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Vorkauf presenta las bombas multifase Edur

Técnicas de bombeo de mezclas líquido-gas para generación de dispersiones

Redacción QU01/04/2005
El propósito típico de las bombas centrífugas es el transporte de líquidos limpios. No obstante esta aplicación ideal a menudo no se consigue bajo condiciones de trabajo reales. En muchas ocasiones las bombas además tienen que transportar gas no disuelto o vapor. Las razones de esto pueden ser desde instalaciones inadecuadas que ocasionan ligeras fugas en las tuberías de succión hasta niveles de líquidos insuficientes en la succión en sistemas abiertos, etc.
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Figura 1 Bomba multifase Edur
En un gran número de aplicaciones las bombas comunes no autoaspirantes se dañan o no permiten operaciones fiables. Dichos fallos básicamente tienen en común su origen en el diseño del rodete. Según aumenta la cantidad de gas, se va formando gas estacionario en el centro del rodete, lo que acaba bloqueándolo. Incluso con pequeñas cantidades de aire la curva característica deja de ser estable. Por tanto, las bombas estándar no son aptas para estas condiciones de trabajo. Estas dificultades de resuelven con el uso de las bombas multifase Edur (figura 1).

Demanda de bomba multifase

Las partes hidráulicas de las bombas Edur han sido específicamente diseñadas para acabar con los problemas que surgen con el transporte de líquidos con gas.

Cuando el líquido y el gas son alimentados por líneas separadas, se consiguen mezclas perfectas de ambas corrientes resultando en un alto grado de dispersión en la bomba Edur.

Otras características de la bomba son: bajo desgaste por la inevitable contaminación de los líquidos con sólidos, condiciones de bombeo estables bajo puntos de operación cambiantes y perfecta mezcla del liquido consiguiendo microburbujas.

La característica distintiva de las bombas Edur es su rodete abierto por ambos lados y su diseño hidráulico
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Figura 2 Diseño hidráulico de la bomba multifase Edur

Principio de operación

Dependiendo del modelo de bomba y el contenido de gas en el líquido las capacidades pueden llegar a 65 m3/h a las presiones a 28 bares. Las características de la bomba se determinan principalmente por la cantidad de gas incluida en el líquido. Esta cantidad afecta a la capacidad y potencia. Incrementando esta cantidad la capacidad y presión descienden así como la potencia.

En función del modelo seleccionado se pueden conseguir cantidades de gas del 35 por ciento con éxito.

La característica distintiva de las bombas multifase Edur es su rodete abierto por ambos lados combinado con un diseño hidráulico apropiado (figura 2). El contenido de gas permitido depende de la anchura y el diámetro del rodete así como del número de estados de la bomba. El desgaste prematuro se previene con medidas constructivas combinadas con la selección de los materiales más apropiados. Los problemas de la selección de la bomba se resuelven con la posibilidad de variar al número de estados y tamaño de los rodetes.

Carga de gas al líquido

Debido a las diversas propiedades de las bombas Edur, se pueden usar en una multitud de aplicaciones en las que exista una carga de líquidos con gases.

En el pasado la carga del aire se hacía mediante un costoso sistema de compresores, tanques de presurización, bombas centrífugas normales y un complicado sistema de control. Por primera vez una clara reducción de componentes del sistema se puede conseguir con las bombas multifase Edur, ya que sólo es necesaria la bomba. Como la presión del gas disponible es inferior a la presión del líquido alimentado, la bomba sólo tiene que ser estrangulada apropiadamente en el lado de succión para ingerir el aire. No es necesario aumentar la presión del aire por encima de la presión atmosférica.

La función de la bomba consiste no sólo en el transporte de las dos fases sino que además actúa con un mezclador dinámico disolviendo una parte o la totalidad del gas introducido.

Estos son algunos de los ejemplos de procesos que se obtienen:

  • Flotación por aire disuelto para purificación de aguas residuales: el agua residual con un alto grado de contaminación es cargada con aire atmosférico u ozono y sometida a alta presión.
  • Carga de gas: el contenido de oxígeno se incrementa.
  • Neutralización: las soluciones alcalinas son neutralizadas con dióxido de carbono.
  • Eliminación de hierro: el agua subterránea es tratada con oxígeno para eliminar el hiero y el manganeso.
  • Desnitrificación de aguas residuales: mediante oxígeno, los nitratos se eliminan del agua pre-clarificada.

Dependiendo del tipo de proceso se usan gases con diferentes propiedades para la correcta selección de las bombas. La solubilidad del gas es de gran importancia, por ejemplo la solubilidad del aire en el agua es inferior a la del ozono o el dióxido de carbono en el agua.

Una buena mezcla del líquido y el gas es decisiva para la calidad del proceso y, por tanto, para la efectividad de la instalación completa. Con las bombas multifase Edur se pueden conseguir grados de solubilidad del 100 por cien. El resultado es una excelente dispersión.

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Figura 3 Flotantes generados con bomba multifase Edur
Usando las bombas multifase Edur se reducen los costes entre un 30 y un 40 por ciento
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Figura 4 Mezcla líquido-gas generada con bomba multifase Edur

Ejemplo de sistema DAF

La flotación por aire disuelto es un proceso eficaz y aceptado para la purificación de agua residual y es usado por la fácil separación que se consigue de los sólidos suspendidos en líquidos.

Cuando el agua saturada con aire a alta presión se reduce a presión atmosférica y se introduce en el tanque. Las microburbujas ascienden debido a la reducción de presión atrapando las partículas suspendidas y flotándolas a la superficie donde son recogidas (figura 3)

· Tamaño de las microburbujas

Con objeto de capturar el máximo posible de flotantes es necesario generar microburbujas tan pequeñas como sea posible con una distribución uniforme. Dependiendo de la composición del agua a clarificar las bombas multifase Edur pueden conseguir una dispersión con burbujas inferiores a 30µ (figura 4).

· Cantidad de gas

La solubilidad máxima del aire en el agua depende básicamente de la presión de saturación, temperatura y calidad del agua, para la flotación se debe disolver la mayor cantidad de aire posible y evitar el exceso de aire no disuelto.

Con las bombas multifase Edur incluso con rangos de caudal y contenidos de gases variables las condiciones de bombeo permanecen estables por lo que es posible un control preciso de la bomba y un ajuste del proceso de flotación.

La principal característica de todas las bombas multifase Edur es que durante el incremento de la presión dentro de la bomba se obtiene la mezcla del líquido y el gas con una excelente saturación. Mediante la instalación de una tubería de suficiente diámetro y longitud o de un recipiente de presión es posible incrementar la saturación. Consecuentemente el agua altamente saturada está disponible para un proceso óptimo de flotación por aire disuelto donde incluso las partículas más pequeñas son forzadas a ascender a la superficie.

Las bombas Edur pueden conseguir grados de solubilidad del cien por cien
Los campos de aplicación típicos son el tratamiento de emulsiones aceitosas, separación de grasas, precipitación de metales pesados y fosfatos y sedimentaciones en plantas de tratamiento biológico.

Además, las plantas de flotación multietapas son conocidas por el tratamiento de aguas especiales.

Según informes de algunas OEM’s se consigue una reducción de costes de entre el 30 y el 40 por ciento usando las bombas multifase Edur, en cuanto a los costos de inversión y operación se refieren y comparándolo con las unidades tradicionales.

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