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¿Cómo se consigue la óptima velocidad diferencial de un decanter?

27/05/2022

¿Cómo se consigue la óptima velocidad diferencial de un decanter?



Autor: Jorge García

Blog: www.linkedin.com/in/jorge-garcia-uceda

 
El objetivo de este post es aportar una visión más amplia sobre cómo funcionan los decanters, facilitando su elección, uso o mantenimiento.
 
Para todo proceso de separación mediante decanter, es clave asegurar la óptima velocidad diferencial. La velocidad de transporte interior debe ser alta para asegurar que los sólidos decantados son transportados a la salida cónica a un ritmo adecuado pero no tan alta que perturbe el efecto de separación que se produce en el interior del equipo. ¿Qué sistemas se disponen para conseguir esa velocidad? ¿Cómo ajustar este parámetro de un modo óptimo?
 
Si no conoces lo que es esta velocidad y quieres conocer otros términos que mencionaré aquí (par de trabajo, velocidad principal, reductora), se puede ampliar información en esta masterclass o también en este webinar.
 


El sistema de accionamiento trasero o backdrive

 
Con diversas tecnologías disponibles, esencialmente hay 2 tipos: mecánico (o de ajuste fijo) y dinámico (o de ajuste automático). El sistema mecánico ajusta la velocidad diferencial a un valor fijo constante, algo útil y muy económico cuando las condiciones del proceso son invariables o muy constantes. Una vez que la máquina está ajustada a un proceso estable, puede y debe funcionar con mínima supervisión, su instalación y uso son más simples. Ajustar su velocidad diferencial requiere del cambio de ciertas piezas (habitualmente poleas) y debe hacerse con el equipo parado.
 
 

 
Sin embargo, cuando los parámetros del proceso tienden a ser variables, es recomendable emplear un sistema de control de backdrive automático, que permita ajustar la citada velocidad a cualquier cambio de las condiciones del proceso con la máquina en funcionamiento, es decir, realizar una optimización dinámica del proceso de separación.
 


Operar el backdrive automático: ajustando la velocidad diferencial

 
Con la mayoría de sistemas de backdrive es posible tener una lectura de velocidad principal y velocidad de sinfin, y en sistemas automáticos, también se muestra el par. Que se muestre en el control no quiere decir que sea la medida real, sino un cálculo... pero esto lo explico más adelante.
 
 
 
 
Tecnologías para el sistema automático son por ejemplo la oleohidráulica, los frenos electromagnéticos y motores AC. El abaratamiento de las tecnologías de control velocidad mediente variadores de frecuencia ha hecho que se imponga el motor sobre todas las demás, si bien hay fabricantes que todavía comercializan otras soluciones (como también se siguen vendiendo móviles que no son smartphone).
 
El bowl gira por la transmisión del motor principal del equipo, y el sinfín se ve interiormente arrastrado en ese giro en el mismo sentido, y este efecto aumenta cuando entra producto en el interior del bowl. El sólido interior tiende a unir al bowl y sinfín, es decir, el equipo tiende a velocidad diferencial 0 por defecto.
 
El sistema backdrive es el responsable de mover el sinfín a una velocidad diferente a la del bowl, de modo que haya un transporte interior gracias a los álabes del sinfín
 
Mover ese sinfín no es una tarea fácil: con unos sólidos proyectados hacia la cara interior del bowl con una fuerza varios miles de veces la fuerza de la gravedad, si conectamos un motor directamente al sinfín, haría falta más potencia eléctrica que la empleada para por el motor principal para mover el conjunto rotante completo, ¡¡sólo para conseguir mover el sinfín!! Así, llegamos inexorablemente a uno de los elementos diferenciadores de un decanter y que determina la tecnología disponible para el sistema bakcdrive: la caja reductora.
 


La caja reductora

 
El objetivo de la caja reductora es permitir el arrastre de los sólidos interiormente de un modo mecánicamente estable y energéticamente rentable. La reductora debe protegerse, mecánica o electrónicamente, frente a sobrecargas, porque será el elemento que gestione los enormes esfuerzos que se producen en el arrastre y sus potenciales inconvenientes.
 
La tecnología detrás del diseño de la reductora es clave para asegurar rendimiento y fiabilidad
 
Se debe asegurar que el par se mantiene a cualquier velocidad (lo que puede ser un problema en caso de atasco o concentración variable), pero también la fiabilidad porque la fricción interna (las pérdidas por rozamiento son importantes) y la temperatura que alcanza son muy elevadas.
 
Se dispone habitualmente de 2 tipos: planetarias o cicloidales. Ambas tienen una eficiencia y precisión altas, pero la elección de su capacidad o par máximo es clave para conseguir el rendimiento en la separación.
 
 
 
 
Cada fabricante tiene sus capacidades, y, por ejemplo, Alfa Laval han lanzado ciertas innovaciones al respecto de la caja reductora: sistema Power Loss Ride (que permite seguir moviendo el sinfín en caso de pérdida de energía para evitar atascos) o el modelo Direct Drive con medida de par real (no calculado).
 
Las cajas reductoras son generalmente o bien diseños comerciales adaptados o diseños 100% propios por lo que no se cuenta con información detallada sobre ellas. Son parte del know-how y no es un elemento de fácil intercambio o ampliación.
 
La energía es un factor económico esencial en la operación y la reductora está directamente relacionada. La comparativa entre 2 decanters con una diferencia de consumo de potencia de 30kW (por ejemplo 60kW uno y 90kW otro), trabajando sólo 4.000h/año, puede suponer casi 150.000€ de diferencia en 10 años de trabajo.
 


Conclusiones

 
Para finalizar, y tratando de responder a la pregunta que da título al post, hay una única velocidad diferencial óptima. Ésta depende lógicamente de las condiciones del producto a deshidratar y a las características del equipo que está trabajando. Lo óptimo sólo lo podremos alcanzar testando: condiciones del producto, caudal de alimentación y carga másica, caudal de floculante, formulación, preparación, concentración y algo que no abunda, la paciencia.
 
Sin embargo, para conseguir esaóptima velocidad diferencial, es decir la que aporta la mejor sequedad y clarificado posibles, sin duda, será alcanzable más fácilmente con tecnología de backdrive automático, con motor AC con variador y con una reductora de tamaño acorde y con medición real de par. Si no disponemos de los mejores jugadores, podemos y debemos intentar ganar el partido, pero tendremos que pelear mucho, caernos y levantarnos una vez más que el contrario, y es en estas condiciones difíciles en las cuales la paciencia es nuestro principal adversario.
 

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