En un momento determinado del proceso de desarrollo del proyecto, habrá calificado a unos cuantos fabricantes de sistemas de flotación por aire disuelto (DAF) de entre un campo de muchos. Ahora tiene que decidir cuál es el que mejor se adapta a sus necesidades. ¿Cómo elegir?
Tanto si es un ingeniero que especifica equipos en nombre de un cliente, como si es el propietario de una planta que trabaja para resolver su propio reto de tratamiento de aguas residuales, o alguien que simplemente busca profundizar en su conocimiento de los equipos de proceso de aguas residuales, esta guía le ayudará a obtener una visión clara de las opciones de diseño de un fabricante experto en sistemas DAF.
Sumérjase en los elementos de diseño mecánico y de proceso dentro de esta serie de artículos y obtenga una valiosa perspectiva sobre cómo debe evaluar los sistemas DAF. Con estos conocimientos podrá determinar la superioridad del diseño y, lo que es más importante, estará preparado para tomar la decisión de compra correcta. Sólo se compra un sistema DAF una vez, hay que acertar a la primera.
1. Bomba de reciclaje DAF
La bomba de recirculación es el corazón y el alma de un sistema DAF , por lo que es inteligente empezar por aquí. En ella recaen los mayores gastos de capital y mantenimiento asociados a un sistema de flotación por aire disuelto. Entonces, ¿qué debe buscar en una bomba DAF?
En primer lugar, ¿qué tipo de bomba es? Si el fabricante de DAF la llama "bomba de aguas blancas", es probable que se refiera a una bomba de impulsor multietapa.
Bombas de impulsor multietapa
Estas bombas aspiran aire atmosférico (o reciben una entrada de aire comprimido) en la cámara de la bomba, donde los impulsores azotan el aire con el agua para formar burbujas del tamaño de una micra que se disuelven en la solución. Aunque estas bombas especiales generan aguas blancas de calidad, hay motivos de preocupación en un entorno de aguas residuales.
Las bombas de impulsor multietapa tienen una baja tolerancia a los sólidos y fallarán cuando entren materiales aceitosos, fibrosos o arenosos en la cámara de la bomba. En los sistemas DAF, los sólidos arrastrados en el efluente pueden acabar en la bomba, y eso es motivo de preocupación.
Cuando se utilizan en aplicaciones DAF, estas bombas funcionan a presiones de descarga de 90-120 psi. De nuevo, cualquier sólido en las tuberías de recirculación puede causar caídas de presión y disparar las alarmas de presión, lo que provocaría el cierre del sistema.
Por último, las bombas DAF multietapa utilizan componentes especialmente mecanizados para ese diseño específico de bomba. Si alguna pieza de la bomba necesita ser reparada, el usuario final está limitado al fabricante DAF como única fuente de piezas de repuesto para la bomba. Esto es especialmente problemático para los fabricantes que utilizan bombas fabricadas en el extranjero, ya que los plazos de entrega pueden ser de varias semanas.
Hay otras aplicaciones en las que las bombas multicelulares funcionan muy bien, sobre todo en servicios de mayor presión como el agua de alimentación de calderas, el condensado, las tuberías, la ósmosis inversa y las aplicaciones de descalcificación. Pero en entornos de aguas residuales y como componente integral de un sistema DAF cuya única finalidad es eliminar sólidos y materiales aceitosos, la bomba multietapa está un poco fuera de su elemento.
Si el fabricante del sistema DAF emplea una bomba de agua blanca, pero no es una bomba de impulsor multietapa, es probable que esté utilizando una bomba de turbina regenerativa.
Bombas de turbina regenerativas
Se trata de un tipo de bomba centrífuga que utiliza un impulsor giratorio para aumentar la velocidad; sin embargo, el impulsor tiene un aspecto bastante diferente del que se ve en una bomba centrífuga. En lugar de paletas, el impulsor de la turbina tiene cubos o paletas orientados radialmente, lo que hace que se parezca a un rotor de turbina.
A medida que el agua entra en la cámara de la bomba, se mueve en una trayectoria circular a través de los cangilones de la turbina. En una aplicación DAF, el aire comprimido se introduce en la bomba y se disuelve en la solución a medida que la turbina gira y mezcla la mezcla de aire y agua.
La bomba de turbina regenerativa es la única que puede generar altas presiones en una máquina compacta. Las holguras en una bomba de turbina son mucho más estrechas que en una bomba centrífuga tradicional, por lo que el líquido bombeado debe estar muy limpio. Las distancias más estrechas también hacen que este tipo de bomba sea más ruidosa que una bomba centrífuga estándar.
Al igual que las bombas de impulsor multietapa, las bombas de turbina regenerativas funcionan a presiones de descarga de entre 90 y 120 psi en una aplicación DAF. Las altas presiones de funcionamiento y los espacios internos muy reducidos exigen que los líquidos estén totalmente desprovistos de sólidos o materiales aceitosos.
La bomba de turbina regenerativa más popular utilizada por los diseñadores de sistemas DAF es construida por el fabricante japonés Nikuni Co. Ltd. Las piezas necesarias para la reparación deben adquirirse a través de la red de representantes de Nikuni, que se limita a dos empresas para toda Norteamérica. Hay que tener una bomba de repuesto en todo momento, ya que el plazo de entrega de una bomba de repuesto suele ser de 10 a 12 semanas.
Los fabricantes de DAF relativamente nuevos en el mercado de las aguas residuales han adoptado las bombas de turbina regenerativa y de impulsor multietapa porque se comercializan como "bombas de aguas blancas" y, en condiciones de funcionamiento perfectas, funcionan muy bien. Sin embargo, hay otra opción de bomba DAF que se adapta mejor al entorno de las aguas residuales: la bomba centrífuga de aspiración final ANSI.
Bombas ANSI
Las bombas ANSI son el único tipo de bomba dimensionalmente estándar en la industria de las bombas. Todos los componentes son intercambiables: motor, acoplamiento, impulsor, voluta, bancada, etc. Los usuarios finales que compran sistemas DAF que emplean bombas ANSI no tienen que acudir al fabricante de DAF para conseguir piezas de repuesto o de recambio, ya que pueden obtenerse fácilmente de cualquier proveedor de bombas de renombre.
Las bombas ANSI están diseñadas específicamente para funcionar en aplicaciones de procesamiento de alimentos, refinería de petróleo, fabricación general, pulpa y papel y productos químicos. Pueden bombear líquidos con o sin sólidos y pueden equiparse con diversas aleaciones para funcionar en entornos corrosivos. Cuando se utilizan en aplicaciones DAF, las bombas ANSI funcionan a presiones de descarga de entre 70 y 90 psi.
Entonces, ¿cómo generan las bombas ANSI las aguas blancas?
El truco es que no lo hacen. La bomba ANSI se utiliza para transferir el agua y eso es todo. El agua blanca se genera en un "tubo de disolución de aire" estático aguas abajo de la bomba, ya que el agua entra en contacto con pequeños volúmenes de aire comprimido.
Al depositar la responsabilidad de generar aguas bravas en un tubo estático de acero inoxidable, la bomba ANSI puede centrarse en lo que mejor sabe hacer: mover el agua.
La selección de la bomba DAF dice mucho sobre el enfoque de diseño del fabricante. Asegúrese de preguntar por qué utilizan la bomba que utilizan. Pregunte las razones por las que no utilizan las otras opciones. Recuerde que la bomba DAF es el corazón y el alma de todo el sistema: merece la pena discutirlo.
2. Controles y automatización
Piense por un segundo en algo que no tiene nada que ver con los sistemas DAF. Coja su smartphone. ¿Se da cuenta de lo fácil y fluido que es su manejo? La interfaz fluye de forma lógica y sencilla a través de las tareas que desea realizar. Así es como debería funcionar un sistema DAF.
Muchos fabricantes construyen sistemas con arduos procedimientos operativos en nombre de la reducción de costes, cuando en realidad los dolores de cabeza causados por ese mal diseño acaban costando infinitamente más en tiempo, trabajo y frustración.
Algunos sistemas DAF que hemos revisado tienen rutinas de arranque ridículas que son algo así:
- Abrir todas las válvulas de recirculación
- Energizar la bomba de aguas bravas
- Poner en marcha el compresor de aire y alimentar la bomba con x lpm de aire a y psi
- Comience a cerrar la válvula de descarga de aguas blancas hasta que el manómetro de descarga indique el valor x
- Comience a cerrar la válvula de aspiración de aguas blancas hasta que el presostato registre el valor y
- Abrir la válvula de purga de aire hasta que el tanque de saturación de aire indique el valor z
- Siga ajustando todas las válvulas hasta que el agua blanca se vea bien en la inspección visual
- Haga funcionar el sistema durante 10 minutos para saturar el tanque con agua blanca
- Abrir la válvula de entrada de las aguas residuales y comenzar el tratamiento
Un sistema DAF bien diseñado y automatizado debería funcionar algo así:
- Pulsar el botón START
- Mira cómo los controles hacen todo el trabajo mientras tú te comes una magdalena
Es un poco cómico lo difícil que es utilizar ciertos diseños de DAF. Estos sistemas no tienen por qué ser así. Cuando considere la posibilidad de comprar un sistema DAF, tenga en cuenta cómo va a ser su funcionamiento. Pida una descripción del procedimiento de funcionamiento.
Continúe con la segunda parte de la Guía definitiva del comprador de sistemas DAF