SISTEMA DE CONTROL EN BASE A RENDIMIENTO.

Un método para detectar y controlar las características del sistema de enfriamiento,

comprendiendo el método las etapas de: medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y determinar una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula: X = (Ω) (Caudal de purga del medio de enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento, Ω es una concentración deseada del compuesto, y K es una constante; medir una velocidad de corrosión CORRMEDIDA del medio de enfriamiento de recirculación; determinando una velocidad de corrosión deseada CORRREFERENCIA del medio de enfriamiento de recirculación; y calcular una velocidad de alimentación de un inhibidor de corrosión Y de acuerdo con la siguiente fórmula: Y = (X) [1 + α CORRMEDIDA/CORRREFERENCIA)] en la que α es un valor entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 8,0

La invención se refiere a sistemas, incluyendo método y aparato, para controlar el tratamiento químico y la calidad de agua en sistemas de enfriamiento midiendo la corrosión y la contaminación para ajustar los parámetros de control del tratamiento en los sistemas de enfriamiento.

El propósito de un sistema de enfriamiento es retirar el calor de un proceso y descargar dicho calor al entorno a través de la evaporación y descarga de líquido. Un ejemplo de tales sistemas son sistemas de agua de enfriamiento usados para retirar el calor de un condensador de turbinas. Retirar el calor hace que el vapor se condense, lo que da como resultado una reducción en la presión del lado del vapor condensado del condensador y un aumento de la cantidad de potencia generada por unidad de combustible usado para producir el vapor. De forma similar, otro ejemplo de un sistema de este tipo es una máquina de refrigeración. Una máquina de este tipo puede utilizar un refrigerante, tal como R-11, R12 o R-134A, para extraer el calor de un medio enfriado, tal como agua, introducirlo en un ciclo y transferir el calor a un sistema de enfriamiento.

Otro ejemplo de un sistema de enfriamiento es uno en el que el calor de un proceso de una serie de procesos se puede transferir al medio de enfriamiento a través de un intercambiador de calor del proceso, tal como un interenfriador o un compresor de gas. La eficacia de operación de un compresor de gas de múltiples etapas, tal como un compresor de oxígeno o de nitrógeno, se puede vincular directamente a la temperatura y presión de la corriente de gas que entra en cada etapa del compresor. A mayor temperatura y presión por encima de las condiciones de diseño, mayor potencia se requerirá para comprimir la misma cantidad de gas.

De acuerdo con un ejemplo de un sistema de enfriamiento, el medio de enfriamiento incluye un líquido, tal como agua. Un sistema de enfriamiento de este tipo puede comprender (1) al menos un intercambiador de calor para retirar el calor de uno o más procesos; (2) al menos una bomba para hacer circular el medio de enfriamiento a través del al menos un intercambiador de calor; (3) medios para enfriar el medio de enfriamiento, tal como una torre de enfriamiento; (4) medios para añadir nuevos medios de enfriamiento al sistema, tales medios se refieren típicamente como aporte; y (5) medios para descargar una cantidad determinada del medio de enfriamiento desde el sistema, tal descarga se refiere como purga.

El efecto de enfriamiento de acuerdo con un sistema de este tipo se puede conseguir evaporando una fracción del medio de enfriamiento en una corriente de aire a medida que el medio de enfriamiento se hace pasar sobre la torre de enfriamiento. Durante el proceso de retirar el calor del medio de enfriamiento, el aire insaturado puede entrar en la torre de enfriamiento. El aire instaurado puede recoger el fluido evaporado y salir de la torre de enfriamiento a una temperatura mayor y en un estado saturado con respecto al medio de enfriamiento.

De acuerdo con otro ejemplo de un sistema de enfriamiento, se puede obtener un medio de enfriamiento, tal como agua, a partir de un gran depósito del medio que proporcionará un suministro adecuado del medio de enfriamiento a una temperatura lo suficientemente baja para absorber el calor de un proceso o procesos por medio de al menos un intercambiador de calor. En un ejemplo de este tipo, el sistema de enfriamiento puede incluir (1) una fuente para el medio de enfriamiento; (2) medios para hacer circular el medio de enfriamiento, tal como al menos una bomba de circulación; (3) al menos un intercambiador de calor y (5) un lugar para descargar el medio de enfriamiento calentado, tal como el mismo cuerpo del medio de enfriamiento como la fuente.

Los sistemas de enfriamiento que utilizan medios de enfriamiento líquidos se pueden someter a la deposición de materiales y procesos contaminantes, tales como, sales de dureza, productos de corrosión, biomasa, sedimento y lodo del medio de enfriamiento, diversas fugas de procesos y corrosión in situ. Estos materiales y procesos contaminantes se pueden introducir en los sistemas de enfriamiento a partir de una diversidad de fuentes.

Se pueden añadir ciertos materiales de tratamiento al medio de enfriamiento o al sistema de enfriamiento para inhibir, entre otras cosas la deposición de dureza, la corrosión, la formación de biomasas y la aglomeración de otros contaminantes tales como sedimento, lodo, productos de corrosión y fugas de proceso. Tales materiales de tratamiento pueden incluir uno o más componentes químicos que, en combinación, inhiben eficazmente uno o más de los problemas mencionados anteriormente. Por ejemplo, un material de tratamiento diseñado para inhibir la corrosión puede incluir al menos un inhibidor catódico, al menos un inhibidor anódico y/o al menos un material adicional, tal como antiincrustantes, tensioactivos y agentes antiespumantes. Otros materiales de tratamiento que se puede añadir al sistema/medio pueden incluir un ácido, tal como ácido sulfúrico o un álcali, tal como una solución de soda cáustica. Estos materiales adicionales se pueden controlar el pH del medio de enfriamiento dentro de un intervalo de control predeterminado. Cuando se controla el pH, el ácido se usaría para disminuir el pH y el álcali para aumentarlo.

Típicamente, la cantidad de material o materiales de tratamiento añadidos al sistema/medio se pueden determinar mediante ensayos de laboratorios manuales, análisis de muestras de corrosión, el volumen del medio de enfriamiento en el sistema y la cantidad del medio de enfriamiento suministrado al sistema en un periodo de tiempo dado. En tales casos, se pueden usar medios, tales como una bomba de inyección química, para inyectar un flujo de un material de tratamiento dentro del sistema a una velocidad constante a lo largo del tiempo.

Cuando se añade material o materiales para ajustar el pH, se puede utilizar un sistema de inyección química de bucle cerrado. Por ejemplo, el pH del sistema se puede controlar mediante un dispositivo de control de pH que controla una bomba o válvula para aumentar o disminuir la alimentación del agente o agentes de ajuste de pH.

Los materiales de tratamiento usados para inhibir los efectos perjudiciales de las fugas de procesos se controlar típicamente de forma manual, bien sea en una base continua o tras la detección de la ocurrencia de una fuga de este tipo. Detectar, ubicar y cuantificar una fuga de proceso es una tarea que consume tiempo que se puede realizar mediante un operario de planta o un profesional del tratamiento.

Otro aspecto importante del tratamiento y control de un sistema de enfriamiento y la calidad del medio de enfriamiento se refiere a mantener la concentración de los materiales disueltos y suspendidos en el medio por debajo del nivel en el que se pueden precipitar o aglomerar. Esto se consigue típicamente ajustando la cantidad del medio de enfriamiento concentrado retirado del sistema por medio de purga. Típicamente, esto se ha realizado mediante el ajuste manual de una válvula de purga, en base al análisis del laboratorio del medio de enfriamiento circulante. Más recientemente, la purga se ha automatizado controlando la conductividad específica del medio de enfriamiento y ajustando una válvula de purga para mantener un intervalo especificado de conductividad.

Típicamente, un sistema de enfriamiento incluye un medio de enfriamiento, tal como agua. Las características o propiedades del medio de enfriamiento pueden afectar al sistema de enfriamiento y su operación. Los parámetros del medio de enfriamiento tales como el pH, conductividad, velocidades de corrosión, temperaturas (tales como el suministro de enfriamiento, el retorno de calor, la entrada y la salida del intercambiador de calor, entre otras), la velocidad de recirculación del medio de enfriamiento, la velocidad de aporte del medio de enfriamiento y la velocidad de purga del medio de enfriamiento se han controlado durante mucho tiempo para controlar las características del medio de enfriamiento. La purga puede servir para desconcentrar los sólidos disueltos en el medio de enfriamiento y el aporte reemplaza todas las pérdidas del medio de enfriamiento, incluyendo aquellas de la evaporación, la resistencia aerodinámica, sedimentación y purga. Históricamente, el control automatizado de los sistemas de enfriamiento se ha basado, por ejemplo, en mediciones en línea de la conductividad y del pH. Las mediciones de estos factores se pueden complementar con ensayos químicos húmedos de laboratorio para el nivel de inhibidor residual y otros... [Seguir leyendo]

1. Un método para detectar y controlar las características del sistema de enfriamiento, comprendiendo el método las etapas de: medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y determinar una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula: X = () (Caudal de purga del medio de enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto, y

K es una constante; medir una velocidad de corrosión CORRMEDIDA del medio de enfriamiento de recirculación; determinando una velocidad de corrosión deseada CORRREFERENCIA del medio de enfriamiento de recirculación; y

calcular una velocidad de alimentación de un inhibidor de corrosión Y de acuerdo con la siguiente fórmula: Y = (X) [1 +  CORRMEDIDA/CORRREFERENCIA)] en la que  es un valor entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 8,0.

2. Un método para detectar y controlar las características del sistema de enfriamiento, comprendiendo el método las etapas de: medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y determinar una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula X = () (Caudal de purga del medio de enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto, y

K es una constante; medir un Índice de Contaminación FIMEDIDO del medio de enriamiento de recirculación, en el que el Índice de Contaminación FIMEDIDO se calcula de acuerdo con la fórmula:

FIMEDIDO = (A) {[(Tw - Tb) / Power –B]c – [(Tw - Tb) / Power –B]I} + J en la que J = (C) [(Tb)c - (Tb)i] + (D) (Fc - Fi) + (E) (POWERC – POWER i) F = caudal de la corriente del medio de enfriamiento a medida que se hace pasar sobre una

superficie calentada, A, B, C, D, E y J = factores de corrección, Power = nivel de potencia asociado con la superficie calentada, Tb = es la temperatura fluida de masa en el medio de enfriamiento y Tw = temperatura de una pared entre una fuente de calor y la corriente del medio de enfriamiento, i representa las lecturas iniciales, y c representa las lecturas reales; determinar un Índice de Contaminación deseado FIREFERENCIA del medio de enfriamiento de

recirculación; y calcular una velocidad de alimentación del inhibidor de contaminación Z de acuerdo con la siguiente fórmula:

Z = (X) [1 +  (FIMEDIDA / FIREFERENCIA)] en la que:

cuando FIMEDIDA /FIREFERENCIA es de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,0,  es aproximadamente 0,15;

cuando FIMEDIDA /FIREFERENCIA es de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,2,  es aproximadamente 0,30;

cuando FIMEDIDA /FIREFERENCIA es de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 1,5,  es aproximadamente 0,70;

cuando FIMEDIDA /FIREFERENCIA es mayor que aproximadamente 1,5,  es aproximadamente 1,5.

3. Un método para detectar y controlar las características del sistema de enfriamiento, comprendiendo el método las etapas de: medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y determinar una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula: X = () (Caudal de purga del medio de enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto, y

K es una constante; medir una velocidad de corrosión CORRMEDIDA del medio de enfriamiento de recirculación; determinando una velocidad de corrosión deseada CORRREFERENCIA del medio de enfriamiento de recirculación; medir un Índice de Contaminación FIMEDIDO del medio de enfriamiento de recirculación, en el que el Índice de Contaminación FIMEDIDO se calcula de acuerdo con la fórmula:

FIMEDIDO = (A) {[(Tw – Tb) / Power – B]c – [(Tw – Tb) / Power – B]i} + J en la que J = (C) [(Tb)c - (Tb)i] + (D) (Fc - Fi) + (E) (POWERC – POWER i) F = caudal de la corriente del medio de enfriamiento a medida que se hace pasar sobre una

superficie calentada, A, B, C, D, E y J = factores de corrección, Power = nivel de potencia asociado con la superficie calentada, Tb = es la temperatura fluida de masa en el medio de enfriamiento y Tw = temperatura de una pared entre una fuente de calor y la corriente del medio de enfriamiento, i representa las lecturas iniciales, y c representa las lecturas reales; determinar un Índice de Contaminación deseado FIREFERENCIA del medio de enfriamiento de

recirculación; en el que si COORMEDIDO > (G) CORRREFERENCIA , en el que G es un factor de corrección, una velocidad de alimentación de un inhibidor de contaminación Z se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:

Z = (X) [1 +  (FIMEDIDO/FIREFERENCIA)] + () (CORRMEDIDO/(G) CORRREFERENCIA) en la que  es un valor entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 8,0, y  es un valor entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 2, 0.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando CORRMEDIDO/CORRREFERENCIA es de aproximadamente 0,75 a aproximadamente 0,99,  es aproximadamente 0,15.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando CORRMEDIDO/CORRREFERENCIA es de aproximadamente 1,00 a aproximadamente 1,50,  es aproximadamente 0,40.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando CORRMEDIDO/CORRREFERENCIA es de aproximadamente 1,50 a aproximadamente 3,00,  es aproximadamente 1,00.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando CORRMEDIDO/CORRREFERENCIA es mayor que aproximadamente 3,00,  es aproximadamente 2,00.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que A está entre aproximadamente 0,002 y aproximadamente 1000, B está entre aproximadamente 0,167/F y aproximadamente 1/F, C es aproximadamente 0,321, D es aproximadamente 1,432 y E es aproximadamente 0.0665.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que A es aproximadamente 400 y B es aproximadamente 0,25/F.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que A está entre aproximadamente 0,002 y aproximadamente 1000, B está entre aproximadamente 1/F y aproximadamente 0,167/F, C es aproximadamente 0,321, D es aproximadamente 1,432, E es aproximadamente 0,0665 y G está entre aproximadamente 1,11 y aproximadamente 1,5.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que A es aproximadamente 400, B es aproximadamente 0,25/F y G es aproximadamente 1,5.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en la que K es aproximadamente 120.000 o aproximadamente 1.000.

13. Un aparato para detectar y controlar las condiciones en un sistema de enfriamiento, que comprende:

medios para medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y medios para medir una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a las siguiente fórmula:

X = () (Caudal de Purga del Medio de Enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto de tratamiento, y K es una constante; medios para medir una velocidad de corrosión CORRMEDIDA del medio de enfriamiento de

recirculación;

medios para determinar una velocidad de corrosión deseada CORRREFERENCIA del medio de enfriamiento de recirculación; y medios para calcular una velocidad de alimentación de un inhibidor de corrosión Y de acuerdo

con la siguiente fórmula: Y = (X) [1 +  CORRMEDIDA/CORRREFERENCIA)] en la que  es un valor entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 8,0.

14. Un aparato para detectar y controlar las condiciones en un sistema de enfriamiento, que comprende:

medios para medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y medios para medir una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula:

X = () (Caudal de Purga del Medio de Enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto de tratamiento, y K es una constante;

medios para medir un Índice de Contaminación FIMEDIDO del medio de enfriamiento de recirculación, en el que el Índice de Contaminación FIMEDIDO se calcula de acuerdo con la fórmula: FIMEDIDO = (A) {[(Tw – Tb) / Power – B]c – [(Tw – Tb) / Power – B]i} + J en la que

J = (C) [(Tb)c - (Tb)i] + (D) (Fc - Fi) + (E) (POWERC – POWER i) F = caudal de la corriente del medio de enfriamiento a medida que se hace pasar sobre una superficie calentada,

A, B, C, D, E y J = factores de corrección, Power = nivel de potencia asociado con la superficie calentada, Tb = es la temperatura fluida de masa del medio de enfriamiento Tw = es la temperatura de una pared entre una fuente de calor y la corriente del medio de

enfriamiento, i representa las lecturas iniciales, y c representa las lecturas reales; medios para determinar un Índice de Contaminación deseado FIREFERENCIA del medio de

enfriamiento de recirculación; medios para calcular una velocidad de alimentación de un inhibidor de contaminación Z de acuerdo con la siguiente fórmula: Z = (X) [1 +  (FIMEDIDO/FIREFERENCIA)] en la que:

cuando FIMEDIDO/FIREFERENCIA es de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,0,  es aproximadamente 0,15;

cuando FIMEDIDO/FIREFERENCIA es de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,2,  es aproximadamente 0,30;

cuando FIMEDIDO/FIREFERENCIA es de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 1,5,  es aproximadamente 0,70;

cuando FIMEDIDO/FIREFERENCIA es mayor que aproximadamente 1,5,  es aproximadamente 1,5.

15. Un aparato para detectar y controlar las condiciones en un sistema de enfriamiento, que comprende:

medios para medir un caudal de purga del medio de enfriamiento; y medios para medir una velocidad de alimentación de tratamiento X en base a la siguiente fórmula:

X = () (Caudal de Purga del Medio de Enfriamiento) / (K) en la que X es una velocidad de alimentación de tratamiento de un compuesto de tratamiento,  es una concentración deseada del compuesto de tratamiento, y K es una constante; medios para medir una velocidad de corrosión CORRMEDIDA del medio de enfriamiento de

recirculación; medios para determinar una velocidad de corrosión deseada CORRREFERENCIA del medio de enfriamiento de recirculación; medios para medir un Índice de Contaminación FIMEDIDO del medio de enfriamiento de recirculación, en el que el Índice de Contaminación FIMEDIDO se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:

FIMEDIDO = (A) {[(Tw – Tb) / Power – B]c – [(Tw – Tb) / Power – B]i} + J en la que J = (C) [(Tb)c - (Tb)i] + (D) (Fc - Fi) + (E) (POWERC – POWER i)

F = caudal de la corriente del medio de enfriamiento a medida que se hace pasar sobre una superficie calentada, A, B, C, D, E y J = factores de corrección, Power = nivel de potencia asociado con la superficie calentada,

Tb = es la temperatura fluida de masa del medio de enfriamiento Tw = es la temperatura de una pared entre una fuente de calor y la corriente del medio de enfriamiento,

i representa las lecturas iniciales, y c representa las lecturas reales; medios para determinar un Índice de Contaminación deseado FIREFERENCIA del medio de

enfriamiento de recirculación; en el que si CORRMEDIDA > (G) CORRREFERENCIA, en el que G es un factor de correlación, el medio para determinar una velocidad de alimentación de tratamiento determina una velocidad de alimentación de un inhibidor de contaminación Z de acuerdo con la siguiente fórmula: Z = (X) [1 +  (FIMEDIDO/FIREFERENCIA)] + () (CORRMEDIDO/(G) CORRREFERENCIA) en la que  es un valor entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 8,0, y  es un valor entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 2, 0.

16. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que A está entre aproximadamente 0,002 y aproximadamente 1000, B está entre aproximadamente 0,167/F y aproximadamente 1/F, C es aproximadamente 0,321, D es aproximadamente 1,432 y E es aproximadamente 0,0665.

17. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que A es aproximadamente 400 y B es aproximadamente 0,25/F.

18. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en el que A está entre aproximadamente 0,002 y aproximadamente 1000, B está entre aproximadamente 0,167/F y aproximadamente 1/F, C es aproximadamente 0,321, D es aproximadamente 1,432, E es aproximadamente 0,0665 y G está entre aproximadamente 1,11 y aproximadamente 1,5.

19. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en el que A es aproximadamente 400, B es aproximadamente 0,25/F y es aproximadamente 1,5.

20. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 13, en el que K es aproximadamente 120.000 o aproximadamente 1.000.