Qué debe medir este sector
Una central eléctrica es un balance térmico con instrumentos añadidos. Casi todo lo que se mide allí existe para establecer cuánta energía entró, cuánta salió y dónde fue a parar la diferencia, y por eso el caudal de vapor, el caudal de agua de alimentación, la presión y la temperatura se miden con más cuidado que esas mismas magnitudes en una planta de proceso general.
El sector concentra además condiciones muy distintas en un solo emplazamiento. Una caldera ve temperatura y presión altas junto con una química del agua que hay que controlar para proteger el metal. Una sala de turbinas necesita medición de vibración, velocidad y temperatura de metal que sobreviva a un transitorio rápido. Un circuito de agua de refrigeración trata con tuberías grandes, agua sucia y un requisito de cifra de caudal fiable más que precisa. Ninguna especificación cubre las tres cosas, y aplicar una sola a todo el emplazamiento es como se acaba con instrumentos sobreespecificados o inadecuados.
El vapor es la medición que más veces sorprende a quien compra. Está caliente, es compresible y cambia de estado, así que una lectura volumétrica no significa nada sin la presión y la temperatura de línea detrás, y esa compensación forma parte de la medición y no es un refinamiento añadido después. Conviene dejar resuelto quién la realiza, si el transmisor, un computador de caudal o el sistema de control, antes de elegir el instrumento.
Dónde se sitúan los instrumentos
Combustible y combustión
Manejo de combustible, caudal de alimentación, aire de combustión y gases de combustión. Las mediciones de aquí determinan tanto la cifra de rendimiento como el registro de emisiones, así que con frecuencia están ligadas a una obligación de información además de al control.
Caldera, vapor y agua de alimentación
Química del agua, caudal de vapor, nivel de calderín, presión y temperatura. La química y la medición de vapor son ambas protectoras, porque protegen la caldera y la turbina de daños en lugar de optimizar el proceso.
Turbina y generador
Velocidad, vibración, temperatura de cojinete y de metal y potencia de salida. Varias de ellas son protectoras y no de control, y se espera que sobrevivan a un transitorio rápido sin resultar dañadas por él.
Refrigeración, condensado y servicios auxiliares de planta
Caudal de agua de refrigeración, rendimiento del condensador, condensado y sistemas auxiliares. Las tuberías grandes y el agua agresiva hacen que la tecnología de caudal se elija por fiabilidad y por encajar en la tubería, y no por la exactitud más ajustada.
Instrumentación utilizada en este sector
| Magnitud | Qué se mide en este sector | Instrumentos que se especifican habitualmente |
| Caudal | Vapor, agua de alimentación, condensado, combustible, agua de refrigeración y gases de combustión | Instalaciones de vórtice y de presión diferencial para vapor con compensación de presión y temperatura, caudalímetros electromagnéticos o ultrasónicos para agua, Coriolis cuando se necesita una cifra másica, y medición por presión diferencial o térmica para gas |
| Presión | Presión de calderín y de recalentador, presión del colector de vapor, vacío del condensador y diferencial en filtros y coladores | Transmisores de presión y diferenciales dimensionados para la temperatura en la toma, con frecuencia con líneas de impulso o sellos, e instrumentos para vacío en el condensador |
| Temperatura | Vapor sobrecalentado y recalentado, metal de caldera y de turbina, temperatura de cojinete, y la temperatura usada para compensar el caudal de vapor | Termopares para las labores calientes y rápidas, RTD cuando se quiere una lectura estable y trazable, y medición superficial o embebida para la temperatura de metal |
| Nivel | Calderín de caldera, desaireador, pozo caliente del condensador, manejo de combustible y de cenizas | Transmisores de presión diferencial e hidrostáticos con la densidad compensada, más interruptores independientes o un canal redundante cuando se exige protección de nivel de calderín |
| Análisis | Química de caldera y de agua de alimentación, oxígeno disuelto, conductividad y pH, más oxígeno y monóxido de carbono en los gases de combustión | Analizadores en línea de química del agua con acondicionamiento de muestra, y analizadores de combustión montados donde la muestra sea representativa y el analizador siga siendo accesible |
| Vibración y velocidad | Vibración de turbina, bomba y ventilador, velocidad de giro y protección de sobrevelocidad | Medición de vibración por proximidad y por acelerómetro, y sensores de velocidad dispuestos de modo que la protección siga siendo independiente del sistema de control |
Cuál de ellos es adecuado depende de la unidad, de su labor y de la norma que siga la instalación. Las mediciones protectoras de este sector llevan normalmente su propio requisito de redundancia.
Cómo especificar una central eléctrica
- La compensación del vapor, declarada y no supuesta. Una cifra volumétrica de vapor sin la presión y la temperatura de línea detrás no es la que usa el cálculo de rendimiento, así que diga si la compensación la realiza el transmisor, un computador de caudal o el sistema de control.
- La condición en la toma y no la condición nominal. El vapor a alta temperatura y el condensado son problemas de medición distintos con el mismo medio nominal, y las líneas de impulso o los sellos se derivan de la temperatura en el punto de toma.
- Si la medición es protectora. La protección de nivel de calderín, de sobrevelocidad y de vibración exige normalmente independencia del sistema de control y a veces redundancia, y ese requisito viene de la norma de la planta y no del instrumento.
- La química del agua como labor protectora. La conductividad, el pH y el oxígeno disuelto se miden para proteger la caldera y la turbina, así que la especificación se deriva del régimen de tratamiento del agua y no del proceso.
- La medición de vacío, que solo aparece en este sector y necesita un instrumento dimensionado para ello, y no un transmisor de presión estándar usado fuera de su labor prevista.
- Las tuberías grandes en servicio de agua de refrigeración, donde la elección suele venir impuesta por la tubería y por si la línea puede abrirse, más que por la exactitud.
- Las obligaciones de información de emisiones, que fijan el método, el analizador y el registro de las mediciones de gases de combustión y pertenecen a la consulta antes de seleccionar el instrumento.
- Las condiciones del sitio: temperatura ambiente, polvo, vibración y la clasificación de áreas alrededor del manejo de combustible y de la refrigeración del generador, todo lo cual afecta a la elección de la envolvente y no al sensor.
Normas y homologaciones que pueden aplicarse
- Normas de equipos a presión y de calderas aplicadas por el proyecto, que rigen el límite de presión y los materiales y no la electrónica.
- Obligaciones de supervisión de emisiones, cuando un valor medido se comunica a una autoridad y el método está fijado y no se elige.
- Esquemas de certificación para áreas peligrosas en las zonas de manejo de combustible y de refrigeración del generador, que la instalación puede tener que cumplir.
- Requisitos de seguridad funcional para mediciones protectoras como el nivel de calderín y la sobrevelocidad, que normalmente vienen de la norma de la planta y no del instrumento.
- Describimos lo que la instalación puede tener que cumplir. No afirmamos que un producto tenga una aprobación salvo que el documento correspondiente nos haya sido facilitado, y cuando no lo ha sido, la página de producto lo dice.
Aplicaciones en este sector