Por Joe Kiolbasa, Gerente de Productos de Donaldson Torit
En lo que respecta a la ubicación de los colectores de polvo para aplicaciones de manejo de material en las industrias de procesos, existen varias estrategias entre las que se puede elegir. Una elección equivocada puede aumentar sus gastos operativos. La elección de la opción adecuada depende de la aplicación y las necesidades de la instalación.
Estrategia centralizada de colección de polvo
Una estrategia para la ubicación del colector de polvo es instalar un solo colector fuera del edificio y ejecutar los ductos en las diversas áreas del proceso que generan polvo. Esto se conoce como un sistema de colección de polvo central.
Esta elección tiene varios beneficios. El primero es el espacio relativamente pequeño que se toma en la ubicación de la fuente de polvo. En una instalación de procesamiento a granel y de polvo, hay múltiples coyunturas y procesos que generan polvo, incluidos los puntos de transferencia de transporte, las ventilaciones de contenedores, la mezcla, el vaciado de bolsas y las ubicaciones de llenado de bolsas. Muchas de estas aplicaciones generan polvo en ubicaciones con espacio limitado. Con una estrategia centralizada para la ubicación del colector de polvo, se puede insertar un extractor para el control del polvo en la ubicación donde este se genera y, a continuación, se conecta mediante ductos al colector. Los extractores ocupan relativamente poco espacio en comparación con un colector completo, lo que ayuda a superar los problemas restrictivos de espacio.
Otro beneficio de la ubicación central de la colección de polvo es que un solo colector puede manejar múltiples lugares de origen de polvo. Esto significa que se necesitarán menos colectores para el control y el mantenimiento.
Si bien estos beneficios suenan bien, hay que tener en cuenta algunas desventajas de este enfoque. En primer lugar, un enfoque centralizado de ubicación requiere ductos y, a veces, muchos de ellos. Además del gasto de la compra de los ductos, también hay un costo necesario para mantener los ductos, especialmente si el polvo es abrasivo o si los ductos estarán expuestos al medio ambiente.
Otra desventaja del enfoque centralizado de colección de polvo es que se mezclan diferentes polvos de diferentes procesos en un solo colector. Si los polvos recolectados son incompatibles, se puede generar un riesgo de incendios, explosiones o corrosión. Incluso si los diferentes polvos son compatibles, la mezcla combinada podría no ser apropiada para la recuperación. Esto puede significar que es posible que la mezcla deba ser transportada en camiones a un vertedero; los costos de transporte y del vertedero pueden sumarse rápidamente.
El aumento de los gastos de energía es otra posible desventaja de la ubicación central de colección de polvo. Con un enfoque centralizado de ubicación, el sistema tira el aire de todos los extractores conectados al colector, incluso si solo una pieza que produce polvo del equipo está en funcionamiento. La energía se desperdicia al mover el aire de los extractores, en los que no se produce ningún polvo.
Por último, pero no por eso menos importante, si la generación de polvo de varios procesos está conectada a un colector de polvo, es posible que se deba detener una gran parte del funcionamiento cuando sea momento de hacerle el mantenimiento al colector de polvo. Esto podría hacer que una instalación deba hacerle el mantenimiento al colector durante los fines de semana o días festivos, lo que se traduce en costos de mano de obra más altos.
Estrategia dedicada para la ubicación del colector de polvo
Una segunda estrategia incluye la dedicación de un colector de polvo para cada aplicación específica de generación de polvo o para cada área que genera los mismos polvos. Un posible beneficio de este enfoque sobre la ubicación centralizada es que un colector en el mismo tipo de polvo permite que el polvo recolectado se recupere potencialmente en lugar de que se lleve a un vertedero.
Otro beneficio es que los colectores más pequeños en puntos específicos permiten que los colectores se mantengan de a uno por vez sin tener que detener todo el funcionamiento. Este enfoque también permite el consumo de energía ajustado que coincide con los cambios en la producción, ya que los colectores funcionan solo cuando el área de trabajo específica que genera polvo está en funcionamiento.
Un inconveniente que se puede percibir en cuanto a una estrategia dedicada para la ubicación de los colectores es el aumento de la cantidad de colectores y ventiladores necesarios. A primera vista, esto puede parecer cierto. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la estrategia dedicada del colector de polvo costará menos que la estrategia centralizada al momento de considerar el ahorro de costos de lo siguiente:
- el uso de tamaños de ductos más pequeños,
- la reducción de la longitud de los ductos,
- la reducción del tiempo de instalación, y
- la reducción de los requisitos generales de caballos de fuerza.
Si bien las estrategias centralizadas y dedicadas para la ubicación parecen tener importantes desventajas, aun así son buenas para las aplicaciones en las que el polvo que se recolecta se considera parte de un flujo de desechos. Un excelente ejemplo sería el polvo que se desprende de las operaciones de limpieza, como las que se realizan en la industria cerealera.
Estrategia del colector de polvo integrado
La tercera estrategia para la ubicación, y la más innovadora, es el colector de polvo integrado (o lugar de origen). Esta estrategia supone el acoplamiento de un colector de polvo directamente al proceso, de modo que el polvo recolectado se devuelva directamente al flujo de productos. Anteriormente, esta estrategia solo se podía usar para las aplicaciones en las que para un colector en proceso había disponibles grandes cantidades de espacio. Las nuevas tecnologías de colección de polvo ahora permiten que los colectores sean mucho más pequeños, de modo que se adapten a espacios muy reducidos. Los colectores de polvo con filtros de bolsa que tienen bolsas en forma de sobre y los colectores tipo cartucho redujeron su tamaño en relación con los colectores de polvo que tienen filtros de bolsa con bolsas en forma tubular, pero ahora los colectores con paquetes de filtros ranurados están reduciendo drásticamente el tamaño de los colectores de polvo. Debido a que estos filtros ofrecen un mayor medio de filtración dentro de un espacio más pequeño, los colectores pueden ser hasta un 70% más pequeños que los colectores de polvo con filtros de bolsa tradicionales.
Los colectores de polvo con paquetes de filtros ranurados son mucho más pequeños que los colectores de polvo convencionales, lo que permite que el colector se integre a un extractor de descarga.
La estrategia del colector de polvo integrado tiene muchos beneficios. En primer lugar, los ductos no son necesarios durante la instalación, ya que en realidad el colector se coloca justo donde se genera el polvo. Esto reduce el costo de los conductos, la mano de obra para instalarlos y elimina los costos de mantenimiento relacionados, particularmente cuando se manipula polvo abrasivo.
El ahorro de energía es otro beneficio de este enfoque. Al utilizar los enfoques centralizados o dedicados mencionados anteriormente para la ubicación, un ventilador hace pasar el aire con polvo de los extractores en los puntos donde se genera el polvo, a través de los ductos y, por último, dentro del colector de polvo. En función del tamaño del sistema, los ductos pueden generar un consumo de electricidad mucho mayor para transportar aire y polvo al colector. Por el contrario, un enfoque integrado para la ubicación no utiliza ductos ni extractores, ya que el colector sirve como extractor. En la mayoría de las situaciones, podrá requerirse un ventilador pequeño para mantener una presión de aire negativa suficiente en el proceso y llevar el polvo al colector, pero el tamaño del motor del ventilador requerido será mucho menor y la energía consumida también será menor, ya que no es necesario transportar el polvo a lo largo de los ductos hasta un colector remoto. Según la aplicación, el ahorro anual de energía puede ser importante.
Con la ubicación integrada, el polvo recolectado retorna directamente al flujo del proceso, lo que ahorra dinero en varias áreas. Con una solución central o dedicada, hay que deshacerse del polvo recolectado. Si el polvo recolectado tiene valor, se lo debe transportar de alguna manera para que vuelva al proceso. Esto significa transportarlo mecánicamente (costo del equipo adicional) o transportarlo manualmente en lotes al flujo del proceso (costo de mano de obra). Si el polvo no tiene valor alguno, igual se lo debe transportar a un vertedero o sitio de eliminación, lo que genera costos de transporte y vertedero.
El enfoque integrado, de manera similar al enfoque de ubicación dedicada, puede requerir varios colectores, en lugar de un solo colector grande. Esto podrá implicar más colectores para mantener, pero este enfoque puede ser útil ya que es posible realizar el mantenimiento en uno de los colectores, sin interrumpir toda la operación. De esta forma, el mantenimiento podrá realizarse durante el horario comercial y no será necesario pagar los elevados costos de mano de obra correspondientes a los fines de semana o días festivos. Además, la operación completa, o una gran parte de esta, no depende de un colector.
Por último, dado que en la solución integrada se utilizan colectores más pequeños (p. ej., diseño compacto, sin tolva, sin estructura de patas), los costos de flete e instalación son mucho menores. Y, considerando que este enfoque no implica la compra ni instalación de ductos, se obtiene un ahorro adicional en la instalación.
Para entender mejor los beneficios del enfoque integrado, veamos algunos ejemplos del mundo real.
Descarga de Camiones en el Centro de EE. UU.
Una estación de descarga de camiones de granos en el centro de EE. UU. Originalmente se diseñó sin colección de polvo. Después de que la instalación comenzó a funcionar, resultó evidente rápidamente que se necesitaban colectores de polvo. Una concesionaria de Donaldson Torit instaló cuatro colectores Torit® PowerCore® CPV-6 (colectores de polvo con paquetes de filtros ranurados) en cada una de las bahías de descarga de camiones. Como no había suficiente espacio para instalar ventiladores directamente en cada uno de los colectores, se utilizaron ductos para conectar los colectores a los ventiladores fuera de las bahías. Si bien el sitio no goza de todo el ahorro de energía que ofrece normalmente el uso de la estrategia integrada, al gerente del sitio lo complace el hecho de que no se transporta polvo abrasivo a través de los ductos. Esto representa un ahorro significativo en el mantenimiento de los ductos. Además, le gusta que haya una menor cantidad de filtros para reemplazar, ya que cada paquete de filtros ocupa el espacio de seis bolsas de ocho pies de altura, que el sitio habría usado en caso de que hubiera instalado un colector de polvo con filtros de bolsa fuera del edificio. El fácil acceso a los filtros es una ventaja adicional.
Cuatro colectores Donaldson Torit CPV-6 en pozo de descarga de camiones de granos
Si en el sitio se hubieran podido instalar ventiladores de 5 hp en cada uno de los colectores, en lugar de entubarlos a un ventilador central de 25 hp fuera del edificio, cada bahía de descarga de camiones podría haber ahorrado $2391 por año en costos de electricidad (en el caso de 4000 horas operativas y un costo de 15 centavos por kilovatio-hora). Como aquí hay cuatro bahías, el ahorro total en este ejemplo podría haber sido de $9564 por año.
Southern Cement
Otro ejemplo de los beneficios de un enfoque integrado para la colección de polvo es la estación de transbordo de Southern Cement en Mobile, AL. Southern Cement descarga cemento y lo transporta por medios neumáticos a tres depósitos de almacenamiento independientes, hasta que se lo transfiere para cargarlo en camiones o vagones. Cuando se transporta el cemento a los depósitos de almacenamiento, el polvo se controla mediante colectores de polvo y se lo mantiene en cada depósito.
El diseño original incluía tres colectores centrales de polvo (un colector ubicado fuera de cada compartimento de almacenamiento). No obstante, una concesionaria de Donaldson Torit les propuso una solución más eficaz. La concesionaria sugirió que sería mejor usar una solución integrada: instalar cinco colectores Donaldson Torit Dalamatic Insertable en el techo de cada compartimento de almacenamiento. Los ventiladores conectados a cada colector Insertable ahora hacen pasar el aire con polvo a través de los filtros. Si bien las dos soluciones requerían un desplazamiento de aire de 20 000 pies cúbicos por minuto y por compartimento de almacenamiento, se requería una presión estática menor con la solución integrada Dalamatic Insertable, ya que se eliminaron todas las pérdidas de los ductos. Esto generó un ahorro en electricidad de más de $18 000 por año. El cliente también disfruta de los siguientes beneficios:
- No hay necesidad de válvulas rotativas ni transportadores sinfín para transportar el polvo de cemento recolectado, ya que este se expulsa del colector directamente a los depósitos de almacenamiento.
- Para realizar el mantenimiento de los colectores, no es necesario detener por completo el funcionamiento.
- No se requieren ductos, lo que genera un ahorro en el costo inicial y el mantenimiento.
Los colectores Donaldson Torit Dalamatic insertables se usan como una solución integrada en Southern Cement.
En una instalación de procesamiento a granel y de polvo, se pueden emplear varias estrategias de ubicación de colectores de polvo. El uso de una solución integrada, cuando sea posible, dará lugar a muchas formas de ahorro de costos.
