ARTICULOS DE CASOS
Manejo automatizado de carbón activado en supersacos reduce el polvo y la mano de obra en WTP municipals
LAFAYETTTE, CO. & SWIFT CURRENT, SASKATCHEWAN, CANADÁ — Dos ciudades, una en Estados Unidos y otra en Canadá, a una distancia de más de 1,100 km (700 millas) entre sí, experimentaban problemas prácticamente iguales ocasionados por la adición manual de carbón activado en polvo a sus sistemas de tratamiento de aguas municipales. Ambas ciudades no sólo eliminaron un peligro de salud ocasionado por el polvo del carbón, sino también redujeron la cantidad de mano de obra requerida para añadir el carbón activado en polvo al sistema mediante la instalación de un sistema de descarga de supersacos.La ciudad de Swift Current extrae su suministro de agua municipal de un depósito formado por una presa en Swift Current Creek a un flujo promedio de 6.8 millones l (1.5 millones gal) diarios con un flujo pico de 25 millones l (5.5 millones gal) al día. Se añade permanganato de potasio a una concentración de 1.5 partes por millón (ppm), entonces se adiciona el carbón activado en polvo en forma de pasta que se compone de 0.13% a 0.47% de sólidos y el agua se alimenta por gravedad a un pozo bajo a un flujo de aproximadamente 114 l (25 gal) por minuto. Alcanzando una concentración final de 20 ppm, la función del carbón es adsorber los materiales orgánicos, con lo que se eliminan los sabores y olores no deseados.
Después de la adición de alumbre líquido, acondicionadores de lodo y polímeros en el clarificador, el agua filtrada se bombea a un pozo claro localizado en la planta de tratamiento de agua con capacidad de 820,000 l (180,000 gal) y a dos depósitos dentro de la misma ciudad, cada uno con capacidad de 6.8 millones l (1.5 millones gal), para fines de su distribución a residentes de la ciudad de Swift Current.
La ciudad de Lafayette extrae su agua de dos depósitos locales formados por presas en Boulder Creek y de un depósito en South Boulder Creek. El consumo es de alrededor de 7.5 millones l (2 millones gal) diarios durante el invierno, pero alcanza un máximo de 38 millones l (10 millones gal) al día durante los meses de verano. Desde los depósitos, el agua fluye a una instalación de aireación y floculación en sitio similar a la utilizada por la ciudad de Swift Current, donde se añaden carbón activado en polvo y otros químicos de tratamiento. Después de la filtración final, el agua se bombea en tres tanques de almacenamiento, los cuales en conjunto pueden contener hasta 53 millones l (13 millones gal) de agua para fines de su distribución a residentes de la ciudad de Lafayette.
El carbón activado en polvo se agregaba manualmente
Antes de la instalación de los sistemas de descarga de supersacos, los operadores en ambas instalaciones vaciaban sacos de 16-20 kg (35-45 lb) de carbón activado en polvo generando polvo de carbón y ejerciendo tensión física en los trabajadores.
El carbón activado en polvo es extremadamente fino con un tamaño promedio de la partícula de sólo 20 micras y densidad aparente de 34.4 kg/m3 (21.5 lb/pies3). "El movimiento más ligero de aire ocasiona que el polvo de carbón vuele por todas partes; además se encostra y embarra en cualquier cosa que toca, incluyendo ropa y la piel", comenta Rudy Holland, superintendente de tratamiento de agua de la ciudad de Swift Current.
"Intentamos usar un sistema de recolección de polvo, pero nunca funcionó correctamente", añade Holland. Así mismo, la capacidad del sistema estaba limitada por el pequeño dosificador de tornillo, que requería de 16 horas para transferir el carbón en polvo desde la tolva con una capacidad de 450 kg (1,000 lb) al eductor de pasta líquida. Puesto que la planta de tratamiento de agua opera sólo con un turno al día — con personal durante 8-1/2 horas, después sin personal y se controla por computadora durante 15-1/2 horas — la tolva, si no está completamente llena al inicio del turno sin personal, podría quedarse sin carbón cuando el personal no estuviera presente para rellenarla".
Los operadores de la ciudad de Swift Current abrían y vaciaban un máximo de veinticinco sacos de 23-25 kg (45-55 lb) de carbón activado en polvo diarios en la tolva. Los operadores de la ciudad de Lafayette cargaban un saco de 16-18 kg (35-40 lb) de carbón en polvo hasta un conjunto de escaleras metálicas y lo vaciaban directamente en la instalación de aireación y floculación. "Esto no sólo generaba polvo de carbón peligroso, sino que, puesto que empleábamos alrededor de 2 a 4 sacos al día durante el invierno y entre 10 y 17 sacos al día durante el verano, también se requería de una intensa mano de obra manual que ponía en peligro a los operadores que trabajan solos en el turno de media noche ya que podían caerse y lesionarse", explica Ed Zimbleman, operador en jefe. "Además, los sacos se rompían ocasionalmente, lo que exigía que los operadores lavaran con manguera toda el área".
Los sistemas de descarga de supersacos y dosificación eliminan peligros
En ambas plantas, la instalación de sistemas automáticos de descarga de supersacos y dosificación eliminaron el polvo ocasionado por desatar, descargar, colapsar y retirar sacos pequeños individuales, al mismo tiempo que se incrementó la seguridad de los operadores y se redujo la mano de obra manual.
La ciudad de Swift Current ahora adquiere sacos de 500 kg (1,100 lb) y descarga de 1 a 3.5 sacos por semana. La ciudad de Lafayette descarga alrededor de un supersaco de 408 kg (900 lb) semanalmente durante el invierno y casi 4.5 sacos por semana durante los meses de mayor actividad en verano.
Los descargadores de supersacos de Flexicon incorporan dispositivos que contienen el polvo y promueven la descarga completa. Un anillo abrazadera manual SPOUT-LOCK® se eleva neumáticamente por un tubo telescópico TELE-TUBE®, lo que permite a un operador realizar una conexión de alta integridad y hermética al polvo con la boca de descarga del saco. El tubo telescópico entonces se libera para ejercer tensión descendente continua sobre el anillo abrazadera y, a su vez, la boca del saco, que extiende el saco conforme se vacía para promover la descarga completa.
El flujo se promueve adicionalmente por las placas accionadas neumáticamente FLOW-FLEXER™ que elevan y descienden los bordes inferiores opuestos del saco, ocasionando que el carbón activado fluya dentro y a través de la boca del saco.
Una válvula de control de flujo POWER-CINCHER® encierra la parte superior de la boca del saco, permitiendo la descarga gradual una vez que se desata el cordón, así como el reatado de los sacos parcialmente vacíos.
Montado sobre el lado de ambos marcos de descarga se encuentra un colector de polvo BAG-VAC® que extrae el aire desplazado y el polvo por una ventila de la tolva durante la descarga y colapsa los sacos vacíos libres de polvo y listos para su atado y retiro.
Dos sistemas con diferencias importantes
En la ciudad de Swift Current, un elevador desde un monorriel montado en el techo a una altura de 7 m (24 pies) carga un saco de 500 kg (1,100 lb) sobre un descargador de supersacos de medio marco de 1.5 m (5 pies) de alto montado sobre una plataforma de 2 m (6.5 pies) de alto. El marco del descargador está integrado con un marco de 3 m (10 pies) de alto que contiene una tolva con capacidad de 900 kg (2000 lb) (para el contenido de dos sacos), un dosificador volumétrico de doble tornillo, una tolva de lavado y un eductor de fango líquido. El carbón activado en polvo fluye desde el supersaco a la tolva y después al dosificador que lo mide en la tolva de lavado y el eductor para mezclar con 114 l por min. (25 gpm) de agua que fluye hacia el pozo bajo. Un panel de control regula el colector de polvo, los activadores de sacos, el dosificador y las almohadillas neumáticas de promoción de flujo en el lado de la tolva.
La carga con montacargas reemplaza al vaciado manual de sacos
En la ciudad de Lafayette, un operador carga con montacargas un saco de 114 kg (900 lb) en un marco de elevación sobre un descargador de altura total de 3 m (9.75) de alto. El carbón en polvo fluye a través del tubo telescópico y una boca descendente de 0.6 m (2 pies) de largo que se extiende por el piso a una tolva receptora con capacidad de 0.14 m3 (5 pies3) contenida en un marco de 2.1 m (7 pies) de alto que también aloja al dosificador volumétrico de doble tornillo, la tolva de lavado y el eductor de fango líquido. Los controles gobiernan el colector de polvo, el dosificador y los fluidizadores de aire para efectos del flujo de la tolva y notifican al operador que cambie los sacos vacíos.
La mezcla continua de carbón activado en polvo del dosificador volumétrico con agua potable crea un fango compuesto de un mínimo de 0.006% de sólidos en el invierno hasta un máximo de 0.05% en el verano. Se añade al clarificador a un flujo de 450 l (120 gal) por minuto, lo que resulta en una concentración final de carbón de 5 a 7 ppm. "Básicamente, sólo lo configuramos y nos olvidamos", afirma Zimbleman.
Diseño e instalación, un esfuerzo de equipo
El sistema de la ciudad de Swift Current fue diseñado por un consultor local en Regina, SK, con la ayuda de Mequipco Ltd. que suministró los equipos y fue instalado por un contratista local de Saskatchewan. Mequipco Ltd. (www.mequipco.com) es representante, proveedor de equipos e integrador de sistemas del fabricante radicado en Calgary, Alberta cuyo enfoque primario reside en equipos mecánicos para tratamiento de agua y aguas residuales. Dan Landry y Kevin Dickinson dirigieron el equipo de Mequipco que asistió con el arranque y el diseño del sistema.
El sistema de la ciudad de Lafayette fue diseñado e instalado por Flexicon Corp. (www.flexicon.com) y Process Control Equipment Co. (www.pcecompany.com), empresa representante del fabricante con oficinas generales en Lehi, Utah que se especializa en equipos de manejo de materiales para procesamiento de polvos y gránulos. Susan Aberle de la oficina regional de Wheat Ridge, CO de la compañía asistió con la instalación y el arranque.
"Evaluamos las otras dos máquinas además del sistema de Flexicon", comenta Zimbleman. "Aunque eran similares, los otros dos fabricantes no estaban dispuestos a realizar las modificaciones físicas necesarias en nuestra instalación, incluyendo cortar un orificio en un piso de concreto a fin de colocar la tolva en la parte superior del dosificador".
Se efectuaron diversas modificaciones después de que se instaló el sistema. "Teníamos problemas con la tolva de lavado que se obturaba ocasionalmente", explica Zimbleman. "La tolva mide 0.6 m (2 pies) de alto y su diámetro es de 0.6 m (2 pies) en la parte superior, pero sólo tiene 15 cm (6 pulg) de diámetro en la parte inferior. Susan y su equipo añadieron chorros con boquillas de plástico para que el agua circulara alrededor de la tolva en lugar de sólo rociarla, lo cual eliminó el problema".
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El operador de la ciudad de Lafayette carga con un montacargas en marco de elevación de sacos sobre el descargador de supersacos.
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Nivel superior: el descargador de supersacos con el panel de control y el colector de polvo BAG-VAC®.
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Nivel inferior: El marco sostiene la tolva receptora con una capacidad de 0.14 m3 (5 pies3) desde la cual un dosificador volumétrico alimenta el carbón en polvo a una tolva de lavado y un eductor de fango líquido donde el carbón se mezcla con agua potable (tubo verde) que fluye al clarificador.
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El supersaco está suspendido desde un marco de elevación que descansa en cangilones receptores arriba de cada uno de los cuatro postes del marco. Las placas accionadas neumáticamente FLOW-FLEXER™ debajo de los bordes inferiores izquierdo y derecho del saco giran hacia arriba y abajo a intervalos sincronizados para aflojar los materiales compactados y elevan el fondo del saco en forma de "V" inclinada a fin de promover la descarga total a través de la boca del saco.
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Un anillo abrazadera SPOUT-LOCK® crea un sello de alta integridad entre la boca del saco y un tubo telescópico TELE-TUBE® que mantiene tensión descendente constante sobre el saco para promover la descarga completa libre de polvo.
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El sistema hermético cuenta con un colector de polvo BAG-VAC® montado lateralmente que extrae el aire desplazado y el polvo de la tolva, además colapsa los sacos vacíos libres de polvo.
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El operador inspecciona el carbón en polvo que entra a la tolva de lavado.
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El agua fluye de la cuenca de sedimentación, por medio del sistema de adición de carbón en polvo y hacia el sistema de distribución.
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En la ciudad de Swift Current, el saco se carga sobre el descargador de supersacos de medio marco desde el monorriel montado en el techo. El marco debajo del descargador incorpora una tolva con capacidad de 900 kg (2,000 lb), un dosificador volumétrico, una tolva de lavado y un eductor de fango líquido que extrae el carbón en polvo dentro de una corriente de agua.
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El marco inferior consolida una tolva receptora, un dosificador volumétrico, una tolva de lavado y un eductor de fango líquido.
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