Eficiencia energética en una EDAR

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Dentro del ciclo integral del agua, las estaciones depuradoras de aguas residuales EDAR suponen en torno al 65% del consumo energético total.

Dentro de una EDAR, el consumo energético supone entre un 15% y un 30% del gasto total de explotación. Siendo este el mayor gasto que se da en la planta.

Conseguir ahorros energéticos en los sistemas de agitación mejoran enormemente el consumo energético total de una EDAR.

El uso de agitadores con hélices de perfil delgado PD hace que casi toda la energía introducida se use en producir desplazamiento del agua (caudal) y con mínimas turbulencias. Además se necesita menos energía que con otros impulsores para el mismo caudal.

Esto hace que la energía absorbida por la hélice sea menor. Por tanto la potencia del motor del agitador es tambien mucho menor que con otro tipo de hélices. Esto unido a la eficiencia energética IE3 de los motores produce un ahorro energético considerable.

Agitador para floculantes

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El agitador empleado para mezclar los floculantes con el fluido es decisivo para que el proceso de depuración sea eficiente. Este proceso se denomina floculación y junto con el de coagulación permiten separar los coloides del agua para depurarla.

La coagulación consigue eliminar el equilibrio electrostático de los coloides por la inyección de una sal metálica y agitación enérgica.

A continuación, la floculación con la inyección de un floculante y el movimiento del líquido se favorece la unión de los coloides formando flóculos.

DEPURACIÓN POCO EFICIENTE

Una definición incompleta del floculador puede originar una depuración poco eficiente.

Es decir, se producirían flóculos pero en menor número, incluso se incurriría en rotura de algunos, y de menor tamaño que con un floculador eficiente.

Como consecuencia, la planta depuradora generará un agua de peor calidad y con un consumo de reactivos mayor.

FLOCULACIÓN ÓPTIMA

Para generar una floculación optima interesa mover lo máximo posible el volumen de agua. Por lo tanto, cuanto mayor sea el caudal recirculado por el agitador, mayor será el nº de colisiones entre flóculos que engordarán éstos y mejorarán su separación.

Pero existe el límite del esfuerzo cortante máximo generado en el impulsor que no rompa los flóculos. Este es proporcional a NxD o sea a Vp. Se admite por experiencia que una pala plana (Paddle) la máxima es Vp= 0.8 m/s (N: velocidad (rpm); D: diámetro del impulsor (m);Vp: velocidad periférica (m/s) )

AGITADOR PARA FLOCULANTES CON HÉLICES

El agitador para floculantes con hélices PD (perfil delgado) hace que casi toda la energía introducida se use en producir desplazamiento del agua (caudal) y con mínimas turbulencias, con lo que se necesita menos energía que con otros impulsores para el mismo caudal.

Los agitadores industriales de agua están expuestos a un funcionamiento continuo en condiciones severas. Por lo tanto deben ser agitadores fuerte para asegurar un movimiento sin fallos a largo plazo.

Agitador para horno de fusión de sales

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Uno de los agitadores más especiales que hemos diseñado ha sido un agitador para horno de fusión de sales. La característica crítica en este diseño es la alta temperatura que debe soportar.

En las plantas termosolares  se utilizan sales fundidas por su alto poder latente. Se usan para almacenar la energía suministrada en horas de sol y utilizarla cuando no hay sol. En consecuencia, se logra la continuidad en la producción.

Estas sales, normalmente mezcla de nitrato de sodio y de potasio, funden a 280ºC aproximadamente y se mantienen en uno o dos depósitos a temperaturas entre 300º y 350ºC.

En la puesta en marcha de la planta es preciso fundir las sales para llenar los dos depósitos de almacenaje.

EL AGITADOR PARA HORNO DE FUSIÓN DE SALES

Agitador para horno de fusión de sales

Agitador horno fusión sales

El elemento esencial en el horno de fusión de sales inorgánicas es el agitador. Su misión es producir el movimiento necesario de las sales para hacer eficiente el intercambio de calor entre los tubos de calentamiento y el liquido además de homogeneizar la temperatura de las sales en su interior. En el reactor se introducen las sales en estado solido y se extraen sales inorgánicas fundidas.

Se utiliza un reactor en el que se calientan las sales con un foco de calor directo como son mecheros de gas. Este reactor esta provisto de un agitador de 22 kW con varias hélices de perfil delgado PD10 de alto rendimiento y una turbina axial. El accionamiento esta constituido por un motorreductor de ejes paralelos con eje hueco. Una linterna entre el reductor y el deposito que aloja  una cámara para refrigerar el eje con agua.

G&G ha diseñado y suministrado cuatro agitadores a Herlogas que funcionan perfectamente y cumplen las expectativas.

En el siguiente enlace se pueden ver las 10 plantas termosolares más grandes del mundo.

Agitador digestor G&G en la EDAR de Ibarra en Ecuador

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G&G Ingenieros ha suministrado a través del consorcio Acciona Agua-Eduinter un agitador vertical de 9.2 kW para la digestión de fangos en la estación depuradora de aguas residuales de Ibarra en Ecuador.

Agitador digestor

Agitador digestor

La EDAR ha sido diseñada siguiendo un riguroso plan de protección ambiental a traves de un avanzado sistema de depuración biologica de nutrientes.

Cómo evitar la explosión de un digestor

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Hace unos días podíamos leer en los medios que se había producido una explosión de un digestor de lodos de la EDAR Almozara en Zaragoza. La deflagración  fue consecuencia de los gases acumulados en su interior. Puedes ampliar la noticia en los siguientes enlaces : Heraldo, Aragon digital

Depuradora de la Explosión. Digestor de fango de la depuradora de La Almozara.- Noticia Heraldo de Aragón

Foto explosión de un digestor. Depuradora La Almozara.- Fuente Heraldo de Aragón

Esta  noticia nos ha llevado a G&G INGENIEROS a querer explicar por qué ocurren estas cosas y cómo una de las soluciones más eficaces pasa por una correcta agitación en los tanques de digestión anaerobia.

Antecedentes

Uno de los principales problemas de las EDAR es qué hacemos con los fangos. Los fangos no estabilizados van a generar olores fétidos por putrefacción y proliferación de bacterias infecciosas. Para tratar estos fangos hay distintos sistemas que pasan desde la incineración, la oxidación total o la digestión anaerobia, procedimiento éste último sobre el que nos centraremos en este post.

Los procesos de digestión anaerobia tienen como fin desactivar los lodos, buscando un ciclo de vida nuevo a un subproducto tratado, que generalmente suele ser empleado como excelente abono orgánico. Este proceso tiene unas características muy concretas:

1.- Para que las bacterias fermentadoras actúen se tienen que dar unas determinadas condiciones de temperatura. El sistema empleado debe asegurar que la temperatura sea homogenea en todo el volumen del tanque.

2.- Durante el proceso se van a producir solidificaciones de lodos en las capas superiores del tanque, lo que se conoce como “costras”. Éstas van a impedir que el metano salga hacía la superficie y se provoquen deflagraciones por acumulaciones indeseadas de gas.

DIGMIX

Así pues, una de las soluciones más usadas para homogeneizar el digestor es el uso de un agitador vertical que genere corrientes en el tanque.

En G&G Ingenieros hemos diseñado una gama de agitadores para esta aplicación denominada DIGMIX. Emplean hélices PD de perfil delgado y alta eficiencia.

Estos agitadores están formados por 2 helices. Una es la encargada de mover la masa generando gran caudal. La otra superior romperá las costras y evitará la acumulación indeseada de gas metano. Además, las hélices pueden girar en ambos sentidos permitiendo des-adherir las fibras de las hélices mediante rotación mecánica.

Asímismo, la correcta agitación de la cuba, con una intensidad adecuada, evitará que se generen decantaciones en los fondos del tanque. Esto facilita el trabajo de las bombas extractoras de fangos y, de nuevo, optimizando los procesos de mantenimiento.

Conclusión: una correcta agitación es la clave para evitar la explosión de un digestor

Por todo ello, desde G&G INGENIEROS entendemos que la agitación de los tanques mediante agitadores verticales de doble hélice de la gama DIGMIX o similar, donde se realizan procesos de digestión anaerobia es el procedimiento más adecuado por siguientes motivos:

1.- Seguridad. Su hélice rompecostras asegura la rotura de las capas de fangos solidificadas en la parte superior del tanque. Esto evita concentraciones indeseadas de gas metano.

2.- Homogeneización gracias al gran caudal de bombeo generado por su hélice inferior. Evitará decantaciones de fangos en el fondo y generará corrientes que permitirán la correcta homogeneización de todo el tanque.

3.- Rotura de caminos preferentes mediante su sistema de doble giro.

4.- Reducción de costes de mantenimiento al ser capaces de des-adherir las fibras a la helice.

Para conocer más sobre G&G INGENIEROS y las múltiples soluciones que tenemos para procesos de agitación industrial le invitamos a que nos escriba a info@gandgingenieros.com

Estaremos encantados de ayudarle.

Agitadores de titanio

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Agitadores de titanio resistentes a la corrosión

Los agitadores de titanio son sobresalientes en aplicaciones donde la resistencia a la corrosión sea un imperativo.

Su elevado precio dificulta su implantación en plantas de desalinización y triunfan los superduplex y los revestimientos de ebonita.

El titanio es muy resistente a la corrosión de aguas salinas, cloro líquido, ácido acético, ácido nítrico, hipocloritos y salmuera.

Resiste soluciones diluidas de ácido clorhídrico y de ácido sulfúrico cuando están en presencia de inhibidores.

Además, presenta resistencia a la corrosión de combustibles. Por ello, un agitador de titanio es adecuado para estas aplicaciones.

La mayor proporción dureza-densidad

Cuando en 1.795 Martin Heinrich Klaproth llamó “titanio” al descubrimiento, en recuerdo de los poderosos Titanes griegos, no fue casual.

El nuevo mineral grisáceo, de baja densidad, escondía una dureza mayor a la de los aceros. Es el elemento metálico con mayor proporción dureza-densidad de todos cuantos se conocen.
Agitadores de titanio

Agitadores de titanio

Con el paso de los años la industria iría descubriendo que el titanio podía formar aleaciones con el hierro, el aluminio, el vanadio y el molibdeno.

En forma de tricloruro de titanio era un catalizador óptimo para la producción de polipropileno, y su gran dureza y baja densidad le hacían apto para las aplicaciones aeroespaciales, la industria petroquímica, las prótesis ortopédicas.

También se descubrió que era resistente a la corrosión del mar, agua regia y cloro, ventaja en plantas de desalinización.

Incluso Frank Gehry lo uso para recubrir la fachada del Museo Guggenheim.

Propiedades físicas del titanio

Cómo ya se ha dicho es el elemento metálico que posee la mayor proporción dureza-densidad.

Tiene un punto de fusión relativamente alto 1.650ºC, lo que también le hace muy válido como metal refractario.

Es un mineral paramagnético y presenta baja conductividad eléctrica y térmica.

Las aleaciones de titanio (99.2% de pureza) tienen una tensión de 434 MPa, equivalente al acero, pero con menor densidad.

Propiedades químicas

Cómo el aluminio y el magnesio se oxida al contacto con el aire.

Estas reacciones de oxidación (también aplicables al contacto con el agua) son muy lentas debido a la pasivación que forma una capa de óxido que protege al resto del metal ante su propia oxidación.

El titanio, como el platino presentan una gran resistencia a la corrosión capaz de resistir el ataque de ácidos minerales fuertes como el ácido sulfúrico y otros compuestos químicos como el cloro.

Agitadores industriales para esmaltes cerámicos

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La función de los agitadores industriales para esmaltes cerámicos es la dispersión, el mantenimiento en suspensión y la homogeneización. Al aplicar los esmaltes cerámicos en las piezas generan una capa continua y uniforme cuya misión es decorar la pieza y la impermeabiliza.

El esmaltado es uno de los procesos más importantes dentro de la industria cerámica. Y, en concreto, los productos que se utilizan en las líneas de esmaltado son: el esmalte cerámico, barbotinas y pigmentos para colorear.

Especialmente relevante es la adaptabilidad de nuestras máquinas  a productos como barbotinas, esmaltes cerámicos, productos químicos, etc.

Procesos con agitación

Los procesos de los agitadores industriales para esmaltes cerámicos que requieren agitación son:

  • Dispersión
  • Mantenimiento en suspensión
  • Homogeneización

La dispersión es muy exigente en esta aplicación y se realiza mediante un disco dispersador, como se muestra en la Figura 1.  Disco plano que en la periferia tiene dientes curvados alternativamente hacia las dos caras.

agitadores industriales para esmaltes ceramicos

Figura1. Disco dispersador o Cowles

El patrón de flujo dominante es tangencial y se utiliza a altas velocidades y tiene alto poder cizallador.

Uno de los procesos mas importantes de los agitadores industriales para esmaltes cerámicos es el mantenimiento en suspensión.

Los agitadores de velocidad lenta, esto es que estan equipados con un motorreductor son adecuados para mantener en suspensión la barbotina cerámica o el compuesto de esmalte cerámico.

En cualquier caso, el móvil de agitación debe ejercer una acción enérgica sobre el fondo de la cuba que permita una circulación del líquido en todo el volumen de la mezcla. Para ello, es recomendable una eficaz circulación usando móviles axiales de alto rendimiento con gran diámetro.

Estos móviles generan un porcentaje de turbulencia bajo y grandes caudales con muy poco cizallado.

A modo de resumen, decir que disponemos de amplia experiencia en diseño y fabricación de agitadores para la industria cerámica.

Agitadores verticales o agitadores sumergibles

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Los agitadores verticales surgieron de la necesidad de controlar las mezclas en tiempo de ejecución o las transmisiones de calor en los reactores y evolucionaron modificando y optimizando los perfiles de las palas.

En contraste, los agitadores sumergibles los desarrollaron los fabricantes de bombas sumergibles, que vieron esa posibilidad al aplicar una hélice al motor sumergible. agitadores verticales agitadores sumergibles

La comparativa de los agitadores verticales con respecto a los sumergibles presenta las siguientes diferencias:

  • Impulsores de grandes diámetros a velocidades bajas proveen mejor mezclado en todo el volumen de líquido. Por lo cual, se eliminarán los filetes de sólidos distribuidos por el fondo del depósito y acumulados en las esquinas.

  • Además, el agitador vertical provee flujos verticales con dirección y sentido contrarios a la acción de la gravedad por lo que actúa con mayor rapidez y eficacia sobre suspensión de sólidos, fibras, etc. ya que la causante de la estratificación es la fuerza de la gravedad.

  • En consecuencia tenemos un mejor mezclado y niveles de potencia mucho menores.

  • No hay componentes eléctricos sumergidos.

  • No se requieren rodamientos y cierres sumergidos.

  • Por otra parte, se puede actuar con líquidos corrosivos y calientes.

  • No es necesario parar la instalación para hacer las labores de mantenimiento.

  • Además con un buen diseño no se necesitará vaciar el depósito para la limpieza de sólidos.

Un ejemplo práctico de agitadores verticales:

Depósito tampón de sección 9×9 m y altura de líquido 5 m. Se trata de homogeneizar el agua residual de correntias que contiene.

  1. Con agitadores sumergibles, según ábacos utilizados, se precisarán 25W/m3

    El volumen es de 405 m3 405×25 = 10.125 W.

    Se toma un agitador sumergible de 11kW con diámetro de hélice 600 mm a una velocidad de 351 rpm.

    Con esto conseguimos un caudal de 3977 m3 /h que generará 9,8 renovaciones/hora.

  2. Con agitador vertical se toma una hélice de perfil delgado de alta eficiencia. El diámetro es de 2500 mm y a una velocidad de 30 rpm. En consecuencia proveerá una velocidad de flujo a la salida de la hélice de 0,54 m/s, un caudal de 9535 m3 /h. Esto generará 24 renovaciones/hora y un tiempo de mezcla de 3,33 min. El motor de accionamiento será de 2,2 kW.

Sin duda alguna, con el 20% de la potencia se consigue un 239% de caudal y mucho mejor orientado y distribuido.

Agitadores vino

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G&G Ingenieros ofrece la solución que mejor se adapta de agitadores vino para volúmenes medios y pequeños, mediante agitadores de montaje lateral.
G&G Ingenieros preconiza para este tipo de agitador pequeño velocidades por debajo de 400 rpm. El chorro de fluido producido mantiene unas velocidades y una agitadores G&G vino penetración superior al correspondiente chorro de diámetro menor y mayor velocidad con el mismo caudal en ambos. Además se cizalla menos el fluido lo que es muy importante para el vino.
Estos agitadores vino son ligeros de peso y compactos. Son soportados únicamente por la brida, sin necesidad de usar soportes externos.
Estos agitadores vino están compuestos por motorreductor, brida de amarre, cierre mecánico y eje con la hélice. Todo ello en acero inoxidable AISI-316L con acabado 2B pulido.

Este tipo de agitadores son de gran aplicación donde se requiera agitar volúmenes de líquido relativamente grandes con una necesidad de agitación media o suave. Son típicas las agitaciones de leche y vino para homogeneización de temperatura.

MOTORREDUCTORES
Los motorreductores seleccionados son de calidad contrastada. Con gran implantación en el mundo, lo que aporta una completa asistencia técnica.
Los motores utilizados son como mínimo de protección IP55 y aislamiento clase F.
Los reductores utilizados son de eje hueco que permiten fijar el árbol del agitador por la parte trasera quitando la tapa. Esto confiere gran facilidad para su montaje y desmontaje.
El factor de servicio de los reductores es siempre superior a 2. Lo que se traduce en gran fiabilidad y durabilidad del equipo.
CIERRES MECANICOS
El sellado de los árboles es por cierre mecánico. Los cierres mecánicos están diseñados específicamente para trabajar con los fluidos manejados y son de marcas reconocidas.
La brida dispone de un testigo de rotura del cierre mecánico proporcionando fiabilidad a estos agitadores.
HELICE DE PERFIL DELGADO
El rendimiento del agitador depende del diseño del propulsor y su eficiencia. La hélice de perfil delgado en su especialización PD10 ofrece unas características de caudal producido inmejorables , con muy poca pérdida por energía turbulenta.
Es una hélice de gran eficiencia para el desplazamiento de líquidos que la hace idónea para equipar los agitadores laterales.

Agitadores vino

La gama de agitadores va desde 0.12 kW el más pequeño hasta 5.5 kW el mayor, cubriendo desde 10m3 hasta 850m3.

agitadores G&G vino