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Title:
SYSTEM FOR CONTROLLING THE EFFECTIVENESS OF THE CHEMICAL TREATMENT OF THE WATER-VAPOUR CYCLE BY MEANS OF IN SITU PROBES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/012404
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system comprising: in situ probes which generate analogue electrical signals; ex situ signals; electronic equipment for measuring and transmitting the analogue signals generated by the in situ probes; electrical hoses for transmitting the signals; signal acquisition units (SAU); signal acquisition cards for the digitisation of said signals; a software program for processing and viewing the data and storing the information; and a computer. The system manages the analogue electrical signals generated at different points by said in situ probes and the ex situ signals transmitted to an SAU where they are digitised, said signals being processed by a computer application which stores all the information. Said system can be used to control the effectiveness of the chemical treatment of the water-vapour cycle in real time.

Inventors:
BUENO HARTO JOSE MANUEL (ES)
PEROSANZ LOPEZ FRANCISCO JAVIE (ES)
Application Number:
PCT/ES2002/000370
Publication Date:
February 13, 2003
Filing Date:
July 24, 2002
Export Citation:
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Assignee:
UNION FENOSA GENERACION S A (ES)
BUENO HARTO JOSE MANUEL (ES)
PEROSANZ LOPEZ FRANCISCO JAVIE (ES)
International Classes:
G01N17/02; G08C19/02; (IPC1-7): G01N17/02; G08C19/02
Foreign References:
EP0661538A21995-07-05
US6132593A2000-10-17
US4766550A1988-08-23
US6068012A2000-05-30
Other References:
PERRY ROBERT H., CHILTON CECIL H.: "Manual del ingeniero quimico. Quinta edicion", vol. III, 1984, MCGRAW HILL, MEXICO, D.F., XP002960365
Attorney, Agent or Firm:
Carpintero, López Francisco (S.l. Alcal, 35 Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Un sistema para la vigilancia de la eficacia del tratamiento químico del ciclo aguavapor por medio de sondas in sítu, que comprende : a) una o más sondas in situ que generan señales eléctricas analógicas; b) una o más señales ex situ ; c) uno o más equipos electrónicos para la medida y transmisión de las señales analógicas de las sondas ; d) una o más mangueras eléctricas como medio de transmisión de las señales ; e) una o más unidades de adquisición de señales para recepcionar las señales de todos los puntos; f) una o más tarjetas de adquisición de señales para la digitalización de las mismas; g) un software para el procesado de las señales y almacenamiento de información; y h) un ordenador, soporte de la tarjeta de adquisición de señales y del software.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que cada una de dichas sondas in situ que generan señales eléctricas analógicas está insertada en una celda de un material inmune a la corrosión, pero a la presión y temperatura de las ubicaciones especificadas (líneas sidestream).
3. Sistema según la reivindicación 1, en el que dichas sondas in si tu que generan señales eléctricas analógicas, se seleccionan entre (i) sondas in situ electroquímicas, (ii) sondas in situ químicas y fisicoquímicas, (iii) y cualquier combinación de éstas (i) y (ii).
4. Sistema según la reivindicación 3, en el que dichas sondas in situ electroquímicas comprenden (i) una parte sensible a base de electrodos metálicos, que genera las señales que proporcionan la información de la corrosión de las tuberías, mediante la medida de la intensidad de corrosión de los electrodos; y (ii) una parte mecánica, que tiene por objeto"fijar"la parte sensible al punto de medida.
5. Sistema según la reivindicación 3, en el que dichas sondas in si tu fisicoquímicas se seleccionan entre termopares o RTDs, transductores de presión, y sondas para medir la conductividad específica y la temperatura, y susposibles combinaciones.
6. Sistema según la reivindicación 1, en el que dichas señales ex situ son las señales procedentes de analizadores químicos e instrumentación de la central.
7. Sistema según la reivindicación 1, en el que dichos equipos electrónicos para la medida y transmisión de las señales analógicas son equipos electrónicos modulares que acondicionan las señales para su transmisión.
8. Sistema según la reivindicación 1, en el que dichas mangueras de señales son el soporte físico por donde se transmiten las señales desde los diversos puntos remotos de la instalación donde se efectúan las medidas hasta la unidad de adquisición de señales.
9. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de adquisición de señales recibe las señales que llegan a través de las mangueras de señales y está compuesta por una serie de circuitos electrónicos diseñados para tal fin.
10. Sistema según la reivindicación 1, en el que dichas tarjetas de adquisición realizan la digitalización de las señales, que llegan por las mangueras a la unidad de adquisición de señales, para que puedan ser procesadas y almacenadas en un ordenador.
11. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho software es un programa interactivo de toma de datos, presentación de resultados y gestión de la información que se realiza a través del concepto de instrumentación virtual.
12. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho softwarerealiza el procesado de las señales digitalizadas, para su exhibición en pantalla y almacenamiento en soporte informático.
13. Un método para vigilar la eficacia del tratamiento químico del ciclo aguavapor por medio de sondas in situ, mediante el empleo de un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende : a) la medida de la intensidad de corrosión, temperatura, pH y presión a través de sondas in sítu ; b) la adquisición de señales ex situ provenientes de un laboratorio de control; c) la transmisión de las señales in situ y ex situ mediante diversos métodos como pueden ser : lazos de corriente, impulsos digitales, radiofrecuencia, fibra óptica, infrarrojos, etc a una unidad de adquisición de señales ; d) la digitalización de dichas señales medianteuna tarjeta de adquisición de señales ; y e) el procesamiento, la visualización y el almacenamiento de la información resultante en un ordenador.
14. Método según la reivindicación 11, en el que la eficacia del tratamiento químico del ciclo se expresa mediante el Indice de Eficacia del Tratamiento Químico, que corresponde al cociente entre el índice total de corrosión del ciclo y la potencia media, tal como se muestra en la ecuación [3] Indtotal IETQ = [3] Mw donde IETQ es el Indice de Eficacia del Tratamiento Químico; Mw es la potencia media; e Indtotal es el índice total de corrosión del ciclo, que se define mediante la ecuación [2] : Indtotal =#nX=1 Indaleación x [2] donde Indtotal es el índice total de corrosión; n es el número de aleaciones X existentes en el ciclo; e Indaleación x es el índice de corrosión de cada aleación X existente en el ciclo, definido mediante la ecuación [1] : Indaleaci x = #TTo D corr (T) dT [1] donde Indaleación x es el índice de corrosión de la aleación X en el ciclo; y D corr (T) es la densidad de corriente, expresada en A/cm2, de la aleación X, que es función de la temperatura y de las condiciones físicoquímicas del ciclo.
Description:
SISTEMA PARA LA VIGILANCIA DE LA EFICACIA DEL TRATAMIENTO QUÍMICO DEL CICLO AGUA-VAPOR POR MEDIO DE SONDAS IN SITU CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un sistema para la vigilancia de la eficacia del tratamiento químico del ciclo agua-vapor por medio de sondas ín situ, en concreto, con un sistema para la vigilancia de la eficacia y optimización del tratamiento químico para la corrosión, en tiempo real.

E1 sistema gestiona las señales eléctricas generadas en diferentes puntos por sondas in situ electroquímicas y químicas, y las señales ex situ producidas por los analizadores del laboratorio que son transmitidas mediante lazos de corriente a una unidad de adquisición de señales, donde se digitalizan, mediante tarjetas de adquisición, que son procesadas por una aplicación informática que almacena, visualiza y gestiona la información.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En las centrales eléctricas que utilizan agua como elemento transportador de energía y, en general, en todas las instalaciones generadoras de vapor, se necesita controlar dos aspectos fundamentales : (i) la cantidad de sales disueltas, pues éstas pueden depositarse sobre las superficies metálicas de intercambio de calor, disminuyendo el rendimiento del ciclo agua-vapor; y (ii) la corrosión de las tuberías, ya que, desde el punto de vista termodinámico, la tendencia natural de los metales es oxidarse en contacto con el agua. Por ambas causas se puede producir la indisponibilidad de la instalación debido a la rotura de los tubos, ya sea por recalentamiento, perforación, etc.

El control de los dos problemas anteriormente expuestos se realiza, en términos generales, mediante (i) el tratamiento del agua en una planta de desmineralización, para eliminar las sales disueltas que transporta el agua bruta, convirtiéndose el agua bruta en agua desmineralizada; y (ii) mediante un tratamiento químico sobre el agua desmineralizada con el fin de minimizar la corrosión de las tuberías. La base del tratamiento químico es la formación y estabilización de capas protectoras sobre las superficies metálicas en contacto con el ciclo. Este tratamiento químico, que se supervisa por el laboratorio químico, tiene por objeto asegurar la calidad del agua procedente de la planta desmineralizadora y controlar los parámetros que se establecen para la aplicación del tratamiento químico especificado. Asimismo, vigila la entrada al ciclo de posibles contaminantes.

No obstante, conviene destacar que, mientras los análisis empleados para determinar la calidad del agua y vigilar la entrada de contaminantes al ciclo cumplen las exigencias de sensibilidad, precisión y fiabilidad, el control de la efectividad del tratamiento químico empleado y la determinación de depósitos superficiales son, en la mayoría de los casos, inexistentes; es decir, no se suele emplear instrumentación analítica que permita conocer directamente si la corrosión está siendo minimizada mediante el uso del tratamiento químico escogido y qué cantidad de depósitos hay sobre las superficies metálicas.

En definitiva, la corrosión y la incrustación se tratan de controlar indirectamente mediante el ajuste físico y químico del agua, de acuerdo con la experiencia acumulada durante años de operación.

Para poder verificar que el agua del ciclo se mantiene dentro de los márgenes preestablecidos por el tratamiento

químico, el procedimiento habitual consiste en enviar unas líneas de muestra hasta el laboratorio químico. Una vez allí, se acondicionan las muestras para poder ser analizadas en continuo por medio de análisis automáticos, o en discontinuo (manualmente). Estos análisis no se realizan bajo las mismas condiciones de trabajo (presión y temperatura) que existen en el punto del ciclo de donde procede la muestra.

Con la política energética actual se está imponiendo la apertura progresiva del mercado eléctrico, en el que se demanda una elevada tasa de disponibilidad y en el que se produce un gran incremento en la frecuencia de arranques y paradas, es decir, del régimen transitorio.

Los tratamientos químicos, de acuerdo con los propios organismos que los proponen, se establecen para condiciones de régimen estacionario, y no para situaciones tales como regímenes transitorios de carga, arranques, paradas y mínimos técnicos. Esta idea es extensiva para el laboratorio químico. Durante dichos casos de régimen transitorio puede no llegar suficiente caudal de muestra a los analizadores e, incluso, puede no llegar caudal alguno, mientras que las tuberías pueden estar sufriendo corrosión acelerada y/o sufriendo incrustaciones.

La utilización de sondas in situ, ubicadas directamente en la tuberías del proceso o en líneas de extracción de muestras supone un valioso complemento a la información química que tiene el laboratorio sobre el agua de proceso.

La utilización de las sondas tiene una serie de ventajas, tales como :

la sonda trabaja en las condiciones de servicio del fluido, presión, temperatura y agresividad química, a diferencia de las líneas de extracción que se llevan al laboratorio químico, en las que se acondicionan la presión y la temperatura, además de ser filtradas, para que puedan ser analizadas por personal químico o por analizadores comerciales; la reacción que experimenta la sonda ante las condiciones del fluido se traduce en una señal eléctrica que se puede transmitir a distancia de forma rápida y económica, en comparación con la instalación de una línea de muestra; las sondas requieren un bajo mantenimiento; y, además, se puede estimar la eficacia del tratamiento químico y la posible entrada de contaminantes en el ciclo, tanto en régimen estacionario como transitorio.

El estado de la técnica describe el uso de sensores para medir la corrosión. La patente rusa RU 2085906 describe el empleo de un sensor de corrosión por la creación de un par galvánico entre un ánodo de acero y carbón y un cátodo de magnetita; la patente norteamericana US 5171524 describe un aparato para detectar las condiciones corrosivas en tuberías que conducen fluidos no conductores, mediante la medida del potencial eléctrico generado entre un hilo de plata y la propio tubería; la patente japonesa JP 07248302 describe la medida del potencial a través de un cátodo de plata y la tubería que se corroe que actúa como ánodo y la aplicación de un inhibidor de la corrosión en función del potencial

eléctrico medido.

Por otra parte, la solicitud de patente W095/19566 describe un método para controlar el tratamiento químico del fluido acuoso mediante la medida de la intensidad de corrosión, mientras que la patente japonesa JP 06273310 se refiere al empleo de un equipo de medida de la corrosión instalado en diferentes puntos del circuito de refrigeración de un reactor nuclear mediante sensores que miden el potencial de corrosión, agrietamiento, oxigeno disuelto, pH y conductividad eléctrica.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con un sistema para la gestión del tratamiento químico de la corrosión en los sistemas en los que exista un ciclo agua-vapor que mejora los sistemas descritos en el estado de la técnica.

La adquisición y tratamiento de las señales generadas por varias sondas in si tu en varios puntos del sistema que miden la intensidad de la corrosión, la presión, la conductividad a una determinada temperatura y la evaluación de las señales químicas del laboratorio ex si tu permite vigilar de forma continua la posible entrada de contaminantes al ciclo agua-vapor, la repercusión de éstos sobre las aleaciones y, asimismo, la eficacia del tratamiento químico empleado para minimizar la corrosión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El sistema para la vigilancia de la eficacia del tratamiento químico del ciclo agua-vapor por medio de sondas in situ proporcionado por esta invención, en

adelante sistema de la invención, comprende : a) una o más sondas in situ que generan señales eléctricas analógicas, y pueden ser : i) sondas in situ para los material constitutivos de las tuberías (electroquímicas) ; y/o ii) sondas in situ para el agua de proceso en contacto con el material de las tuberías (fisico-químicas); b) una o más señales ex situ ; c) uno o más equipos electrónicos para la medida y transmisión de las señales analógicas ; d) una o más mangueras eléctricas como medio de transmisión de las señales ; e) una o más unidades de adquisición de señales para recepcionar las señales de todos los puntos; f) una o más tarjetas de adquisición de señales y digitalización de las mismas; g) un software para el procesado, almacenamiento, visualización y gestión de información; y h) un ordenador, soporte de la tarjeta de adquisición de señales y del software.

Las señales eléctricas generadas por las sondas in situ se acondicionan y miden por medio de equipos electrónicos para, seguidamente, poder ser transmitidas desde los diversos puntos de la planta hasta un ordenador.

El conjunto, sondas in situ + técnicas de medida +

transmisión de señales + software de tratamiento de datos, comprende lo que se ha denominado"Sistema para la Vigilancia de la Eficacia del Tratamiento Químico del Ciclo Agua-Vapor por medio de Sondas In-Situ" (SVC).

En el sistema de la invención, cada sonda in situ está insertada en una celda de un material inmune a la corrosión, por ejemplo, acero inoxidable, pero a la presión y temperatura de las ubicaciones especificadas (líneas side-stream).

Las sondas in situ para los materiales constitutivos de las tuberías son electroquímicas, por lo que, para su funcionamiento requieren la existencia de un electrolito.

Estas sondas han sido diseñadas y construidas para funcionar in situ, es decir, a las elevadas presiones y temperaturas existentes en las líneas del ciclo agua-vapor.

Las sondas electroquímicas comprenden (i) una parte sensible (hilos metálicos), que genera las señales que proporcionan la información de la corrosión de las tuberías, mediante la medida de la intensidad de corrosión de los hilos; y (ii) una parte mecánica, que tiene por objeto"fijar"la parte sensible al punto de medida. En una realización particular, la parte mecánica de dicha sonda consiste en un cuerpo de acero inoxidable que rosca sobre las tuberías y de un cierre mecánico entre la parte sensible y dicho cuerpo metálico, por ejemplo, de teflón, y contiene, opcionalmente, unos separadores, de un material aislante, por ejemplo, teflón, cerámica, etc., para aislar eléctricamente los hilos metálicos entre sí.

En estas sondas in situ electroquímicas se utilizan habitualmente hilos de los materiales que se encuentran

formando parte del sistema de tuberías del ciclo agua-vapor de las centrales eléctricas, y de los que se pretende extraer la información relativa a la corrosión.

Las sondas in situ para el agua del cilclo agua-vapor utilizadas en el sistema de la invención son sondas in situ para la determinación de parámetros físicos como temperatura presión, conductividad, etc y sondas in situ para la medida de parámetros químicos como oxígeno disuelto y pH. Las señales ex situ, o señales del proceso y del panel químico del laboratorio químico, son las señales procedentes de analizadores químicos e instrumentación comercial de la central. Estas señales se pueden transmitir por ejemplo, mediante lazos de corriente estándar (4-20 mA), hasta la unidad de adquisición de señales (UAS) del sistema de la invención.

Puesto que en el sistema de la invención, las medidas fundamentales para la estimación de la eficacia del tratamiento químico del ciclo son la densidad de corrosión de las sondas y la temperatura, puede emplearse cualquier tipo de técnicas electroquímicas y/o sondas comerciales que proporcionen estos parámetros. Además, para delimitar con suficiente exactitud los parámetros físico-químicos locales del medio en contacto con las tuberías, parece conveniente introducir sondas de medida de presión y conductividad; ésta última tiene como misión principal comprobar que siempre existe electrolito en contacto con las sondas electroquímicas.

Para la medida y transmisión remota de todas las señales emitidas por las sondas in situ y por la técnica electroquímica, se puede utilizar, por ejemplo, un equipo electrónico modular que transforma dichas señales en lazos

de corriente, con el fin de ser enviadas a distancia.

Las mangueras de señales son el soporte físico por donde se transmiten las señales desde los diversos puntos remotos de la instalación (donde se efectúan las medidas) hasta la UAS. Como se ha comentado previamente, el conjunto que porta la técnica electroquímica de medida posee también la electrónica necesaria para transmitir las señales a larga distancia. Esto se realiza mediante una conversión de las medidas para su posterior transmisión.

La unidad de adquisición de señales (UAS) sirve para recepcionar todas las señales analógicas que llegan a través de las mangueras de señales y está compuesta por una serie de circuitos electrónicos basados en amplificadores operacionales. En una realización particular, la UAS permite cumplir dos objetivos : a) disponer de un número suficiente de canales de entrada con el menor coste posible en cuanto al sistema de adquisición y digitalización se refiere, estableciendo una entrada"diferencial" para cada lazo de transmisión ; y b) aislar los lazos de corriente de cada una de las señales transmitidas para evitar interferencias con otras señales y proteger de riesgos eléctricos a la unidad central de proceso (CPU).

Las tarjetas de adquisición de señales son las encargadas de digitalizar las señales, que llegan por las mangueras a la UAS, para que puedan ser procesadas y almacenadas en un ordenador. Estas tarjetas están insertadas en las ranuras (slots) correspondientes de la placa base del ordenador.

El software puede ser un programa que permite introducir datos y presentar resultados. En una realización particular, el software utilizado en el sistema de la invención es un programa interactivo de toma de datos- presentación de resultados que se realiza a través del concepto de instrumentación virtual. En este caso concreto, para el desarrollo de la aplicación, se ha empleado un editor de programas desarrollado por National Instruments para la generación de pantallas desde un entorno gráfico.

El software del sistema de la invención procesa las señales procedentes de todos los puntos de muestreo, realiza los cálculos pertinentes, evalúa los parámetros y proporciona una información histórica que permanece almacenada para cualquier consulta o utilización posterior.

Esta información permite cuantificar la efectividad que el tratamiento químico empleado esta logrando sobre las tuberías del proceso. Esta herramienta proporciona un criterio de actuación y una justificación real sobre el tratamiento químico del ciclo.

La invención proporciona un método para vigilar la eficacia del tratamiento químico del ciclo agua-vapor por medio de sondas in situ, mediante el empleo del sistema de la invención, que comprende : a) la medida de la intensidad de corrosión, temperatura, pH y presión a través de sondas in situ ; b) la adquisición de señales ex situ provenientes de un laboratorio de control; c) la transmisión de las señales in situ y ex situ

a una unidad de adquisición de señales analógicas (UAS); d) la digitalización de dichas señales mediante una tarjeta de adquisición de señales ; y e) el procesamiento y el almacenamiento de la información resultante en un ordenador.

Estas etapas se describirán de forma más detallada a continuación.

El objetivo más importante del tratamiento químico del ciclo agua-vapor, basado en la adición de reactivos químicos, es evitar la corrosión de las tuberías. La corrosión es un fenómeno de superficie que depende fuertemente de las condiciones locales, es decir, de parámetros físicos como presión, temperatura y velocidad del fluido, a la vez que de parámetros químicos como son la agresividad del medio y la reactividad del metal, o mejor dicho de la capa existente entre el metal y la disolución (óxidos, en general), en las citadas condiciones locales.

Las condiciones hidrodinámicas del conjunto tubería + fluido tienen también un importante papel en la velocidad de corrosión de los materiales, especialmente si las capas protectoras no son lo suficientemente estables. La disminución de las capas límites existentes sobre las superficies de las tuberías favorece la difusión de los elementos del medio hacia las capas protectoras, a la vez que puede llegar a desprenderlas. Esto supone, según los casos, un aumento o una disminución de las velocidades de corrosión. Teniendo en cuenta que lo que interesa preservar son las tuberías del ciclo, generalmente constituidas por aleaciones, y que su comportamiento depende de la capa protectora existente entre la superficie de la aleación y

el medio, no es suficiente con analizar la agresividad de éste último e inferir después el comportamiento de la aleación, tal y como se lleva a cabo en el laboratorio químico de las plantas. Esto es extensivo también a otros sistemas que pretendan emitir diagnósticos sobre el ciclo basados, tan sólo, en el análisis de la agresividad del medio.

El sistema de la invención analiza la eficacia de este tratamiento químico observando la respuesta de las aleaciones ante el agua del ciclo, atendiendo a la medida de la intensidad de corrosión, a la vez que detecta la posible entrada de productos contaminantes al ciclo a través del efecto que éstos tienen sobre la estabilidad de las capas protectoras formadas sobre las superficies de las aleaciones expuestas al medio.

Puesto que los fenómenos de corrosión dependen fuertemente de las condiciones locales de las tuberías, se ha tratado de aproximarse a esas condiciones locales insertando sondas in situ en líneas tipo side-stream por dos motivos : Las líneas side-stream son líneas de extracción de muestra desde las tuberías principales de proceso. La inserción de una sonda en una tubería de proceso comporta un importante riesgo estructural por los procesos de mecanización y soldadura de la pared de la tubería. El beneficio obtenido por la inserción directa de las sondas en dichas tuberías de proceso no justifica el riesgo que comporta.

Ante anomalías de funcionamiento e incluso fúgas de las sondas, las línas side-stream se pueden aislar fácilmente sin perjuicio de la operación de la planta, lo

que redunda en una importante mejora de un factor tan determinante como es la seguridad.

Las medidas de corrosión se efectúan por medio de sondas electroquímicas in situ y son traducidas en señales de intensidades de corrosión por medio de una técnica electroquímica. Esta técnica electroquímica está englobada dentro de una electrónica que realiza también medidas de presión, conductividad específica y temperatura, todas ellas in situ. Este conjunto de señales caracterizan el comportamiento de las aleaciones para unas condiciones dadas de presión, temperatura y química, es decir, para un punto característico del ciclo agua-vapor. El conjunto sondas in situ + electrónica constituye un módulo que, distribuido por una serie de ubicaciones del ciclo agua- vapor, donde exista fase líquida, proporciona una visión global del estado del ciclo en sus condiciones de servicio.

Las señales proporcionadas por cada uno de estos módulos son transmitidas de forma remota, por la propia electrónica, hasta una unidad central de proceso; esto es lo que constituye la estructura primaria del sistema de la invención.

El funcionamiento del sistema distingue las señales recibidas en tres niveles : a) primer nivel (aleaciones) : constituido por grupos de sondas electroquímicas in situ distribuidos en una serie de localizaciones dentro del ciclo agua- vapor (fase líquida). En cada ubicación existe, además del grupo de sondas electroquímicas, sondas de presión, conductividad y temperatura ;

b) segundo nivel (química) : constituido por sondas químicas in situ y/o analizadores convencionales pertenecientes al panel del laboratorio químico; y c) tercer nivel (proceso) : constituido por señales pertenecientes a variables de proceso.

Las señales de los 3 niveles mencionados son transmitidas hasta la UAS, ya sea de las electrónicas asociadas a las sondas ín situ o bien de los propios analizadores e instrumentación del proceso.

La filosofía de funcionamiento del sistema de la invención establece un valor jerárquico en las señales de los 3 niveles comentados. En funcionamiento normal, el sistema de la invención recoge señales de todos los niveles, almacena los datos en archivos históricos, calcula parámetros como velocidades de corrosión de las aleaciones estudiadas, pérdida de material acumulada, y representa densidades de corrosión de las distintas aleaciones en un mismo punto y unos parámetros indicadores de la respuesta del sistema como son los índices de corrosión para la misma aleación a lo largo del ciclo completo. Este parámetro en concreto (índice de corrosión) al igual que el índice de eficacia del tratamiento (IETQ) químico se describirán a continuación con mayor detalle.

Atendiendo a dicha distribución jerárquica de las señales, el sistema detecta cambios no atribuibles al tratamiento químico, por ejemplo, entradas de contaminantes al ciclo, determinando su procedencia y carácter. En caso de producirse un episodio de entrada de contaminación, la utilidad que comporta poder representar de forma simultánea señales de todos los niveles conforma una herramienta muy útil, que actualmente no existe a disposición de los analistas del laboratorio químico.

Por otra parte, para acercarse a un entendimiento del comportamiento hidrodinámico del sistema, en el sistema de la invención se calcula el número de Reynolds, que es un parámetro indicativo del régimen de circulación del fluido (laminar o turbulento) en cada punto de muestreo. La representación de las densidades de corrosión frente a éste número adimensional da una idea de la influencia del fluido sobre la velocidad de corrosión de las aleaciones.

El índice de corrosión es un parámetro que trata de expresar matemáticamente la eficacia que el tratamiento químico está produciendo en las aleaciones en contacto con la fase líquida del ciclo agua-vapor. Teniendo en cuenta que la temperatura es el principal factor que influye en las velocidades de corrosión de las aleaciones, para los distintos puntos del ciclo, se define el índice de corrosión de una aleación existente en el ciclo mediante la ecuación [1] : Indaleación XfTTo D corr (T) dT [1] donde Indaleaciónx es el índice de corrosión de la aleación X en el ciclo; y D corr (T) es la densidad de corriente, expresada en A/cm', de la aleación X, que es función de la temperatura y de las condiciones físico-químicas del ciclo.

T y To representan el rango de temperaturas del ciclo agua-vapor en donde se encuentran en contacto el agua de proceso y la aleación en cuestión.

Asimismo, el índice total de corrosión del ciclo se define mediante la ecuación [2] : Indtotal =#nX=1 Indaleación x

donde, como puede apreciarse, el índice total de corrosión corresponde a la suma de los índices de corrosión de las n aleaciones X existentes en el'ciclo.

En la práctica, tanto los índices de corrosión de cada aleación como el índice total son calculados por el sistema de la invención a través de la integración. numérica de los valores de densidad de corriente medidos en cada punto, a su correspondiente temperatura. Teniendo en cuenta que la temperatura de los distintos puntos del ciclo agua-vapor varía con las oscilaciones de potencia eléctrica generada por la central y para conseguir un tratamiento uniforme sobre los índices químicos, independientes de la carga eléctrica de la central, se define el Indice de Eficacia del Tratamiento Químico (IETQ) mediante el cociente entre el índice total y la potencia media, tal como se muestra en la ecuación [3] Indtotal IETQ =------------- [3] Mw La presencia de contaminantes en el agua de proceso tiene una gran influencia sobre el comportamiento de las aleaciones. El ingreso de cualquier tipo de contaminante y su dilución en el agua de proceso origina una perturbación local de las condiciones químicas del fluido en contacto con las tuberías, acelerando en la mayoría de las ocasiones su velocidad de corrosión y/o produciendo la foración local de depósitos, su detección precoz y eliminación es beneficioso para la vida de la instalación.

Al existir diferentes puntos de medida a lo largo de la fase líquida del ciclo se pueden localizar las entradas de los posibles contaminantes. La detección de dichos

contaminantes se puede realizar en base a 2 procedimientos : i) por comparación entre los valores correspondientes a las mismas aleaciones en varios puntos del ciclo, lo que permite la localización en el ciclo de una posible contaminación; y ii) por alteración de los valores de las sondas electroquímicas respecto a sus valores habituales, atendiendo a la magnitud y características de la alteración (como valores medios) producida se puede inferir el tipo de contaminante.

Durante el funcionamiento normal el sistema atiende a las señales físico-químicas y electroquímicas del primer nivel; si éstas se encuentran dentro de un rango predeterminado para cada una en particular, se concluye que no existen entradas de contaminantes al ciclo, no activándose ninguna alerta. Si por el contrario, se detecta alguna anomalía en el grupo de señales del primer nivel se busca una interpretación atendiendo a las señales del segundo nivel, para el punto del ciclo en cuestión, y las del tercer nivel (variables de proceso). Si este proceso ha detectado anomalías no justificables se recoge el incidente en un fichero de incidencias, donde quedan recogidas incidencia fecha y hora.

Por todo lo anterior, el sistema de la invención se constituye como un sistema que permite vigilar de forma continua la posible entrada de contaminantes al ciclo agua- vapor, la repercusión de éstos sobre las aleaciones existentes en el ciclo y, además, estimar la eficacia del tratamiento químico empleado en cualquier condición normal de funcionamiento de la instalación. Por todo ello se constituye como una herramienta que proporciona un criterio de actuación sobre la química del ciclo.

Dado que la corrosión depende en gran medida de la temperatura y de las condiciones físico-químicas locales, se necesita emplazar las sondas en diversos puntos del ciclo agua-vapor. De esta manera, se obtiene una visión general y simultánea del comportamiento de los diversos metales en las diferentes condiciones reales de servicio existentes en la fase líquida del ciclo.

En una realización particular, los puntos de ubicación de las sondas in sítu en el ciclo agua-vapor, escogidos para configurar el sistema de la invención, son los siguientes : IBEC : entre 20 y 50°C y entre 18,3 y 22,4 bares (18-22 kg/cm2) SCBP2 : entre 50 y 90°C y entre 9,1 y 13,2 bares (9-13 kg/cm2) ED : entre 90 y 130°C y entre 4 y 8 bares (aproximadamente 4-8 kg/cm2) SD : entre 130 y 170°C y entre 4 y 8 bares (aproximadamente 4-8 kg/cm2) AAEE : entre 170 y 260°C y entre 142,6 y 183,4 bares (140-180 kg/cm2) CALD : entre 260 y 350°C y entre 152,8 y 193,6 bares (150 y 190 kg/cm2) donde IBEC : Impulsión Bombas Extracción de Condensado SCBP2 : Salida Calentador Baja Presión Núm. 2

ED : Entrada Desgasificador SD : Salida Desgasificador AAEE : Agua de Alimentación Entrada el Economizador CALD : Purga del Calderín Las temperaturas y presiones anteriores son las existentes habitualmente en dichos puntos del ciclo agua- vapor y, por lo tanto, las condiciones que soportan las sondas in situ.

El sistema de la invención presenta múltiples ventajas.

La medida de una serie de variables locales en distintos puntos supone un notable avance frente a la instrumentación clásica del laboratorio químico (ex sítu), la capacidad de adquisición de señales, el tratamiento de las mismas, el almacenamiento de datos y la gestión que proporciona un sistema informatizado.

Supervisión en tiempo real de la eficacia del tratamiento químico del agua del ciclo en la minimización de la corrosión de las tuberías, Detección precoz de entrada de contaminantes.

El objetivo final radica en que la información generada por este sistema sirva de apoyo a la operación de la planta, especialmente durante transitorios de carga y paradas.

Una ventaja adicional del sistema de la invención se encuentra, en el hecho de que se trata de un sistema adaptable a las necesidades particulares de cada planta y su rapidez de respuesta en transitorios. Además, de la utilización del sistema de la invención se pueden derivar una serie de consecuencias, tales como : - alargamiento de la vida útil de los elementos del ciclo agua-vapor; reducción de indisponibilidades; -optimización del consumo de reactivos del tratamiento químico; y posible reducción de la frecuencia de limpiezas químicas.