Los sistemas reguladores de la combustión que se estudiarán aquí, se refieren tan sólo al equipo usado en la graduación o iniciación del cambio de velocidad, presión u otras variables para la adecuada coordinación de combustible y aire según la demanda de carga. El fin fundamental del sistema es el de advertir automáticamente las variaciones en la demanda de vapor o “carga” e instantáneamente originar los cambios adecuados en ciertas variables para mantener la presión adecuada en la caldera y las mejores condiciones posibles para la combustión.
Sistemas comerciales. —
Hay varios constructores de equipos reguladores de la combustión que se valen de la presión neumática o hidráulica, o de los impulsos eléctricos corno fuerza motriz pera el accionamiento de los sistemas de regulación:
Constructor Sistema
Hagan Corp Hidráulico neumático
Republic - Smoot Hidráulico
A. W, Cash Presión de fluido
Hays Corp Mecánico y eléctrico
Leeds, and Northrup Eléctrico y neumoeléctrico
Bailey Meter company Neumático y eléctrico
Askania Regulatos Co Hidráulico
1.-sistema regulador de combustión Bailey.
La figura 1 da idea de un sistema neumático de regulación construido por la Bailey Meter Company, aplicado a un hogar de polvo de carbón. Este sistema necesita aire comprimido a 2,5 Kg/cm, que podrá ser suministrado por el sistema compresor de aire de la central, con intercalación de válvula si fuera necesario, por un pequeño motocompresor. La variable fundamental consiste en la variación de la presión del vapor, tomado en determinado punto del colector y actuando sobre un manómetro Bourdon muy sensible, cuyo extremo libre va conectado a la válvula maestra-piloto del aire. Se usa una válvula piloto de libre oscilación con admisión de aire a presión constante en el espacio entre las dos bolas del vástago de la válvula, como se ve en el corte de la figura 1. Las bolas son del mismo tamaño formando una válvula equilibrada; y puesto que son de diámetro menor que el orificio del manguito, escapa una pequeña cantidad de aire que actúa como lubricante, al impedir el rozamiento entre las bolas y el manguito. Dos salidas conectan al cilindro de mando, de manera que cuando la válvula piloto está en punto muerto, el equilibrio entre las presiones de aire a ambos lados no causa movimiento; pero movimiento la válvula piloto 1igeramente en uno de los dos sentidos, se equilibra la presión de aire sobre el pistón Y se mueve.
FIG. 1— Diagrama del sistema regulador de combustión Bailey. Un cambio momentáneo en La presión del vapor obliga al elemento de presión a restablecer la posición de la válvula, aumentando o disminuyendo la presión de carga del aire. Esta presión de carga va por la válvula selectora maestra al relevador. Un mecanismo de flujo de vapor y aire, con conexiones en el camino de los gases del hogar (S y F en la figura) y empalmes de medición en la tubería de vapor.
2.-Sistema neumático de regulación de combustible Leeds & Northrup.
FIG. 2 — Sistema neumático de regulación de combustible Leeds & Northrup.
El regulador del flujo de aire utiliza el tiro diferencial o diferencia de presión en un trayecto del hogar o del calentador de aire, como medida del flujo, y regula el registro del tiro inducido y la velocidad del acoplamiento hidráulico, para mantener un equilibrio entre la presión de carga de la regulación maestra y la diferencia de flujo de aire. El regulador se compone de un brazo equilibrado, apoyado por su centro, con dos fuerzas actuando sobre él. La fuerza maestra se aplica con un montaje de diafragma y se opone a la del diferencial de tiro aplicada manómetro montado sobre el brazo equilibrado. Un grupo de contactos movidos por el brazo equilibrado funciona igual que una centralilla de pulsadores para accionar el servomotor del registro y mantener una condición de equilibrio. Los productos de la combustión se eliminan, por consiguiente, según la demanda de vapor.
El regulador totalizador de alimentación de combustible actúa simultáneamente con el regulador de flujo de aire para graduar la velocidad del alimentador y suministrar la cantidad de combustible adecuada a cada condición de funcionamiento. La velocidad del alimentador se utiliza como medida de la entrega de carbón y la producción de los dos molinos se totaliza conectando en serie eléctricamente los tacómetros. Un solenoide se monta sobre el brazo de equilibrio del regulador, en lugar del manómetro usado en la regulación del flujo de aire, manteniendo el regulador una condición equilibrada entre la presión de carga y el suministro de combustible, regulando en paralelo la velocidad del alimentador. Con Esta característica totalizadora, los alimentadores pueden variar su entrega e incluso ponerse fuera de servicio sin cambiar la relación entre el combustible y el aire suministrados. Para cambiar la relación aire-combustible se coloca un reóstato en el circuito del tacómetro. El aire primario, que fluye a través de cada pulverizador, se regula por el servomotor del registro de escape, cuya posición va regida desde el correspondiente servomotor de alimentación a través de un relé de proporción. Para obtener La respuesta máxima del molino, el anticipador proporciona sobrerregulación de la velocidad del alimentador.
El suministro de aire al hogar es mandado independientemente por un regulador de presión que obliga al servomotor a restablecer la posición del registro de la descarga del ventilador del tiro forzado y la velocidad del acoplamiento hidráulico, tal como se requiere para mantener la uniformidad de tiro. Este regulador también emplea la construcción simple de brazo equilibrado sobre el que se contrarrestra el tiro con un peso regulable, pero fijo. Cada variable se mide, pues, y se ajusta por separado.
Además de la regulación automática, cada servomotor puede operarse, desde el cuadro de mando por nidio de baterías de pulsadores. Los servomotores consisten en dobles mecanismos de tornillo sin fin y engranaje reductor, que no pueden funcionar a contramarcha por registro desequilibrado. Otra característica de seguridad es un enclavamiento por aire comprimido que desconecta la regulación automática si fallase La presión de carga de aire. Esto3 enclavamientos se incluyen también para impedir un crecimiento o decrecimiento anormal del flujo de aire cuando los molinos en servicio han alcanzado sus límites máximos o mínimos, respectivamente.
Sumario.—
Queda, pues, sentado que todos los sistemas se basan en la regulación de las cinco variables fundamentales antes mencionadas y que puede ello conseguirse por diferentes métodos. La economía exige un concienzudo estudio a fin de ahorrar todo accesorio que no sea indispensable en la regulación automática. Sistemas centralizados de combustión pueden instalarse al precio de 1 a 1.25 dólares por Kw, dependiendo el precio de lo completo que sea el sistema y del grado de perfeccionamiento. Los reguladores de combustión han tenido su período de experimentación en diversas centrales, y ha quedado evidentemente demostrado la posibilidad de mejorar el rendimiento del 1 al 3% frente a la regulación manual.
Asimismo, permiten disminuir la mano de obra, y los operarios de la sala de calderas pueden dedicar su atención a otros menesteres. En cierto modo el regulador de combustión actúa sobre la caldera de manera parecida a como lo hace el regulador de potencia de una turbina de vapor.