Reduciendo la pérdida de carga en aplicaciones de bombeo de lodos (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE

Consejos para reducir las pérdidas de carga

En orden de diseñar un sistema de bombeo óptimo, se requiere la evaluación anticipada de la pérdida de carga anticipada en el sistema. Se producirá una excesiva pérdida de carga con un coste innecesario para el operador. Por lo tanto es importante considerar una serie de medidas para reducir las pérdidas:

1. Mantener la velocidad del caudal con un valor óptimo alrededor de 1 m/s. Al aumentar la velocidad, en general se incrementa la pérdida de carga. Por otra parte, una velocidad demasiado baja incrementa la sedimentación de las partículas y los costes de la inversión.
2. Consideremos cambiar las viejas tuberías por otras nuevas. Las viejas tuberías pueden sufrir por el depósito de partículas de lodo en la pared interior de las tuberías que lleva a disminuir el diámetro y variar la rugosidad de la superficie, ambas cuestiones afectan a la pérdida de carga. Por lo tanto, siempre se recomienda comparar los resultados entre tuberías viejas y nuevas en orden de valorar si la sustitución de tuberías es la decisión correcta.
3. Mantener corta la longitud de la tubería. La pérdida de carga en una tubería es también directamente proporcional a la longitud de la tubería. Por lo tanto, deberemos mantener la tubería tan recta y tan corta como sea posible.
4. El diámetro de la tubería es decisivo para la pérdida de carga del sistema. Es aconsejable mantener la tubería con el mismo diámetro en toda su longitud siempre que sea posible, y así contribuiremos a disminuir el riesgo de bloqueo y mantener la velocidad óptima de 1 m/s. La velocidad mínima que se recomienda es de 100 mm. Cuando se trata con lodos no apantallados, es recomendable incorporar equipamiento de molienda en el sistema.
5. El material de construcción de la tubería influirá en la pérdida de carga a través de la estructura del material que afecta la rugosidad relativa. La rugosidad y los lodos generan un modelo de caudal turbulento.
6. Los accesorios pueden contribuir significativamente a la pérdida de carga total; a menudo tanto como la fricción de la tubería. Por lo tanto la forma, tamaño y el número de accesorios deben ser cuidadosamente elegidos. Por ejemplo se recomienda que las curvas sean grandes en un ratio tal que el radio de curvatura sea mayor o igual a 1,5 el diámetro de la tubería.
7. Los cambios en la reología del lodo pueden causar un cambio de régimen laminar a turbulento o viceversa. Esto afectará la pérdida de carga. Otras propiedades del lodo tales como el contenido en TS, polímeros y origin pueden también afectar a la reología.
8. La altura en el arranque se refiere al umbral que tiene que ser superado para iniciar el flujo en el sistema de tuberías. La altura de arranque viene influenciada por la reología del lodo vía límite elástico. Esto necesita que se considere para TS > 4 % en general. 

Operación uniforme usando válvulas

Además de valorar la pérdida de carga en el sistema de tuberías, hay dos asuntos claves a valorar cuando se diseña un sistema de bombeo de lodos: a) conseguir que el lodo entre en la bomba y b) evitar el bloqueo del gas.

Si las válvulas son necesarias, siempre es aconsejable usar válvulas de compuerta estilo cuña en orden de minimizar el riesgo de atasco. Colocándolas tan cerca de la bomba como sea posible se evitará derrame. La tubería de succión del sistema se diseñará de forma que aliente al lodo a fluir espontáneamente a la entrada de la bomba.

Evitar la acumulación de gas

El sistema será diseñado para que los lodos no se queden atrapados o bloqueados en válvulas cerradas. El gas producido biológicamente puede elevar la presión del gas a los límites del sistema. Por lo tanto, estas partes del sistema funcionarán antes de que las válvulas se cierren. Las válvulas de alivio de presión o discos de ruptura pueden ser usadas para proteger el sistema.

Diámetro de tubería, dilución de lodo y enjuague de tuberías

Como previamente se mencionó el diámetro de la tubería se mantendrá constante a través de toda la longitud de la tubería que sea posible. Sin embargo, si es necesario ahusamiento se usará una disminución gradual en vez de tubos concéntricos. Esto evitará bolsas de gas que constriñen la tubería, incrementando la pérdida de carga en casos extremos, causando el bloqueo de la tubería.

Además, debemos examinar si el sistema de tuberías está equipado con los medios necesarios para la dilución de lodo o enjuague de tuberías. Pondremos especial atención para que la dilución trabaje convenientemente. El flujo de lodo necesita ser algo turbulento para permitir que el líquido en dilución se mezcle bien con el lodo. También puede ser necesario prever enjuagar las tuberías con agua fría o caliente para prevenir la acumulación de depósitos en las paredes de la tubería, especialmente si el sistema opera intermitentemente. El agua caliente es a menudo la única forma de limpiar tuberías bloqueadas con compuestos grasos.

Técnicas para reducir la pérdida de carga

Cuando se bombean lodos deshidratados a través de tuberías de más de 20 m puede estar justificado instalar equipos para la reducción de la pérdida de carga. Están disponibles dos métodos comunes para reducir las pérdidas de fricción. Uno despliega inyección de aire en el flujo de lodo. Hasta un 80 % de reducción de pérdida de carga es alcanzable durante la condición óptima. La inyección tiene lugar alrededor de un metro desde la descarga de la bomba.

El otro método es la inyección de film de polímero lubricante, 25 – 35 l/h dependiendo del diámetro de la tubería, entre el lodo y la pared de la tubería. Debido a la mezcla que tiene lugar entre film y lodo el film será absorbido gradualmente por el lodo. Los puntos de inyección se repetirán por lo tanto cada 20 m a lo largo de la tubería. Este método puede reducir la pérdida de carga dramáticamente hasta un 80 – 90 %.

Maximizando la gravedad

Se sugiere que la localización de la bomba esté todo lo cerca que sea posible a la fuente de lodo o al nivel del fondo del tanque. Si la bomba opera intermitentemente se preverá un incremento de la velocidad una o dos veces al día para limpiar las tuberías. 

Bibliografía:

Reducing head loss in sludge pumping applications. WWI Water & Wastewater International. April/MAy 2013 – Vol. 28, Issue 2