17 junio 2013

Reduciendo la pérdida de carga en aplicaciones de bombeo de lodos (1ª PARTE)



El transporte de lodos es la aplicación de bombeo más desafiante en una planta de tratamiento de aguas residuales. ¿Por qué? Como líquido no newtoniano, el lodo exhibe una viscosidad no constante que varía tanto con la tensión aplicada como con el tiempo bajo tensión. En otras palabras, un tipo de lodo que bajo condiciones tranquilas es espeso o altamente viscoso puede hacerse fluir cuando se sacude, agita o somete a tensión. Por lo tanto cada aplicación de tratamiento de lodos individual debe ser cuidadosamente examinada antes de diseñar un sistema de transporte de lodos.
Además de contener atascos potenciales de materias tales como sólidos grandes, harapos y fibras, los lodos contienen arena y otros abrasivos. Los lodos son también líquidos no homogéneos, lo cual significa que los sólidos pueden a menudo ser separados.
Además, la reología de los lodos también depende de la longitud y forma de las fibras, el tamaño y resistencia de los sólidos en los lodos, su granularidad, el valor pH, carga eléctrica de los sólidos y la temperatura del líquido.
Ya que el volumen del lodo colectado impacta en los costes de manejo y transporte, uno de los propósitos de la colección de lodo es minimizar el volumen de agua en el líquido del lodo. En orden de intensificar la separación de líquidos y sólidos, las aguas residuales o lodos pueden sufrir un tratamiento químico o diversos procesos mecánicos.
Desplazamiento positivo vs bombas centrífugas
La selección de bombas para operar libre de problemas es una preocupación principal para los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales. Hasta tiempos relativamente recientes, las bombas de desplazamiento positivo con cavidad progresiva (PC) y bombas de rotor lobular han dominado entre el tipo de bombas usadas para el transporte de lodos.
La popularidad de las bombas de desplazamiento positivo se debe al hecho de que producen el mismo caudal a una velocidad dada independientemente de la presión de descarga y por lo tanto no requieren una evaluación muy exacta de las pérdidas de altura en tuberías.
Alternativamente, las bombas centrífugas son muy efectivas para aplicaciones de lodos donde el contenido de sólidos secos está por debajo del 7 – 8 %. En muchas de estas aplicaciones las bombas centrífugas se comportan mejor desde un punto de vista económico. Sin embargo es importante enfatizar que ambas tecnologías tienen una razón de ser en estas aplicaciones. Sin embargo, usando bombas centrífugas en los sistemas de transporte de lodos se requieren un número de acciones que no son necesarias, o no son tan críticas, cuando se usan bombas de desplazamiento positivo.
Cálculo de las pérdidas de carga
Una de las valoraciones más importantes a llevar a cabo es una estimación racional de las pérdidas de altura en el sistema de tuberías. Es necesario un análisis cuidadoso de la variación del rendimiento para valorar exactamente el impacto que la pendiente de las curvas de rendimiento de las bombas y las variaciones de las propiedades de los lodos, tienen en el tratamiento del lodo.
Ya que el transporte ocurre a menudo intermitentemente en una planta de tratamiento de aguas residuales, cualquier diferencia en el rendimiento de las bombas resultante de unas características cambiantes del lodo durante la operación pueden a menudo ser manejadas sin efectos negativos en los procesos de tratamiento. Cuando se manejan lodos simplemente no es posible calcular exactamente la pérdida de carga dinámica como se hace con el agua o las aguas residuales.
Hay dos métodos principales para estimar la pérdida de carga en un sistema de tuberías cuando se trabaja con lodos. Uno es usar los datos reológicos en orden de valorar el valor del esfuerzo cortante en la pared de la tubería. El otro es intentar encontrar una definición apropiada del número de Reynolds para el lodo en cuestión, seguido por el cálculo del factor de fricción desde el diagrama de Moody.

Un sistema de tuberías cuidadosamente diseñado se verá recompensado con un rendimiento total mejor y una operación de tratamiento de lodos libre de problemas. Hay muchos sistemas de tuberías con pobres rendimientos en plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo. Bastante a menudo los sistemas se han diseñado para agua o aguas residuales sin considerar los requerimientos especiales que el lodo demanda. Un sistema de tuberías minuciosamente diseñado con una comprensión en profundidad del tipo de lodos implicado contribuirá muy positivamente a la operación uniforme del sistema de tuberías del lodo.
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