Manual 4 - Sistema de Seguridad en Calderas

CONTROLES DE FLAMA: Los controles de flama en una caldera son los elementos de control encargados de monitorear la presencia o ausencia de llama durante el ciclo de funcionamiento de un quemador, recibiendo señales eléctricas y de igual forma repartiendo corriente a los demás controles en el quemador, transformador de ignición, solenoides, modutrol, etc. En caso de producirse una falla de llama, será el encargado de bloquear todas las funciones del quemador y activar un dispositivo de enclavamiento, el mismo que deberá ser reactivado para reiniciar las funciones del quemador. Los controles de flama trabajan conjuntamente con sensores de llama los cuales son: a) Controles de llama del tipo protectorelay : Son controles de llama del tipo primarios que proporcionan control automático de un sistema de combustión de petróleo, en adición de una foto celda o sensor de flama.

El sistema eléctrico de control más simple se detalla a continuación:

a) Controles de llama electromecánicos Son programadores electromecánicos que proveen protección de flama automática en quemadores para petróleo y gas pero además facilitan la operación y seguridad del quemador a través de una secuencia donde a través de un servo motor, se accionan contactos eléctricos que a su vez activan los elementos de control del quemador de formas secuencial hasta el arranque final del quemador. Por tanto corresponden a modelos de programadores mas completos los cuales pueden ser aplicados a quemadores modulados de acuerdo a la necesidad. De igual forma estos controles de combustión necesitan el complemento de una foto celda o sensor de flama para su correcto desempeño. Este tipo de controles ofrecen amplia seguridad en su desempeño, por ser del tipo electromecánico son resistentes a caídas de tensión, su mantenimiento es sencillo, sin embargo su uso esta siendo desplazado por los programadores de ultima generación del tipo electrónico.

a) Controles de llama electrónicos Los controles de seguridad electrónicos son microprocesadores integrados para controlar automáticamente la combustión de petróleo, Gas o ambos en el caso de quemadores duales. Ofrecen ventajas significativas contra los controles del tipo electromecánico, por la facilidad de instalar un modulo adicional que nos monitorea el desempeño de nuestro equipo de combustión permanentemente, pudiendo acceder a través del teclado a información importante, por ejemplo, horas de operación, secuencia e identificación de fallas etc. En quemadores americanos es bastante común encontrar actualmente este tipo de programadores. Dentro de sus desventajas debemos mencionara que se debe proteger su circuito eléctrico con un transformador de aislamiento debido a que son

bastante sensibles a caídas bruscas de tensión y en lo posible tener un buen sistema de puesta a tierra. De igual forma trabajan con sensores de llama del tipo fotocelda y también con electrodos de ionización en el caso de combustión con gas.

SENSORES DE LLAMA Tal como se ha venido resaltando los sensores de llama trabajan en combinación con todos los modelos de controles de combustión en calderos y/o equipos térmicos, son imprescindibles en el control de llama, por tanto detallaremos a continuación los modelos mas conocidos: a) Detectores de flama Del tipo Fotoconductivas Son utilizados en su mayoría con todos los modelos de controles de combustión primarios o protectoreles, el elemento sensor esta compuesto de sulfuro de cadmio, y su principio de funcionamiento se basa en que ante la presencia de luz su resistencia disminuye, hasta el punto en que una corriente eléctrica puede pasas a través de ella y activar los

componentes del protectorelay, en el caso de producirse una falla de señal de llama, la fotocelda deja de conducir dando como resultado un bloqueo del protectorelay.

b) Detectores de flama Del tipo Infrarrojo y Ultravioleta Los detectores de este tipo basan su funcionamiento en las radiaciones emitidas por los rayos infrarrojos y ultravioletas, las mismas que son enviadas al programador en forma de una corriente eléctrica del orden de los 2 - 6 mA y de voltaje de 1.5 a 5 VDC, pero debemos resaltar que por el valor tan pequeño de la corriente, dentro de su estructura los programadores deben venir con un circuito de amplificación instalado especial para procesar esa señal el mismo que estará en relación con el tipo de sensor de flama que se esta utilizando. Una manera práctica de distinguir los amplificadores es por el color, para el caso de foto celda infrarrojas es de color rojo y en el caso de foto celdas ultravioletas de color púrpura o morado.

En la grafica adjunta se aprecia la forma de determinar el nivel de detección del sensor de flama a través de una señal de voltaje, con la instalación de un voltímetro de corriente continua instalado en los puntos de medición en el amplificador preparados especialmente para estos fines. Debemos mencionar que con el panel de control adicional al programador instalado ya no es necesario realizar estas mediciones porque la pantalla envía una señal de voltaje constante de acuerdo a las condiciones de combustión.

c) Detectores de flama Del tipo electrodo de detección Este tipo de sensores de llama tienen como principio de funcionamiento la ionización de la atmósfera alrededor de la flama generando una conducción eléctrica, esa corriente eléctrica es trasladada hasta el control de flama en el orden de 0.8 mA como mínimo es suficiente para mantener las funciones del programador y en caso contrario bloquear sus funciones. Se utilizan únicamente para quemadores de gas.

6.- SISTEMAS COMPLEMENTARIOS DE SEGURIDAD De acuerdo al contenido del presente curso, hemos incidido directamente en el desempeño de los principales sistemas de seguridad en calderos, los cuales hemos desarrollado en forma mas detenida, el sistema de control de nivel de agua, el sistema de control de presión y el sistema de control de flama, sin embargo hay elementos de control complementarios en un sistema de vapor, algunos de los cuales detallamos a continuación: a) Controles de temperatura.- Básicamente son interruptores de temperatura, los mismos que de acuerdo a un valor previamente prefijado responden a una señal de temperatura, conectando o desconectando un sistema de control. Es utilizado en todos los sistemas de control donde necesitemos un manejo automático de los valores de temperatura. b) Swichts de aire de combustión .- Se aplican para comprobar la correcta provisión de aire en los quemadores, cuentan con un contacto N.O. de alta sensibilidad, el mismo que se activa cuando el funcionamiento del ventilador se desempeña de forma correcta y se desactiva al apagarse el quemador o presentarse una deficiencia en la provisión de aire. Es recomendable verificar el sentido de rotación del motor del ventilador después de realizar un mantenimiento eléctrico en nuestro sistema, podría darse el caso de un cambio de fase en las líneas que alteren el sentido de rotación normal en el caso de motores trifásicos. c) Swichts de control de presión de gas.- Son elementos de seguridad complementarios para ser instalados en una línea de gas, aseguran que ante una eventual caída o exceso de presión limita las funciones del quemador. En el control de baja presión la conexión eléctrica deberá ser conectado en el contacto NO y el de alta presión en el Contacto NC.

CIRCUITOS ELECTRICOS A) CALDERA ELÉCTRICA

B) CALENTADOR DE AGUA

C) CALDERA FULL MODULACIÓN DIESEL/GAS