Products

Solutions

Services

Sistemas de medición y control - Generación de vapor Endress+Hauser Argentina People for Process Automation

Slide 1

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Introducción Ing. Anibal Mazzone Ð Endress+Hauser • Industry Manager Oil&Gas • Product Manager Caudal

Ing. Maximiliano Muñoz Ð Arbaite SRL • Managing Director

Slide 2

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Endress+Hauser Nuestra oferta de productos y servicios Proveemos instrumentos y sistemas para tareas de medición en: • Medición de caudal • Medición de nivel • Medición de presión • Medición de temperatura • Análisis de líquidos • Adquisición de datos Nuestra gama de servicios y soluciones ayudan a hacer que los procesos de nuestros clientes funcionen con una eficiencia óptima: • Mantenimiento • Puesta en marcha • Calibración • Reparación

Slide 3

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Endress+Hauser Argentina Oficina Central San Isidro Ð Buenos Aires Tucumán

Resistencia

Oficinas Regionales Litoral: Rosario Ð Santa Fe

Córdoba

NOA: San Miguel de Tucumán - Tucumán Mendoza

Rosario

Sur: Bahía Blanca Ð Buenos Aires

Buenos Aires

Neuquén

Mar del Plata Bahía Blanca

Mendoza: Godoy Cruz - Mendoza

Oficinas Zonales NEA: Resistencia Ð Chaco

Comodoro Rivadavia

MDP: Mar del Plata Ð Buenos Aires CDR: Comodoro Rivadavia

Representantes de Ventas Córdoba Ð Córdoba Neuquén - Neuquén Slide 4

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Agenda • Mecanismos de falla en la generación de vapor y la importancia del control de calidad del agua • Parámetros de control • Sistemas de medición y control • Puntos de control de caudal

Slide 5

06/13/2016

Denise Amboage

Products

Solutions

Generación de vapor Mecanismos de falla

Slide 6

06/13/2016

Denise Amboage

Services

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla en la generación de vapor Falla

Efecto básico

Ruptura por esfuerzo

- Sobrecalentamiento repentino - Sobrecalentamiento prolongado - Soldadura de metales diferentes

Corrosión lado agua

- Corrosión cáustica - Daño por hidrógeno - Corrosión localizada (Pitting)

Corrosión lado fuego

- Ceniza volante - Precipitación de escoria - Erosión por sopladores de hollín o partículas de carbón

Erosión

- Vibración - Vibración térmica

Fatiga Falta de control de calidad

Slide 7

06/13/2016

- Corrosión a baja temperatura - Corrosión a alta temperatura

Denise Amboage

- Daños por productos químicos - Defectos de material - Defectos de soldadura

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla – Ruptura por esfuerzo • Sobrecalentamiento repentino • Sucede por bloqueo interno del tubo, pérdida de circulación de refrigerante, bajo nivel de agua, excesiva temperatura en gases de combustión.

• Sobrecalentamiento prolongado • Restricción de flujo refrigerante, reducción de capacidad de transferencia de calor, bloqueo de paso de gases de combustión, adelgazamiento de pared, material no adecuado.

• Soldadura de metales diferentes • Diferencias excesivas en expansión térmica, soportes inadecuados, procedimiento de soldadura inadecuado. Slide 8

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla – Corrosión lado agua • Corrosión cáustica • Sucede por alta concentración de NaOH, depósitos en zonas de alto flujo térmico, arrastre de productos de corrosión del sistema precaldera.

• Daño por hidrógeno • Agua con pH ácido, contaminación por limpieza, inadecuado control químico, contaminación por fugas de condensador.

• Corrosión localizada (Pitting) • Alta concentración de oxígeno disuelto en agua en superficie interna. Depósitos de combustión en superficie externa.

Slide 9

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla – Corrosión lado fuego • Corrosión a baja temperatura • Alto contenido de óxido de azufre en los gases de combustión • Operación con temperaturas de metales abajo del punto de rocío ácido • Operación con temperaturas de gases inferiores al punto de rocío ácido • Corrosión a alta temperatura • Combustibles con alto contenido de Sodio, Vanadio y Azufre • Alta temperatura de metal en la tubería

En ambos casos las fallas producen un adelgazamiento de la pared de las tuberías provocando rupturas de las mismas.

Slide 10

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla - Erosión • Erosión por ceniza volante • Causada por flujo irregular de los gases de combustión, el deslizamiento de tuberías obstruyendo el paso de flujo de gases, combustibles con alto contenido de cenizas. • Erosión por ceniza de fondo • Arrastre de escoria en tolvas de recolección, propiedades físicas del carbón utilizado. • Erosión por sopladores de hollín • Deficiente ubicación del soplador de hollín o su operación inadecuada. Soplado con alto contenido de condensado o presión excesiva.

Slide 11

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla - Fatiga • Fatiga por vibración • Causada por diferentes patrones de flujo en los gases de combustión, cargas cíclicas inducidad por el equipo circundante. • Fatiga térmica • Cambios frecuentes en la temperatura del metal, salpicaduras de agua provenientes de sopladores, soportería inadecuada.

Los efectos son generalmente la fisura de la cañería, en distintas partes y de diferentes características según el tipo de fatiga.

Slide 12

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Mecanismos de falla – Falta de control de calidad • Daños por productos químicos • Limpieza química inadecuada, tratamiento del agua incorrecto.

• Material defectuoso • Inadecuado tratamiento térmico durante la fabricación, laminación en el espesor del material, deformaciones por mal manejo de material.

• Defectos de soldadura • Exceso o falta de penetración, porosidad, inclusiones no metálicas, etc.

Slide 13

06/13/2016

Denise Amboage

Products

Solutions

Generación de vapor Parámetros de control

Slide 14

06/13/2016

Denise Amboage

Services

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Impurezas y consecuencias Impureza Turbidez

Apariencia indeseable, causa depósitos en tuberías y equipos.

Color

Interferencia en análisis colorimétrico de otros parámetros y en sistemas de precipitación de hierro.

Dureza

Principal fuente de incrustación en equipos de intercambio de calor, calderas, tuberías.

Alcalinidad Acidez

Slide 15

Dificultades y problema

Espuma y arrastre de sólidos en la producción de vapor. Fragilización del acero en calderas. En altas temperaturas formación de gases corrosivos. Corrosión

pH

Indicación de acidez o alcalinidad del agua.

CO2

Corrosión en líneas de agua y especialmente en vapor y condensado.

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Impurezas y consecuencias Impureza

Dificultades y problema

Sulfatos

Incremento de sólidos de caracter corrosivo como sales. Combinado con Calcio es incrustante.

Nitratos

Incremento sólidos en el agua. Util para controlar fragilizaciones en caldera.

Sílice

Incrustación y depósitos en el agua de enfriamiento y de calderas. Vaporización en caldera y depósito en álabes de turbinas.

Hierro

Coloración y precipitación en agua. Depósitos.

Manganeso

Mismas consecuencias que Hierro.

Aceites y grasas

Depósitos, lodos y espumado en calderas, impide transmisión de calor, indeseables.

Oxígeno

Corrosión en líneas de agua, equipo de intercambio de calor, calderas, retorno de condensado, etc.

Slide 16

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Impurezas y consecuencias Impureza Sulfuro de Hidrógeno Cloruros

Dificultades y problema Olor, corrosión. Tóxico. Incrementa el carácter corrosivo y sólidos en el agua.

Amoníaco

Corrosión de algunos metales y formación de iones solubles complejos.

Conductividad

Indicación de sólidos ionizables en solución. Conductividad alta implica riesgo de corrosión.

Sólidos suspendidos Sólidos totales

Slide 17

06/13/2016

Taponamiento de líneas, causa depósitos en equipos de transferencia de calor, calderas, condensadores, etc. Suma de sólidos disueltos e insolubles.

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

¿Qué se debe controlar? • Sistema de vapor • pH, conductividad, Sílice

• Sistema de agua • Agua de condensado • pH, conductividad, Sílice Amoníaco

• Agua de alimentación • pH, conductividad, Sílice, (Hidrazina)

• Agua de caldera • pH, conductividad, Sílice, Cloruros, alcalinidad, Hidrazina

Slide 18

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Consecuencias en la falta de control • Generador de vapor • Corrosión por gases, agentes químicos (sales y álcalis), pH ácido. • Depósitos por incrustaciones (Calcio, Carbonatos, Sulfatos, Silicatos, Oxidos de hierro) disminuyendo la transferencia de calor. • Depósitos de lodos por Fosfatos de Calcio, Magnesio, Oxidos de Cobre.

Slide 19

06/13/2016

Denise Amboage

Products

Solutions

Generación de vapor Muestreo y análisis

Slide 20

06/13/2016

Denise Amboage

Services

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Puntos de muestreo • Se busca determinar las características de los distintos fluidos verificando y monitoreando las condiciones normales y anormales, proporcionando los parámetros para la alimentación de reactivos, cuando sean necesarios, con el fin de disminuir la incrustación y corrosión en los sistemas antes mencionados. • El sistema de análisis consta de una etapa de acondicionamiento de la muestra y luego de las celdas de medición. Puntos de muestreo: • Vapor en domo de caldera • Drenaje de calentadores a alta presión • Purga de caldera • Agua de entrada al economizador • Vapor sobrecalentado • Salida de desgasificador • Descarga de bombas de condensado

Slide 21

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Paneles SWAS (Steam Water Analysis System) Acondicionamiento

Slide 22

06/13/2016

Mediciones analíticas

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Paneles SWAS (Steam Water Analysis System) Mediciones en línea: • pH / ORP • Conductividad específica, catiónica o diferencial • Silicatos, Sodio • Distintos metales y no metales según requerimientos (Hierro, Manganeso, Cloruros, Amonio, Fosfatos, etc) Aplicación en área NO Explosiva.

Slide 23

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Paneles SWAS (Steam Water Analysis System)

pH / ORP pH

ORP

Conductividad

Combinado

Aliment. externa

Slide 24

06/13/2016

Denise Amboage

Oxígeno

Concentración

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Paneles SWAS (Steam Water Analysis System) Acondicionamiento de muestra Tipo de muestra

P máx (bar)

T máx (°C)

Demanda de muestra

Agua

65

200

0,33 l/min

Agua de alimentación

130 / 320

400

0,83 l/min

Vapor

320

575

0,83 l/min

• El sistema de acondicionamiento de muestra debe seleccionarse de acuerdo a las condiciones de la muestra asegurando que la muestra que alcance las condiciones operativas aptas para los equipos de medición analítica en términos de presión y temperatura. • En todos los casos se requiere como servicio agua de enfriamiento.

Slide 25

06/13/2016

Denise Amboage

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Paneles SWAS (Steam Water Analysis System) Conductividad – el parámetro clave Conductividad específica Indicación de la pureza del agua, nivel de aditivos y álcalis provenientes del tratamiento. Conductividad catiónica Monitoreo de impurezas sin aditivos cáusticos en aplicaciones de vapor. Todas las impurezas se transforman en ácido luego de la columna de intercambio iónico. Conductividad diferencial Indicador de concentración de álcalis en agua ultrapura. Se utiliza también para calcular el valor de pH para protección de corrosión.

Slide 26

06/13/2016

Denise Amboage

Products

Solutions

Puntos de control de caudal Tecnologías disponibles

Slide 27

06/13/2016

Denise Amboage

Services

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

La instrumentación y sus asuntos 1] Caudalímetro de vapor inc. T 2

2] Transmisor de presión 3] Caudalímetro de combustible 4] Caudalímetro de agua con compensación de temperatura

1 12

11

3

8 5] Temperatura de agua alimentación 5

9 4

7

6] Medición de temperatura del aire de ingreso a combustión 7] Contenido de oxigeno en la salida de gases 8] Temperatura de salida

6

10

9] Purga SDT (continua) 10] Purga inferior (barros) 11] Medición continua de nivel 12] Switchs de nivel (limite)

Source: Dr. Ian Roberts, Bradford

Slide 28

06/13/2016

Anibal Mazzone

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Caudalímetro de vapor incluyendo temperatura Ventajas

Presión diferencial

Vórtex

• Tradición y experiencia

• Simple y robusto

• Amplio rango de aplicación

• Libre de mantenimiento

• Bajo costo para grandes diámetros

• Rango de medicion >10:1

• Sin electrónicas en el punto de medición

• Instalación económica

• Opciones de calibración

• Ideales para alta P y T

• Amplio rango de materiales

• Se puede usar en gases contaminado

• Es posible lograr relativa buena exactitud

• Buen precio para diámetros chicos

Slide 29

06/13/2016

Anibal Mazzone

• Las deformaciones influyen poco

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Caudalímetro de vapor/agua incluyendo temperatura Desventajas

Presión diferencial

Vórtex

• Rango de medición 8:1

• Sensor en contacto con el proceso

• Instalación costosa

• Requerimientos mínimos de caudal

• Tramos rectos grandes

• Rango de medición pequeño con bajas densidades

• La exactitud depende del proceso • Requiere mantenimiento • Aplicaciones limitados en gases sucios • Las deformaciones influyen mucho

Slide 30

06/13/2016

Anibal Mazzone

• Costo elevado para diámetros grandes • Tramos rectos de entrada salida grandes

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

1 Caudalímetro de vapor incluye temperatura • En conjunto con el transmisor de presión y temperatura se usa para determinar la producción de la caldera. • Combinado con el caudalímetro de agua de alimentación se pueden hacer cálculos de eficiencia y consumo • El caudalímetro de vapor junto con el control de nivel y el caudalímetro de alimentación puede formar un sistema de control para optimizar la operación de la caldera. Esto reduce las fluctuaciones de presion y dismunuye los arrastres de agua. • La temperatura y la presión definen la densidad y la entalpía del vapor

Slide 31

06/13/2016

Anibal Mazzone

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

4 Agua de alimentación con compensación de temp. • Se usa para determinar la eficiencia en conjunto con el caudalímetro de vapor. • Para dosificación proporcional de químicos a la caldera (se reduce la sobre/sub dosificación, se reduce la corrosión en la caldera y se optimizan las purgas) • El caudalímetro de alimentación junto con el control de nivel y el caudalímetro de vapor pueden formar un sistema de control para optimizar la operacion de la caldera. Esto reduce las fluctuaciones de presión y dismunuye los arrastres de agua. • Algunos caudalimetros magneticos pueden informar la conductividad del agua, lo que puede indicar problemas de tratamiento primario del agua o contaminación del condensado

Slide 32

06/13/2016

Anibal Mazzone

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

La instrumentación y sus asuntos 1] Caudalímetro de vapor inc. T 2

2] Transmisor de presión 3] Caudalimetros de combustible 4] Caudalímetro de agua con compensación de temperatura

1 12

11

3

8 5] Temperatura de agua alimentacion 5

9 4

7

6] Medición de temperatura del aire de ingreso a combustion 7] Contenido de oxigeno en la salida de gases 8] Temperatura de salida

6

10

9] Purga SDT (continua) 10] Purga inferior (barros) 11] Medicion continua de nivel 12] Switchs de nivel (limite)

Source: Dr. Ian Roberts, Bradford

Slide 33

06/13/2016

Anibal Mazzone

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Caudalímetro de combustible Ventajas

Presión diferencial

Vórtex

Termicos

Ultrasonicos

Coriolis

• Tradición y experiencia

• Simple y robusto

• Rango de medicion 1:100 • Medición directa de masa

• Sistemas multicaminos < 0.5 %

• Medición directa de masa

• Opciones de calibracion

• Máxima exactitud

• Sin perdida de carga

• Rango de medición 100:1

• No lo afecta la instalación

• Se puede usar en gases contaminado

• Version de inserción para los diametros mas grandes

• Sin pérdida de carga

• Mide desde caudales muy bajos

• Buen precio para diametros chicos

• Apto para caudales bajos

• Deformaciones influyen poco

• Instalación simple

• Amplio rango de aplicacion • Bajo costo para grandes diametros • Sin electronicas en el punto de medicion • Opciones de calibración • Amplio rango de materiales • Es posible lograr relativa buena exactitud Slide 34

• Libre de mantenimiento • Rango de medicion >10:1 • Instalación económica • Ideales para alta PyT

06/13/2016

Anibal Mazzone

• Medición bidireccional

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

Caudalímetro de combustible Desventajas

Presión diferencial

Vórtex

Termicos

Ultrasonicos

Coriolis

• Rango de medicion 8:1

• Sensor en contacto con el proceso

• Solo para gases definidos

• Los sistemas precisos son costosos

• Son un poco mas caros

• Instalación costosa • Tramos resctos grandes • La exactitud depende del proceso • Requiere mantenimiento • Aplicaciones limitades en gases sucios • Las deformaciones influyen mucho Slide 35

• Requerimientos minimos de caudal

• Tramos rectos largos • P y T limitados

• Rango de medicon pequeño con bajas densidades

• Sensor en contacto con el proceso

• Costo elevado para diametros grandes

• Sensible a las prop. y cond. del gas

• Tramos rectos de entrada salida grandes

• Limitados a gases limpios y secos.

06/13/2016

Anibal Mazzone

• Poco difundidos • Fluidos sucios causan problemas • Tramos rectos largos • Densidades bajas son dificiles de medir

• Generan perdida de carga

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

3 Caudalímetros de combustible • Se usan en el calculo total de consumo de combustible y costos y en el calculo de eficiencias directas e indirectas • Deben compensar el combustible para poder utilizarse en lso calculos de consumo especifico, por ejemplo, Nm3 / tonelada de vapor, etc

Slide 36

06/13/2016

Anibal Mazzone

Sistemas de medición y control - Generación de vapor

La instrumentación y sus asuntos 1] Caudalímetro de vapor inc. T 2

2] Transmisor de presión 3] Caudalimetros de combustible 4] Caudalímetro de agua con compensación de temperatura

1 12

11

3

8 5] Temperatura de agua alimentacion 5

9 4

7

6] Medición de temperatura del aire de ingreso a combustion 7] Contenido de oxigeno en la salida de gases 8] Temperatura de salida

6

10

9] Purga SDT (continua) 10] Purga inferior (barros) 11] Medicion continua de nivel 12] Switchs de nivel (limite)

Source: Dr. Ian Roberts, Bradford

Slide 37

06/13/2016

Anibal Mazzone

Products

Solutions

Muchas Gracias por su atención

Slide 38

06/13/2016

Anibal Mazzone

Services