Medición de nivel en centrales eléctricas de carbón, por Vega

Cuanto más ecológico y renovable sea nuestro panorama energético, más importantes son las centrales eléctricas convencionales, que funcionan de forma flexible en cuanto el suministro de electricidad procedente del viento y el sol empieza a escasear.

Los aumentos y disminuciones en la producción de una central eléctrica, que se presentan de forma rápida y frecuente, intensifican los requisitos de los materiales utilizados. La medición continua de nivel y presión ofrecen una visión completa del estado actual de la planta brindando a los operadores la seguridad de disponer con antelación de la información relativa a todas las posibles situaciones.

Es un día nublado en Neckarhafen en Altbach, cerca de Esslingen; después de largas y fuertes lluvias, el río se ha teñido de color ocre. Además, el cielo nublado limita la visión en el muelle donde se descarga la carga más importante, el carbón mineral, traído desde un lugar lejano. EnBW opera varias plantas de cogeneración en la planta de Altbach/Deizisau, incluida la unidad de carbón HKW 2, con una potencia eléctrica de aproximadamente 350 MW. Además de la producción de electricidad, aquí también se genera calefacción urbana para la asociación de calefacción del distrito de Stuttgart, que abastece de calefacción a la industria y a los hogares de Stuttgart, Esslingen, Plochingen, Altbach y Deizisau.

Flexibilidad para la revolución energética

A menudo, la turbina de vapor y el generador funcionan a plena carga cuando el sol no brilla o hay poco viento, igual que ocurría antes de la revolución energética. Sin embargo, los tiempos han cambiado notablemente desde que una gran parte de las centrales nucleares de Alemania se desconectaron de la red. De acuerdo con la ley del mercado eléctrico, ahora en Altbach/Deizisau también se genera la llamada media carga. De este modo la planta de cogeneración cubre una parte predecible, pero fluctuante, de la potencia eléctrica necesaria y pasa al modo espera en las horas de bajo consumo. El personal, incluido el equipo dirigido por Jörg Wurmbauer, director de Mantenimiento y Tecnología de Control, está compuesto por especialistas en este tipo de desafíos.

No hacer nada puede resultar muy costoso

Las fases entre la puesta en marcha y la desconexión, durante las cuales el personal mantiene la planta en unas condiciones y preparación óptimas, requieren mucho trabajo. Lo que más desgasta los equipos, afirma Wurmbauer, son los rápidos cambios de temperatura a los que está expuesta toda la planta. Cada puesta en marcha eleva la temperatura varios cientos de grados centígrados y lo mismo ocurre a la inversa durante la desconexión. Las fluctuaciones facilitan la fatiga de los materiales, lo que puede provocar fugas.

Detección temprana

En la planta de cogeneración de Altbach/Deizisau, la tasa de utilización relativamente alta del combustible, de hasta un 70%, y el uso de una cogeneración eficiente se basan en procesos modernos en los que la tecnología de medición de nivel y presión de VEGA contribuye significativamente en cuanto a eficiencia y seguridad. Los sensores de nivel garantizan unas condiciones de producción continuas y estables. Especialmente con materiales problemáticos como: lechada de cal, ácido clorhídrico, aceite para turbinas o aguas residuales. Todos los parámetros se monitorizan a intervalos cortos, los valores determinados exactamente son evaluados rápidamente por el sistema de control. Esto permite a los operadores vigilar cualquier desviación y corregirlos con antelación, para garantizar que los procesos se sigan ejecutando de manera segura y eficiente.

Mucho carbón

Cuando la cantidad de energía generada fluctúa, también cambia la demanda de materia prima. Antes, las reservas de carbón en Altbach/Deizisau eran suficientes exactamente una semana, pero ahora esto ya no pueden garantizarse. En general, los requisitos para la tecnología de medición también han cambiado de forma decisiva. Si antes la inspección visual de las mirillas o los valores empíricos eran un importante mecanismo de control.

Pero ese ya no es el caso, debido a que la operación depende cada situación es muy difícil predecir el consumo de combustible. Hace solo unos años, en la central HWK 2, se procesaban 2500 toneladas diarias de carbón. Almacenadas en un total de seis silos de diario de 17 metros de altura cada uno. Aunque los volúmenes podían diferir ligeramente debido a las diferencias en la composición del carbón, las fluctuaciones repentinas del nivel siguieron siendo la excepción. Hoy en día, sin embargo, Wurmbauer experimenta dificultades a la hora de coordinar las reservas de carbón debido a la difícil previsión de los tiempos de funcionamiento. “Si las cantidades de carbón en nuestra propia planta son insuficientes, por suerte podemos desviar los barcos con cargas destinadas a las plantas de EnBW en Karlsruhe o Heilbronn”, señalan sus responsables».

Del ultrasonido al radar

“Cuando nos conectamos a la red en la década de los 80, los niveles en los silos de carbón se medían con instrumentos de ultrasonidos. Las imprecisiones en la medición eran siempre breves y temporales; por ejemplo, cuando se arremolinaba una gran cantidad de polvo durante el llenado”, recuerda Wurmbauer sobre los inicios de la planta de cogeneración. Como parte de un cambio en la generación de instrumentos, la tecnología de medición radar de 26 GHz se introdujo a principios de la década del 2000. “Esto supuso un gran paso adelante, especialmente en nuestras condiciones de medición”, según el experto, “ya que en los silos pueden formarse conos de apilado muy diferentes porque a veces el carbón es fino y seco, mientras que otras es húmedo o grueso. En determinadas épocas del año, las gotas y los condensados se forman en mayor cantidad dentro de los silos. Cuando suben las temperaturas durante los mediodías de verano, la humedad aumenta de inmediato en el interior de los depósitos; en cambio en invierno la situación es bastante diferente».

Radar de 80 GHz ideal en condiciones de altamente fluctuantes

Desde hace dos años se está implementando la tercera generación de tecnologías de medición en los silos de carbón; por ejemplo, en nueve de las 12 cámaras de depósitos ya se han instalado los sensores radar de 80 GHz VEGAPULS 69, que gracias a su elevada precisión son la solución ideal para los requisitos altamente fluctuantes de la actualidad. Con su rango dinámico de 120 dB, procesan de manera fiable incluso las señales más pequeñas y garantizan una medición precisa y estable con ciclos de medición rápidos. Además, funcionan sin contacto y, gracias a su focalización, no se ven afectados por la suciedad, ni la variación de la presión o la temperatura.

Nueva generación de sensores en el momento oportuno

“Ya casi nunca tenemos que consultar los valores de la constante dieléctrica con nuestros clientes”, explica Andreas Grandel, director de Cuentas Clave responsable del sector de suministro de energía en VEGA. “Desde que empezamos a usar el VEGAPULS 69, podemos medir de manera fiable productos con una baja constante dieléctrica. Gracias a la tecnología de 80 GHz, ya no tenemos que volver a consultar las largas listas de valores de constantes dieléctricas, que hasta hace poco conformaban una importante base de trabajo”.

Jörg Wurmbauer está convencido de que la instalación de los nuevos instrumentos llegó en el momento adecuado. “Hoy en día podemos incrementar y reducir la producción de nuestra central eléctrica con una gran flexibilidad, operamos con solo tres minutos de reserva. Simplemente, las condiciones de trabajo son distintas a las de antes, solo podemos hacerlo si conocemos con exactitud y en todo momento el estado de nuestra planta».
En los silos de carbón, además de la medición sin contacto del VEGAPULS 69, un sensor capacitivo también detecta el nivel. Esto supone una ventaja considerable, ya que esta gran cantidad de datos proporciona una información clara acerca de la situación. Los fallos que el personal de mantenimiento podría considerar esporádicos pueden detectarse rápidamente como redundantes y descubrir fallos sistemáticos.