Válvulas de manguito para condiciones extremas en agua y aguas residuales

Las válvulas de manguito están ganando popularidad en el sector del agua y las aguas residuales debido a su facilidad de operación, necesidad poco frecuente de mantenimiento y facilidad de reparación. Cuando están en la posición abierta, no hay bolsillos ni cavidades para que se acumule material y cause problemas operativos. Las válvulas de manguito son 100 % de puerto completo y proporcionan un cierre 100 % hermético a las burbujas. A menudo se utilizan para el control de afluentes, eliminación de arena, lodos, aguas residuales sin tratar, hipoclorito de sodio, escoria, adición de cal, gas digestor, alumbre, cloruro férrico y otras aplicaciones.

Es posible que la selección de equipos históricos no siempre sea lo mejor para el usuario. Durante muchos años, las válvulas de tapón se han utilizado en agua y aguas residuales. Son un producto conocido para muchas plantas. Las válvulas de tapón son confiables, pero si una planta no cuenta con la mano de obra para operar periódicamente las válvulas, es posible que las válvulas no funcionen, se reparen o se reemplacen. Una válvula de tapón que ha estado cerrada durante seis meses posiblemente se convierta en un problema. Las válvulas de tapón tienen una cavidad alrededor del tapón que se llena lentamente de material durante el funcionamiento normal y puede volverse más difícil de operar. Finalmente, incluso las válvulas de macho de puerto completo no son 100% de puerto completo y tienen coeficientes de flujo reducidos a otros tipos de válvulas.

La Autoridad del Agua de Chester en Pensilvania seleccionó válvulas de manguito para el aislamiento de cal en su planta de agua. La cal es una sustancia ampliamente utilizada en la industria del agua municipal y de las aguas residuales. La cal es difícil de manejar en los sistemas de tuberías de proceso debido a su naturaleza incrustante, por lo que las válvulas y los equipos relacionados en el servicio de lechada de cal deben seleccionarse cuidadosamente para evitar fallas frecuentes de estas válvulas y equipos. La cal se puede usar en forma seca o en una suspensión para su uso. El personal de ingeniería y mantenimiento a menudo enfrenta un proceso largo y potencialmente costoso de prueba y error para encontrar el mejor equipo para manejar la cal.

La piedra caliza se extrae de una cantera como carbonato de calcio (CaCO3). Luego se tritura y se introduce en un horno a aproximadamente 2000 F. El dióxido de carbono se quema (llamado calcinación) para producir óxido de calcio (CaO). Se utiliza en muchos procesos industriales, como la limpieza de gases de combustión, el control del pH, la extracción de calcio en la fabricación de productos farmacéuticos y más, pero su uso más común es el control del pH.

La cal es difícil para muchos tipos de equipos porque no se disuelve sino que se suspende en la solución. Las partículas de cal también son irregulares. Las grietas, hendiduras o áreas vacías se convierten en puntos de acumulación o asentamiento naturales para las partículas de cal. Estas partículas se asientan en esta área y luego se solidifican para crear una gran escala. Si estas áreas son partes móviles de una válvula o una bomba, es posible que ya no puedan moverse libremente. Los atascos constantes en los equipos suelen encontrarse con cal y escamas de cal en el interior de las tuberías, que se reducen cada vez más a medida que aumenta la escala. Los asientos de las válvulas y las áreas de los cojinetes de las bombas probablemente se verán afectados por esta acumulación de incrustaciones.

El equipo de proceso seleccionado para su uso en lechada de cal debe estar lo más libre posible de áreas vacías o puntos de recolección. Los productos también deben tener la capacidad de autolimpiarse cuando se acumula cal. Un lazo de control de lechada de cal típico y una estación de bombeo pueden suponer una importante pérdida de dinero para el mantenimiento si se seleccionan los productos incorrectos. El puerto completo es una gran idea en lechada de cal. Incluso una pequeña grieta o hendidura puede causar incontables horas de mantenimiento y tiempo de inactividad. Por todas las razones anteriores, las válvulas de manguito han estado funcionando sin problemas en Chester Water Authority durante más de 10 años. Las válvulas de manguito utilizadas también estaban fabricadas con cuerpos de poliamida. Por lo tanto, una válvula de manguito de 2 pulgadas en poliamida solo pesa 17 libras (lb) y es fácil de trabajar e instalar.

La capacidad de una válvula de manguito para cerrarse al 100 % sin problemas ni mantenimiento es una ventaja en comparación con muchas otras válvulas. La planta de tratamiento de aguas residuales de Deer Island en Massachusetts ha estado utilizando válvulas de manguito con manguitos de caucho Hypalon en servicio de hipoclorito de sodio durante más de 20 años sin tiempo de inactividad ni necesidad de reparación. Se han producido resultados similares en la misma instalación en la eliminación de arena sin ninguna reparación.

Una válvula de manguito de alta calidad puede proporcionar décadas sin mantenimiento y un funcionamiento sin problemas. Las válvulas de manguito manuales de la Imagen 3 tienen un mecanismo de tornillo totalmente contenido para cerrar. Esta área cerrada se llena de grasa antes de salir de la fábrica. Observe el engrasador en la parte superior del volante donde se puede agregar grasa si es necesario. Esta válvula puede permanecer en la posición abierta o cerrada durante cinco años o más y será tan fácil de abrir y cerrar como el día que llegó a la planta.

Las válvulas de manguito generalmente comienzan en una pulgada. Un proyecto de Florida que se adjudicó y se enviará en 2022 utilizará una válvula de manguito de 54 pulgadas con un operador de motor eléctrico para el control de afluentes.

Bombas para tratamiento de agua y aguas residuales

Hay muchos tipos y estilos de bombas utilizadas en agua y aguas residuales. Un tipo que ha ganado popularidad son las bombas peristálticas. La principal aplicación de las bombas peristálticas es el suministro de hipoclorito de sodio para la desinfección, pero también se utilizan para bombear cal, cloruro férrico, alumbre y otros productos químicos. Son populares porque, al igual que las válvulas de manguito, tienen una pieza de repuesto principal que es una pieza de caucho o un tubo polimérico. Son relativamente rápidos y fáciles de reparar. Cuando se trata de productos químicos agresivos, a menudo se eligen porque la manguera de goma o los tubos poliméricos son los únicos componentes que entran en contacto con el medio. Las bombas peristálticas también tienen otras características que son deseables en algunos casos. Las bombas peristálticas pueden funcionar en seco sin dañar la bomba, pueden realizar tareas de elevación de succión, son completamente reversibles y de bajo esfuerzo cortante. El primer factor determinante de la duración de los tubos o mangueras es cuántas veces se comprime la manguera o el tubo de goma. Por esta razón, el mejor candidato potencial será un estilo que use un solo rodillo que comprime la manguera de goma una vez por revolución de 360 ​​grados. Las bombas peristálticas que comprimen la manguera de goma dos o más veces tendrán una vida útil más corta y costos de mantenimiento más altos. El segundo factor determinante que afecta la vida útil de la manguera es la cantidad de calor que se genera en el proceso de compresión. Si la bomba usa zapatas de metal que rozan la manguera, generan mucho calor y requieren mucha glicerina para disiparlo. Un diseño de un solo rodillo superará a estas bombas diseñadas con dos zapatas en casi todas las aplicaciones.

Una alternativa a las bombas peristálticas son las bombas de cavidad progresiva. La industria de aguas residuales es un gran usuario de bombas de cavidad progresiva para bombear lodos primarios y secundarios. Deer Island usó varias de estas bombas para lodos. La instalación se enfrentó a reparaciones y reemplazos regulares del rotor y el estator. Aproximadamente cada ocho semanas, los ingenieros tenían que reemplazar ambas bombas en múltiples a un costo considerable.

La instalación contrató a un contratista de ingeniería, adquisición y construcción (EPC) para ayudar a mejorar la situación. El EPC seleccionó una bomba que tenía un estator de nitrilo especialmente compuesto y un rotor con revestimiento duro. El resultado fue que la vida útil del estator aumentó de ocho semanas a seis meses. La vida útil del rotor aumentó de ocho semanas a un año y medio. El resultado fue un ahorro de millones de dólares durante cinco años en seis bombas de cavidad progresiva. Las nuevas bombas funcionaron consistentemente a rotaciones por minuto (rpm) más bajas mientras producían caudales más altos que los que había antes.

Las ingenierías que traen nuevas tecnologías y están abiertas a nuevos productos son un verdadero hallazgo. Las nuevas tecnologías brindan soluciones de menor costo que superan a los productos tradicionales que se utilizan en la actualidad. Si los usuarios quieren tener una instalación de vanguardia con un rendimiento superior y un costo de operación más bajo, deben involucrarse e impulsar el equipo que quieren ver instalado en la planta.

Todd Loudin es el director de Flowrox Business en Valmet Flow Control.