Seleccione la mejor tecnología para la transferencia de torta deshidratada

Mover torta deshidratada puede ser extremadamente desafiante y bastante frustrante con el tiempo. Las bombas de cavidad progresiva (PC) han estado bombeando torta deshidratada durante más de 70 años, pero ¿cómo se comparan las bombas PC con otros métodos que se utilizan hoy en día? Aquí hay más investigaciones sobre este tema que se centran en las ventajas y desventajas de una instalación en particular.

La mayoría de los procesos que terminan con la deshidratación de lodos requieren un método para mover el material deshidratado a un camión en espera, una cama de secado, un incinerador o una secadora. Para lograr esto, se debe usar un sistema para mover la torta del punto A al punto B, y esto generalmente se divide en dos grupos: bombas y transportadores.

Los dos grupos pueden dividirse aún más en los principales productos de cada categoría:

Existen diferencias en los dos grupos: ventajas entre el grupo de bombas frente al grupo de transportadores, ventajas entre las bombas PC sobre las bombas de pistón y, por último, lo que diferencia a los fabricantes de PC entre sí.

Al observar los dos grupos, existen diferencias en los requisitos de costo y espacio. Los productos dentro de cada grupo son diferentes pero se destacan varias características.

Los sistemas transportadores más comunes en las instalaciones de tortas requieren ángulos bajos para el cambio de elevación o, como mínimo, recorridos ininterrumpidos para llegar a su destino. Esto da como resultado un espacio de piso considerable para el propio transportador o la estructura de soporte para sacar el dispositivo del piso. Si es necesario un gran cambio de elevación, los transportadores requieren grandes distancias para lograrlo.

Las bombas usan tuberías que pueden salir del extremo de la bomba y encaminarse completamente verticales si es necesario. Debido a esto, la tubería se puede instalar en altura, dejando espacio libre en el piso para otros equipos o movimiento en el área. Las bombas requieren solo el espacio suficiente para el espacio ocupado por la bomba.

Según el diseño, los transportadores cuentan con áreas completamente abiertas o parcialmente abiertas que permiten que escapen los olores. Esta apertura a menudo también da como resultado mayores requisitos de limpieza. La torta en un sistema de barrena demasiado lleno puede salirse por debajo de las cubiertas delgadas. Los transportadores de banda, por su diseño, requieren que la banda se dé la vuelta durante todo el recorrido, derramando cualquier contenido que no haya caído en la descarga.

Las bombas utilizan sistemas de tuberías selladas, que pueden eliminar problemas de limpieza y olores.

El costo del sistema puede variar según la distancia total de viaje, los cambios de elevación y el tipo de producto seleccionado. Los tramos cortos simples sin giros (menos de 20 pies) a veces son más económicos con transportadores.

Para sistemas más grandes, un sistema de bomba puede ser más económico, especialmente con elevación y giros, ya que un sistema transportador requiere un nuevo sistema de transmisión cada vez que se necesita un cambio de dirección. El precio de la bomba es básico con la capacidad de desarrollar un precio por galón; un transportador aumenta el precio con la longitud.

Para los usuarios que necesitan múltiples puntos de entrega, ambos sistemas pueden acomodar esto con diversos grados de dificultad y costo. Con una bomba, se utilizan válvulas junto con tuberías para permitir puntos de descarga seleccionables. Con un transportador, se utilizan múltiples transportadores o se puede utilizar un transportador reversible con puntos de caída.

Cada opción debe evaluarse para la situación dada para determinar la instalación más económica.

Algunos equipos de deshidratación pueden generar concentraciones sólidas más bajas de producto a veces o incluso tener ciclos de limpieza que descargan una gran cantidad de líquido.

Si este escenario es parte de la operación, un transportador no puede mover este tipo de producto y debe tener provisiones para drenar lejos del dispositivo. Las bombas que se utilizan para transportar la torta pueden mover estos fluidos de menor viscosidad, lo que las hace adecuadas para sistemas configurados para descargar torta y medios de menor viscosidad.

La eficiencia depende de la distancia que debe cubrirse y, en el caso de los transportadores, del número de cambios de dirección. En general, una sola carrera corta de un transportador será más eficiente que cualquier tipo de bomba. Si se necesita un funcionamiento más largo o motores adicionales, entonces la bomba PC se vuelve al menos tan eficiente, si no más eficiente.

Al igual que las bombas frente a los transportadores, al observar los diferentes tipos de bombas hay algunas diferencias claras. Ambos tipos de bombas son de desplazamiento positivo, lo que significa que por cada revolución o carrera, se descarga una cantidad determinada de producto. Esta es la única similitud real que comparten estas dos bombas.

El costo es donde los dos tipos de bombas varían más. Cuando aumentan los requisitos de presión, es posible que una bomba de pistón solo requiera un motor más grande. Una bomba PC necesitará aumentar la longitud del elemento de bombeo (etapas) para adaptarse a un aumento de presión.

Si bien esto puede parecer una desventaja para la bomba PC, las bombas PC de mayor presión son de tres a cinco veces menos costosas que las bombas de pistón de flujo equivalentes. Es posible instalar una bomba PC con una tolva integrada a un costo menor que el paquete de energía en una bomba de pistón.

La bomba de pistón típica está configurada con una tolva de alimentación de doble tornillo (TSF) que alimenta el material deshidratado de la bomba; ambos equipos funcionan sin sistema hidráulico. Por lo tanto, se requiere un paquete de energía o una unidad hidráulica y debe estar muy cerca de la unidad de bomba/TSF. Por lo tanto, hay tres equipos que ocupan espacio en el piso. La bomba PC utiliza una tolva de alimentación integrada con los elementos de la bomba, lo que puede aumentar la simplicidad de instalación, operación y mantenimiento y ahorrar espacio en el piso.

Las bombas de pistón siempre han sido conocidas por sus capacidades de alta presión, superiores a las de las bombas PC estándar. En el pasado, si la presión de descarga era superior a 600 libras por pulgada cuadrada (psi), la única opción era una bomba de pistón. Las bombas de PC pudieron combatir esto mediante el uso de una configuración de inyección de capa límite (BLI). Esto implicó inyectar polímero (u otro lubricante) alrededor del interior de la tubería para reducir la fricción y, por lo tanto, reducir el requisito de presión. Esto fue efectivo en muchos casos, pero no práctico para tramos de tubería extremadamente largos.

Para nivelar el campo de juego de presión, se puede utilizar la inyección de aire en la descarga de la bomba. Este sistema inyecta aire, empujando tapones de torta a presiones mucho más bajas pero a distancias mucho mayores. La combinación de BLI e inyección de aire permite bombear distancias de 3280 pies con presión reducida en la bomba y en las tuberías. Esta reducción de potencia permite el uso de bombas más pequeñas, reduce el consumo de energía y, en algunos casos, permite el uso de tuberías de plástico.

Como se mencionó anteriormente, las bombas de pistón pueden no ser tan eficientes como las bombas PC. El sistema hidráulico de la bomba de pistón toma energía eléctrica (motor), desarrolla presión hidráulica a través de una bomba y luego entrega el fluido hidráulico presurizado a la bomba para realizar un trabajo mecánico. La bomba PC convierte la energía eléctrica directamente en trabajo mecánico o a través de una caja de engranajes, que actúa como un multiplicador de par para realizar el trabajo mecánico.

Teniendo en cuenta este componente que no forma parte de la bomba PC, el motor hidráulico, hay una pérdida de potencia del 15 %, principalmente debido al calor.

La mayoría de las bombas de pistón modernas en aplicaciones de drenaje utilizan dos pistones. Dos pistones ayudan a minimizar los pulsos y los picos de presión, pero no pueden eliminarlos por completo. Los pistones no funcionan en una situación de alimentación continua, dejando un pistón empujando hacia la tubería mientras el otro se llena. Este escenario da como resultado picos de presión momentáneos de hasta 75 psi cada vez que se evacua un pistón, lo que crea movimiento en la tubería y fatiga general en la tubería y los accesorios. Las bombas PC forman cavidades en las que se mueve el material. A medida que una cavidad se cierra, otra se abre, dando una descarga lineal sin picos de presión ni sacudidas en la tubería.

Las bombas de pistón requieren un mantenimiento continuo para mantener los sellos limpios y en funcionamiento sin daños ni fugas. Las líneas hidráulicas desarrollan fugas y necesitan ser ajustadas o cambiadas. El fluido hidráulico y los filtros también deben cambiarse a intervalos regulares. La bomba PC es accionada eléctricamente y necesita un mantenimiento regular para revisar el aceite de la caja de cambios cada seis a 12 meses.

Los paquetes de energía hidráulica contienen grandes cantidades de aceite hidráulico que deben cambiarse regularmente y desecharse adecuadamente. Las fugas de aceite generalmente se desarrollan alrededor de los accesorios y pueden causar problemas ambientales en el funcionamiento normal. Las bombas PC son accionadas eléctricamente y no tienen esos problemas.

Las bombas de pistón pueden ser ruidosas ya que el ciclo del pistón y las unidades de potencia hidráulica suministran fluido presurizado. En algunos casos, dependiendo de la instalación, se requiere protección auditiva. Las bombas de PC son silenciosas, con un gemido de bajo decibelio del motor si se utiliza un variador de frecuencia (VFD) para controlarlo.

Bomba de Cavidad Progresiva vs. Bomba de Cavidad Progresiva

Si bien es cierto que las bombas de cavidad progresiva pueden parecer similares en la superficie, existen diferencias en cómo se entrega la torta deshidratada a los elementos de bombeo.

Muchos fabricantes de bombas PC tienen un diseño de tolva abierta con un sinfín que alimenta los elementos de bombeo. Este diseño, en general, no se considera una bomba de torta independiente a menos que esté montada debajo de una tolva de fondo vivo, lo que permite que la torta se entregue a los elementos de bombeo sin que se formen puentes.

Para combatir la formación de puentes en una situación en la que la torta cae libremente en la tolva de la bomba, los fabricantes instalan bombas con paredes laterales casi verticales, sinfines más grandes y, en algunos casos, un dispositivo para romper puentes. Un sinfín más grande y paredes laterales casi verticales permiten el bombeo de tortas con bajo contenido de sólidos, pero no son ideales para tortas con una concentración de sólidos superior al 20 % o al 22 %.

Cuando se trata de concentraciones más altas, los fabricantes tienen un dispositivo rompepuentes que reside en la entrada de la tolva, lo que evita que el producto se acumule en el sinfín. Este diseño funciona bien, pero requiere una o dos unidades adicionales, lo que aumenta el costo y reduce la eficiencia.

Se han diseñado otros diseños a lo largo de los años, como una opción con un alimentador de doble tornillo (TSF) para alimentar la bomba. Se ha desarrollado un sinfín integrado de rotación concéntrica; otros sistemas de barrena son accionados excéntricamente. Hacer funcionar el sinfín de manera concéntrica con paredes laterales verticales elimina el área a lo largo del costado del sinfín donde se puede acumular torta y eventualmente hacer un puente sobre el sinfín.

La presión máxima que puede manejar una bomba de PC sin ayudas suele ser de 600 psi, lo que equivale a aproximadamente 300 pies de tubería. Usando una configuración BLI, inyectando polímero (u otro lubricante) alrededor del interior de la tubería para reducir la fricción, la longitud efectiva de la tubería puede duplicarse o la presión puede reducirse a la mitad.

El uso de inyección de aire lleva esto al siguiente nivel. La combinación de BLI e inyección de aire permite bombear distancias de 3280 pies con presión reducida en la bomba y en las tuberías. Esta reducción de potencia permite el uso de bombas más pequeñas, reduce el consumo de energía y, en algunos casos, permite el uso de tuberías de plástico. Esto mantiene bajos los costos de instalación y el mantenimiento continuo.

Las bombas con tolvas integradas son similares en cuanto a requisitos de espacio en el piso, con la excepción de las unidades que tienen un alimentador de doble tornillo (TSF) separado. Si se usa el TSF, se requiere más espacio en el piso, a menos que la unidad se pueda montar encima de la bomba.

Las bombas con tolvas integradas tendrán un cierto porcentaje de costo entre sí, considerando ligeras variaciones en el diseño. La excepción nuevamente es la bomba alimentadora de doble tornillo, que tiende a costar el doble que una bomba de tolva estándar, ya que hay dos equipos en lugar de uno.

El control de nivel generalmente se realiza a través de celdas de carga o un solo dispositivo de medición en la tolva. Estos métodos han sido problemáticos ya que las celdas de carga miden una pequeña fracción del peso en comparación con el peso total de la unidad, requieren placas base complejas y configuraciones complejas. Los dispositivos de un solo nivel requieren una cantidad de producto por encima de la bomba para permitir un control uniforme de la velocidad, lo que puede provocar puentes. También son propensos a cegarse por la humedad y la acumulación de productos cuando se colocan dentro o sobre la tolva de alimentación.

Los usuarios pueden considerar implementar un sistema de nivel láser que use tres láseres, dos para detectar la ausencia y presencia de producto y el tercero para medir el nivel. El sensor de medición de nivel se coloca en el exterior de la tolva. Esto permite la medición desde un lado para evitar la acumulación y la humedad, aumenta la precisión y proporciona redundancia.

Mark Yingling es el director de gestión de productos y mercados de SEEPEX, Inc. Tiene una licenciatura en ciencias ambientales de la Universidad de Cincinnati y cuenta con más de 20 años de experiencia en la industria de trituradoras y bombas de cavidad progresiva. Puede comunicarse con él en [email protected]. Para obtener más información, visite www.seepex.com.