Automatización de Calderas de Agua sobre calentada.

Descripción del proyecto

Una importante empresa automovilística Española, nos solicitó automatizar un grupo de 8 calderas para la producción de agua sobre calentada por encima de los 100ºC a alta presión.

El sistema anterior, lo formaba un control mecánico del caudal de gas, junto con un control mecánico del aire que entra en la cámara de combustión y no disponía de analizadores de gases de escape. Debido a la implantación de la nueva normativa Europea de emisión de gases de efecto invernadero, se vieron obligados a modernizar el control.

El proyecto debía contemplar el control de la combustión (combustible+comburente), la baja emisión de los gases de escape (CO y NO2) y la recirculación del agua usando para ello un sistema de 4 bombas alternantes. Debido a la criticidad del sistema, había que asegurar el funcionamiento de como mínimo una bomba y una caldera bajo casi cualquier condición.

Se trataba pues de un proyecto de control industrial sumado a un gestor de ahorro energético.

Detalles del Proyecto

Cliente: Automovil
Fecha término: 2013
Habilidades: Scada, Siemens S7, PID, HMI, Redundancia

Como en todo proyecto, hubo una planificación previa, donde se debían respetar estrictamente los tiempos, ya que un fallo en la planificación hubiera sido fatal para la producción de la planta.

Se optó por un sistema PLC redundante de Siemens como controlador principal, y se instalaron 8 pantallas HMI de 9 pulgadas, una por caldera. El diseño de la arquitectura fué desarrollado por Ingeniería e Instalaciones Industriales del Maresme S.L.

Para este proyecto hubo que instalar caudalímetros de gas licuado en cada caldera, sensores de presión y temperatura en distintos puntos de la instalación, substituir las viejas turbinas de aire, y colocar motores de alta eficiencia.

Tal como indica la Directiva 2005/32/CE, que obliga a usar máquinas eléctricas con un cierto nivel de eficiencia, en este proyecto se optó por colocar motores servo sensorless, ya que en el estudio energético previo se pudo constatar que la implantación de motores brushless reducía el ROI (Retorno sobre la inversión) considerablemente. Era pues, una oportunidad de mejorar el sistema.

Los motores de imanes permanentes sensorless, tienen la ventaja que el núcleo central lo forman imanes de alta capacidad, con lo que no es necesaria energía eléctrica para generar los pares de polos , responsables del par motor en el rotor. De esta manera se ahorra entre un 10-12% de energía comparándolo con un motor de jaula de ardilla típico. Además las bajas vibraciones de este tipo de motores y su vida útil mayor, reducen la emisión de dB al ambiente y minimizan las vibraciones mecánicas, responsables del deterioro de los rodamientos.

Unas sondas de medición de CO y NO2 miden constantemente como se está realizando la combustión (oxidante o reductora), de tal forma que se lleva en todo momento el punto de combustión al de máxima eficiencia, regulando para ello la cantidad de aire y gas que entra en la caldera y la cantidad de agua re circulante (calor extraído del sistema).

Mediante el sistema de medición energética previamente instalado, fue posible constatar, el ahorro económico (€/día) del nuevo proyecto, de forma que el cliente supiera en todo momento en que hito temporal justo iba a amortizar la inversión. El ROI previsto para este proyecto era de 7,2 años.