Ejemplo 3: P&ID Ciclo de carbón Oxyfuel 1ra generación
Explica el funcionamiento del siguiente sistema y coloca todos los instrumentos y elementos que creas que sean necesarios.
Solución:
El sistema mostrado consta de una central termoeléctrica en la cual una caldera de oxyfuel se mezclan carbón y oxigeno puro para calentar agua y generar vapor para posteriormente pasar por una turbina y generar energía eléctrica.
El proceso comienza en el lazo 101 en el cual se encuentra un ventilador que alimenta de aire a una ASU (unidad separadora de aire) la cual separa el aire en nitrógeno y oxígeno, este último será aprovechado en la caldera para una mejor combustión. Por otra parte, se alimenta a la caldera con carbón molido el cual es llevado hasta ella por una banda transportadora movida por un motor eléctrico. En la salida superior de gases de la caldera se encuentra un transmisor de temperatura (TT) protegido por un termopozo (TW) el cual medirá la temperatura dentro de la caldera, éste envía una señal eléctrica a un controlador indicador de temperatura (TIC) conectado a un registrador multivariable (UR) y que realiza una función de “proporción” (K) para regular las cantidades de carbón y oxígeno que entrarán a la caldera. Al TIC se encuentra conectado por señal de datos un indicador de cantidad (QI) y que mediante señal eléctrica encenderá o apagará el switch del motor eléctrico de la banda transportadora (QS). Además, al TIC se conectan por señal eléctrica los relés (TY) que se encuentran en la salida del oxígeno de la ASU y en la válvula de tres vías de la salida de los gases de la caldera que mediante unos transductores (I/P) se abrirán o cerrarán.
En el lazo 102 se encuentra un transmisor de presión (PT) el cual está conectado a un controlador indicador de presión (PIC) que se encargará de controlar la presión dentro de la caldera, este a su vez manda una señal neumática a una válvula de seguridad (PV) de tipo apertura por fallo para abrirse cuando la presión en la caldera sea grande. Al PIC están conectados una alarma de muy alta presión (PAHH) por enclavamiento, un switch (PS) y una alarma de baja presión (PAL). La caldera cuenta con una salida para la ceniza generada durante la combustión del carbón la cual será almacenada en un contenedor para posteriormente desecharse.
En el lazo 103 a la salida del vapor sobrecalentado se encuentra un transmisor de temperatura (TT) protegido por un termo-pozo (TW) y que está conectado a un controlador registrador de temperatura (TRC) el cual envía una señal neumática a una válvula (TV) de tipo apertura por falla (FO) para abrirla cuando la temperatura del vapor sea adecuada y así pasar hacía la turbina de vapor. Al TRC se encuentra conectado un transmisor de temperatura (TT) protegido por termo-pozo (TW) el cual está conectado a la salida del agua que viene del economizador donde se aprovecha el calor de los gases de la caldera para precalentar el agua y facilitar su evaporación, a dicha salida se encuentra conectada una válvula (TV), el TRC activará la válvula cuando el agua precalentada se encuentre a la temperatura deseada para pasar a la caldera.
En el lazo 104 se encuentra la turbina de vapor, la cual está conectada a un generador eléctrico el cual transformará la energía mecánica proveniente de la turbina a energía eléctrica y que puede ser aprovechada en las instalaciones de la industria, a dicho generador se conectan un wáttmetro (W) para medir su potencia, un voltímetro (V) para medir la caída de tensión y un amperímetro (A) para medir la corriente, todos como instrumentos de tablero y accesibles al operario.
En el lazo 105 se encuentra el condensador, que recibirá el vapor que sale de la turbina y el cual mediante agua enfriada, condensará el vapor hasta que se vuelva agua sub-enfriada, a la salida del condensador se encuentra conectado un transmisor de temperatura (TT) protegido por un termo-pozo (TW), el cual está conectado a un controlador indicador de temperatura (TIC) y que mediante señal neumática abrirá la válvula (TV) cuando el agua que sale del condensador se encuentre a una temperatura adecuada para pasar por la bomba y ser llevada al economizador.
En el lazo 106 se encuentra el separador, el cual recibirá los gases que salen del economizador y los separará en CO2 y agua. El CO2 que sale del separador pasa a un catalizador para disminuir su impacto en el medio ambiente. El agua que sale del separador pasa hacia un tanque donde se almacenará. En dicho tanque se encuentra un transmisor de nivel (LT) el cual manda una señal a un controlador indicador de nivel (LIC), que a su vez abrirá una válvula de tres vías (LV) cuando se haya alcanzado el nivel máximo de agua dentro del tanque, para que está pase junto con el agua que proviene de la bomba centrifuga del lazo 105 y de esta forma ser aprovechada en el economizador del sistema.