Sopladores de aireación en el tratamiento de aguas residuales: la mayor línea de electricidad
Un proceso biológico vive del oxígeno disuelto, y en una planta de aireación el soplador de aireación es lo que lo suministra. La aireación suele ser el mayor consumidor individual de electricidad en ese tipo de planta, y se cita habitualmente en alrededor de la mitad del total, aunque la proporción varía con el proceso, la profundidad del agua y el difusor. Esa cifra debe leerse como un método de partida y no como una especificación: el número útil es el que se mide en su propia planta, durante un periodo lo bastante largo para mostrar una tendencia.
La misma máquina es también el punto único de falla para la biología. Una parada de aireación se mide en horas antes de que el licor mezclado se oscurezca y el efluente suba. Por lo tanto, el mantenimiento del soplador no es una tarea de aseo que pueda esperar a una semana conveniente.
Qué tiene que hacer el soplador y por qué no es solo un ventilador
Un soplador tiene que mover un volumen de aire contra una presión. La presión la fijan la profundidad del agua sobre los difusores, las pérdidas en las tuberías y el estado de los propios difusores, no el soplador. Por eso el punto de operación de todo el sistema, y no la máquina sola, es lo que decide cuánta electricidad consume la etapa de aireación.
También explica el diagnóstico erróneo más común en una planta de aireación. A medida que los difusores se ensucian, la presión necesaria para pasar el mismo aire sube, de modo que el soplador entrega menos aire con más potencia. La eficiencia del soplador parece haber caído, cuando el cambio real está aguas abajo de él. Reemplazar la máquina con esa evidencia gasta dinero en el lugar equivocado.
Qué máquina conviene a un servicio, una profundidad y una configuración de control se confirma con la fábrica para la profundidad de su tanque y su difusor, porque las dos familias se comportan de manera distinta fuera de su punto de diseño. Una máquina de desplazamiento positivo mantiene el caudal casi independientemente de la presión; una máquina centrífuga se mueve a lo largo de una curva y solo es eficiente dentro de una banda, fuera de la cual pierde eficiencia con rapidez y puede entrar en surgimiento.
Mantenimiento del soplador de aireación de aguas residuales: la rutina que evita fallas
- Filtro de entrada — limpiado o reemplazado según su condición. Un filtro cargado es una caída de presión que la máquina paga de forma continua, y uno roto deja entrar polvo a las holguras.
- Lubricación — nivel y estado del aceite, en el intervalo que el fabricante fija para esa máquina y ese servicio, no en un intervalo heredado de otra planta.
- Válvula de alivio y válvula de retención — verificadas en su libertad de movimiento. Una válvula de alivio agarrotada es la forma en que se destruye un soplador cuando se cierra una válvula aguas abajo.
- Vibración y temperatura de los rodamientos — registradas como tendencia. Una lectura aislada aprueba o falla; la tendencia da semanas de aviso.
- Colector de aire, empaques y conexiones flexibles — las fugas en un colector presurizado cuestan aire de forma continua, y son la falla más barata de reparar de esta lista.
- La máquina de reserva — póngala en marcha según un programa. Un soplador que ha estado parado un año no es una reserva; es una suposición.
Eficiencia del soplador de aireación en el tratamiento de aguas residuales: a dónde va la electricidad
- Difusores sucios. La eficiencia del soplador de aireación en el tratamiento de aguas residuales se decide aquí más a menudo que en la máquina, y es la falla que con más frecuencia se atribuye al rubro equivocado.
- Aireación excesiva. Un valor de consigna de oxígeno disuelto mantenido alto por tranquilidad cuesta electricidad de forma directa, y puede costar de nuevo cuando el oxígeno arrastrado a una zona anóxica suprime la desnitrificación.
- Estrangulamiento donde corresponde el control de velocidad. Cerrar una válvula para reducir el caudal deja la máquina consumiendo casi toda la potencia, mientras que un variador de velocidad reduce la potencia con el caudal.
- Una máquina centrífuga mantenida fuera de su banda, donde pierde eficiencia y corre riesgo de surgimiento.
- Una configuración de control que no sigue la carga. La carga nocturna de una planta pequeña puede ser una fracción de la diurna, y un caudal de aire fijo es la diferencia que queda en la factura.
Consumo de energía de aireación en el tratamiento de aguas residuales: convertirlo en un número
La lista de mediciones es lo bastante corta para recorrerse en cualquier planta. Caudal de aire, con un medidor de flujo másico térmico o con un barrido con tubo de Pitot en el colector. Presión de descarga, a la salida del soplador y en el colector. Potencia del motor, desde un medidor de kilovatios o desde corriente y factor de potencia. Oxígeno disuelto en el tanque de aireación. Y la carga que lleva la planta, para que la energía pueda expresarse por unidad de trabajo realizado.
De ahí salen dos relaciones. El consumo de energía de aireación en el tratamiento de aguas residuales se lee mejor como energía por kilogramo de oxígeno realmente entregado al agua, y como energía por kilogramo de carga orgánica eliminada. La primera dice si el soplador, el colector y los difusores están haciendo su trabajo; la segunda es la cifra para comparar entre temporadas y entre años.
La referencia con la que comparar es su propia línea base y no un valor de referencia publicado, porque una cifra publicada supone un tipo de difusor, una profundidad de tanque y un perfil de carga que pertenecen a otra planta. Una planta que mide lo suyo puede ver una deriva en menos de un mes y encontrar el difusor que la causó.
Control de oxígeno disuelto en la aireación de aguas residuales
El control de oxígeno disuelto en la aireación de aguas residuales empieza por el valor de consigna, que es la palanca más barata de la factura, y por el sensor que lo alimenta, que es el elemento más barato de la lista de mantenimiento. Un lazo de control que lee una sonda que se ha desviado hacia arriba recorta aire que la biología necesita; uno que lee bajo airea agua que no lo necesita. Limpiar y calibrar la sonda, y verificarla contra una segunda lectura, es un trabajo que se mide en minutos, y mueve la mayor línea de electricidad de la planta.
Un valor de consigna del orden de 1.5 a 2 mg/L en la zona aireada se cita habitualmente para una planta que se espera que nitrifique, y como toda banda en este artículo debe leerse como un método de partida y no como una especificación, porque el valor correcto depende del proceso, de la mezcla y de la carga. Lo que importa es que el valor de consigna sea una decisión con un responsable, y no un número dejado donde lo puso el ingeniero de puesta en marcha.
La configuración de control crece con la planta. Una unidad pequeña enciende y apaga el soplador con un temporizador o con una señal de oxígeno disuelto. Una más grande ajusta un variador de velocidad a partir de una medición de oxígeno disuelto y a menudo la combina con una señal proporcional al caudal, para que el aire siga a la carga en lugar de perseguir a la sonda. El modo de falla que hay que vigilar es un lazo dejado en manual, que airea a un caudal fijo durante un fin de semana de carga baja.
Reemplazo del soplador en plantas de tratamiento de aguas residuales: cuándo se justifica el gasto
- Se agotaron los repuestos. Una máquina sin impulsor, sello o rodamiento disponibles no puede mantenerse, sea cual sea su condición hoy.
- El servicio ya no coincide con la planta. Un tanque añadido, difusores más profundos o una carga mayor mueven el punto de operación, y una máquina en el borde de su banda es ineficiente y poco confiable allí.
- Una máquina de velocidad constante estrangulada sobre una carga que varía. Cuando el caudal sigue una curva diaria, una máquina de velocidad variable suele pagarse sola en la línea de electricidad.
- Una máquina cuyo ruido o vibración se ha vuelto un problema para la planta y no solo para la máquina.
- Compatibilidad eléctrica, cuando una unidad se suministró para un sistema de frecuencia o tensión distinto del que tiene donde está instalada.
La decisión debe basarse en la energía medida y en la situación de repuestos, y no en la antigüedad de la máquina. Un soplador antiguo bien mantenido y operando en un buen punto de operación puede ser más barato de operar que una máquina nueva mantenida fuera de su banda, y la medición que muestra cuál de los dos tiene es la descrita arriba.
Repuestos y la parada que no ocurre
La lista de piezas de un soplador es corta y predecible: elementos filtrantes, aceite y sellos, correas o un acoplamiento, una válvula de alivio, un juego de rodamientos y la conexión flexible en la descarga. En una planta cuya biología depende del aire, tenerlos no es una práctica de inventario sino protección del proceso, y es la diferencia entre una reparación que toma una tarde y una interrupción que dura hasta que un embarque pasa la aduana.
La misma lista se aplica a los instrumentos con los que se controla el soplador. Una sonda de oxígeno disuelto, su electrolito y su patrón de calibración son consumibles, y una planta que no tiene ninguno de ellos opera su aireación con un sensor que nadie puede corregir. Las piezas y un soplador de reemplazo ajustados a su modelo y servicio se confirman con la fábrica para su unidad, en lugar de pedirse a partir de una descripción general.
Errores comunes
- Reemplazar un soplador porque subió la presión de aireación, cuando los difusores eran la falla.
- Dejar la sonda de oxígeno disuelto fuera del programa de mantenimiento y luego gestionar la factura de aireación con un sensor que se ha desviado.
- Operar una máquina contra una válvula estrangulada durante años porque el control nunca se cambió a control de velocidad.
- Ignorar el filtro de entrada hasta que la caída de presión es visible, y pagarlo en electricidad todo el tiempo.
- Tratar el soplador de reserva como un repuesto y no como una máquina. Hay que hacerlo funcionar para que lo sea.
- Comparar dos años de electricidad de la planta sin corregir por carga, clima o un cambio en los difusores.
Autoverificación antes de aceptar la factura de aireación
- ¿Se registran el caudal de aire, la presión de descarga y la potencia del motor de los sopladores de aireación, o solo el oxígeno disuelto?
- ¿Cuándo se verificaron los difusores por última vez, y la tendencia de presión está separada del estado del soplador?
- ¿La sonda de oxígeno disuelto se limpia y calibra según un programa, y hay una de repuesto en el estante?
- ¿El caudal de aireación sigue la carga a lo largo del día y de la semana, o es constante?
- ¿Se inspeccionan fugas en el colector de aire y en las conexiones flexibles, y hay un registro de ello?
- ¿La máquina de reserva se pone en marcha según un programa, y se mantienen sus repuestos?
Del soplador a la planta
La aireación es donde una planta biológica gasta la mayor parte de su electricidad y donde su biología está más expuesta, lo que convierte al soplador en un tema de mantenimiento y de diseño a la vez. La página de equipos MBR integrados expone cómo se integran el sistema de aireación, la membrana y la biología, y la página de planta de tratamiento de aguas residuales en contenedor describe la configuración en la que un solo soplador sirve a una planta completa. Cómo se eligen el caudal de aireación, el difusor y la configuración de control para una unidad concreta se confirma con la fábrica para la profundidad de su tanque y su carga, en lugar de tomarse de una cifra general.