesita un medidor que ofrezca alimentación con batería y almacenamiento de datos automatizada.

El medidor ideal

Para el suministro de agua cruda que contiene poca o ninguna suciedad en el flujo, un medidor de hélice como el McPropeller puede hacer el trabajo. Sin embargo, para el agua de mar, se recomienda instalar un medidor de flujo como los medidores de flujo electromagnéticos Dura Mag™ o Ultra Mag® . Ambos medidores magnéticos de paso total tienen un recubrimiento UltraLiner™, el epoxi unido por fusión patentado de McCrometer que funciona bien al medir flujos cáusticos y es resistente la corrosión. 

A diferencia de los revestimientos de medidores magnéticos tradicionales, no hay riesgo de deslaminación o rotura que pueda obstruir la línea o la bomba, lo que conllevaría a reparaciones costosas. Además, el Dura Mag y Ultra Mag ofrecen electrodos Hastelloy, lo que evita cualquier acumulación o corrosión,  garantizando una medición precisa y repetible.

Para aplicaciones remotas de agua sin tratar, el convertidor ProComm GO™ funciona con batería, así como alimentación de CA y CC, y es compatible con AMI/AMR. Las soluciones de telemetría también están disponibles, como salida de pulso de 4-20 mA y otros protocolos de comunicación.

2. Suministro de agua de alimentación

El agua de alimentación es el producto del agua cruda que ha sido tratada para eliminar las impurezas y evitar la acumulación. Se convierte en vapor en la caldera y se usa para hacer funcionar la turbina de vapor, creando electricidad.

Desafíos de medir el suministro de agua de alimentación

Los medidores de flujo de agua de alimentación a menudo se instalan cerca de una bomba, por lo que los medidores con revestimiento pueden deslaminarse o rasgarse y obstruir la línea y dañar costosos equipo en la tubería. El flujo medido en sí es agua pura, que no tiene la conductividad necesaria para que los dispositivos de medición, como los medidores de flujo electromagnéticos, produzcan lecturas. 

A menudo, en las aplicaciones de agua de alimentación, hay poca tubería recta disponible debido a la ubicación centralizada entre las instalaciones de tratamiento de agua cruda y la caldera. Con frecuencia, el agua de alimentación fluye a través de tuberías más cortas y tiene caudales bajos.

El medidor ideal

Debido a la pureza del flujo, los medidores magnéticos y los ultrasonidos doppler no se ajustan a esta aplicación. Los medidores ultrasónicos de tiempo de tránsito, vortex o un medidor de presión diferencial como V-Cone® o Wafer-Cone® son mejores soluciones. Para velocidades más bajas o condiciones de flujo cambiantes, el V-Cone es una gran solución debido a su rangeabilidad de 10:1 (20:1 con transmisores apilados). Un medidor de hélice, como el McPropeller, es una opción confiable y de bajo costo para proyectos de flujo que funcionan con agua de alimentación a una temperatura lo suficientemente baja; el McPropeller tolera una temperatura de hasta 71° C (160° F).

Múltiples V-Cones instalados verticalmente

3. Agua del Condensador

El vapor que sale de la turbina entra a un condensador para cambiar de fase y ser reciclado. Esto se hace fluyendo  agua de refrigeración a través de los tubos del condensador para enfriar el vapor y producir agua condensada. Luego, el agua condensada se envía de regreso a la caldera para convertirse nuevamente en vapor y alimentar la turbina de vapor para generar electricidad.

Desafíos de medir agua condensada

En cualquier planta de energía generada por vapor, la eficiencia y la medición precisa del flujo es el objetivo principal. Las plantas de energía de ciclo combinado son más eficientes que las plantas de carbón y de gas natural, por lo que cuantificar la eficiencia y mantener una pequeña huella de carbono es el objetivo de los gerentes de planta y los ingenieros de instrumentación. El agua  condensada también se puede tratar para evitar la acumulación de crecimiento microbiológico para disminuir la frecuencia de la limpieza rutinaria de tuberías y medidores.

El medidor ideal

Las longitudes del carrete son personalizables en el Ultra Mag y hacen que el caudalímetro viejo  sea fácil de  reemplazar  y además de contribuir a tener líneas de tuberías cortas con su pequeña huella física. Requiere solo 1 diámetro de tubería recta aguas arriba de la mayoría de los perturbadores de flujo y es resistente a la corrosión e incrustación, el UltraMag proporciona una medición precisa y sin preocupaciones.

4. Agua de la torre de enfriamiento

Una vez que el agua de refrigeración ha enfriado el vapor, fluye de regreso a una torre de enfriamiento para eliminar el calor antes de ingresar nuevamente a los tubos del condensador, en un proceso denominado sistema de enfriamiento por recirculación. En la torre de enfriamiento, el agua calentada ingresa a la torre en la parte superior y se mueve hacia abajo mientras el aire sopla hacia arriba. Se produce una transferencia de temperatura, enfriándose el agua y calentándose el aire. El agua ahora enfriada luego regresa al condensador para enfriar más vapor que sale de la turbina.

Desafíos de medir el agua de la torre de enfriamiento

En comparación con las torres de enfriamiento HVAC, el volumen de agua de la torre de enfriamiento en esta aplicación es mayor y la medición es más crítica. La química del agua de enfriamiento tiene el potencial de cambiar, causando incrustación y problemas funcionales en los caudalímetros mecánicos. Además, la bioincrustación puede generar la necesidad de inyección de productos químicos para controlar  el crecimiento microbiológico, lo que puede causar el deterioro de ciertos dispositivos de medición.

El medidor ideal

Los medidores UltraMag y FPI Mag funcionan bien en aplicaciones de agua de torres de enfriamiento, ya que no se ven afectados por medios de flujo cáustico. Manteniendo una precisión de hasta ±0,5 %, estos medidores magnéticos brindan mediciones de flujo durante la vida útil de la instalación, a pesar de los cambios en la química del agua. Para los profesionales de la gestión de paradas, la instalación conectable en caliente de FPI Mag es útil, ya que no es necesario apagar la torre de enfriamiento para instalar inicialmente el medidor o quitar el medidor para el mantenimiento. 

Un convertidor FPI Mag y ProComm TM instalado, midiendo agua.

5. Agua Efluente

La descarga de aguas residuales de una planta de energía se genera a partir de contaminantes químicos que tratan fuentes de agua cruda, controles de contaminación del aire y más. Dependiendo del tipo de planta de energía, las cantidades de efluentes pueden variar. El agua residual puede contener níquel, bromuro, selenio y varios otros químicos y metales disueltos que tienen efectos secundarios graves en la salud y la seguridad de las comunidades cercanas y tienen impactos ecológicos. Por estas razones, los efluentes están altamente regulados tanto por el estado como por la EPA . Los puntos de medición de flujo pueden incluir estanques de efluentes y lixiviados, efluentes de agua de enfriamiento y más.

Desafíos de medir el agua efluente

Dado que la descarga de aguas residuales es un medio de flujo altamente regulado, es fundamental garantizar mediciones precisas y repetibles. Además, es necesario un medidor de flujo que pueda soportar la variedad de partículas y productos químicos corrosivos y cáusticos, ya que el efluente puede variar desde agua de mar hasta escorrentía de pilas de carbón.

El medidor ideal

Los medidores Magnéticos brillan en esta aplicación: los electrodos de acero inoxidable y el recubrimiento epoxi unidos por fusión del Ultra Mag resisten la corrosión y soportan flujos de efluentes agresivos. Además, la electrónica alimentada por batería, ProComm GO, permite que el medidor de paso total se instale más lejos de fuentes de energía confiables. Para remplazos de caudalimentros que se desea evitar el cierre de la tubería, el corte y la soldadura de bridas ademas del tiempo de inactividad general del sistema, la instalación hot-tap de FPI Mag facilita la instalación y reduce los costos generales hasta en un 45%. Mientras que el UltraMag ofrece tamaños de hasta 48” (1219 mm), el FPI Mag se puede fabricar hasta 120” (3048 mm), una opción económica para proyectos de flujo con grandes  tamaño de tubería nominal.

Más información de los equipos McCrometer en el siguiente link: McCrometer Productos

Fuente pg. web McCrometer

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