El
transporte de lodos es la aplicación de bombeo más desafiante en una planta de
tratamiento de aguas residuales. ¿Por qué? Como líquido no newtoniano, el lodo
exhibe una viscosidad no constante que varía tanto con la tensión aplicada como
con el tiempo bajo tensión. En otras palabras, un tipo de lodo que bajo
condiciones tranquilas es espeso o altamente viscoso puede hacerse fluir cuando
se sacude, agita o somete a tensión. Por lo tanto cada aplicación de
tratamiento de lodos individual debe ser cuidadosamente examinada antes de
diseñar un sistema de transporte de lodos.
Además, la
reología de los lodos también depende de la longitud y forma de las fibras, el
tamaño y resistencia de los sólidos en los lodos, su granularidad, el valor pH,
carga eléctrica de los sólidos y la temperatura del líquido.
Ya que el
volumen del lodo colectado impacta en los costes de manejo y transporte, uno de
los propósitos de la colección de lodo es minimizar el volumen de agua en el
líquido del lodo. En orden de intensificar la separación de líquidos y sólidos,
las aguas residuales o lodos pueden sufrir un tratamiento químico o diversos
procesos mecánicos.
Desplazamiento positivo vs bombas centrífugas
La selección
de bombas para operar libre de problemas es una preocupación principal para los
operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales. Hasta tiempos
relativamente recientes, las bombas de desplazamiento positivo con cavidad
progresiva (PC) y bombas de rotor lobular han dominado entre el tipo de bombas
usadas para el transporte de lodos.
La
popularidad de las bombas de desplazamiento positivo se debe al hecho de que
producen el mismo caudal a una velocidad dada independientemente de la presión
de descarga y por lo tanto no requieren una evaluación muy exacta de las
pérdidas de altura en tuberías.
Alternativamente,
las bombas centrífugas son muy efectivas para aplicaciones de lodos donde el
contenido de sólidos secos está por debajo del 7 – 8 %. En muchas de estas
aplicaciones las bombas centrífugas se comportan mejor desde un punto de vista
económico. Sin embargo es importante enfatizar que ambas tecnologías tienen una
razón de ser en estas aplicaciones. Sin embargo, usando bombas centrífugas en
los sistemas de transporte de lodos se requieren un número de acciones que no
son necesarias, o no son tan críticas, cuando se usan bombas de desplazamiento
positivo.
Cálculo de las pérdidas de carga
Una de las
valoraciones más importantes a llevar a cabo es una estimación racional de las
pérdidas de altura en el sistema de tuberías. Es necesario un análisis
cuidadoso de la variación del rendimiento para valorar exactamente el impacto que
la pendiente de las curvas de rendimiento de las bombas y las variaciones de
las propiedades de los lodos, tienen en el tratamiento del lodo.
Ya que el
transporte ocurre a menudo intermitentemente en una planta de tratamiento de
aguas residuales, cualquier diferencia en el rendimiento de las bombas
resultante de unas características cambiantes del lodo durante la operación
pueden a menudo ser manejadas sin efectos negativos en los procesos de
tratamiento. Cuando se manejan lodos simplemente no es posible calcular exactamente
la pérdida de carga dinámica como se hace con el agua o las aguas residuales.
Hay dos
métodos principales para estimar la pérdida de carga en un sistema de tuberías
cuando se trabaja con lodos. Uno es usar los datos reológicos en orden de
valorar el valor del esfuerzo cortante en la pared de la tubería. El otro es
intentar encontrar una definición apropiada del número de Reynolds para el lodo
en cuestión, seguido por el cálculo del factor de fricción desde el diagrama de
Moody.
Un sistema
de tuberías cuidadosamente diseñado se verá recompensado con un rendimiento
total mejor y una operación de tratamiento de lodos libre de problemas. Hay
muchos sistemas de tuberías con pobres rendimientos en plantas de tratamiento
de aguas residuales en todo el mundo. Bastante a menudo los sistemas se han
diseñado para agua o aguas residuales sin considerar los requerimientos
especiales que el lodo demanda. Un sistema de tuberías minuciosamente diseñado
con una comprensión en profundidad del tipo de lodos implicado contribuirá muy
positivamente a la operación uniforme del sistema de tuberías del lodo.
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