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Funcionamiento del tornillo deshidratador de fangos

09/02/2023

Funcionamiento del tornillo deshidratador de fangos

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Autor: TAKORA Solutions

Blog: takorasolutions.eu

 
Una instalación de deshidratación de fangos mediante tornillo deshidratador consta de una serie de elementos principales, algunos de los cuales podemos ver en el siguiente esquema:
 
 
La tecnología empleada por el tornillo deshidratador para la deshidratación del fango se basa en la compresión del mismo.
 


Funcionamiento del tornillo deshidratador 

 
El fango llega al equipo a través de una tubería de conexión ubicada en uno de sus extremos, a través de la cual entra directamente en un tamiz cilíndrico dentro del cual se aloja un tornillo sinfín.
 
Este tornillo tiene la particularidad de que el diámetro de su eje es creciente a lo largo del tornillo, mientras que la hélice tiene de principio a fin el mismo diámetro, igual al diámetro interno del tamiz en el que se aloja. De esta manera, a la vez que el fango avanza con el tornillo, se va comprimiendo puesto que cada vez tiene menos espacio entre el eje del tornillo sinfín y el tamiz exterior.
 
Para evitar el retroceso del fango como consecuencia de la presión a la que es sometido, el exterior de la hélice del tornillo lleva un sistema de sellado que hace que roce contra la cara interna del tamiz. Este sistema de sellado se puede realizar mediante una junta de goma o cepillos. Estos elementos constituyen el principal consumible de estos equipos.
 
Además, el paso de rosca de la hélice del tornillo es decreciente, de forma que a cada vuelta del tornillo el fango es comprimido también como consecuencia de este factor.
 
En el extremo de salida del fango deshidratado ejercemos una contrapresión mediante una tapa de forma cónica accionada por unos cilindros neumáticos, realizando un último esfuerzo de compresión sobre el fango, optimizando así el nivel de deshidratación posible para un fango determinado.
 
Dado que el fango es sometido a presión dentro del equipo, debe entrar al mismo ya floculado puesto que de no ser así, no conseguiríamos drenar el agua que contiene y no llegaríamos a deshidratarlo.
 
Consiguientemente, a lo largo del tornillo tendremos un fango cada vez más deshidratado, con un contenido de fracción sólida cada vez mayor, mientras que el agua drenada se separará de la fracción sólida, saliendo por la parte inferior del tamiz, y la recogeremos a través de una tubuladura situada en la parte inferior del equipo para transportarla a cabecera de planta, o bien a vertido.
 
Como consecuencia de todo este proceso, el tamiz exterior se va ensuciando con el fango sólido, que lo va tupiendo progresivamente. Se debe evitar que el fango tapone el tamiz puesto que el efecto de esto es que evitamos la salida del agua filtrada, lo que inhibiría el efecto de la deshidratación.
 
El equipo dispone de un sistema de lavado que consiste en un carro de limpieza accionado mediante un pequeño motor reductor. Este carro se desplaza longitudinalmente a lo largo del equipo moviendo un anillo tórico que rodea al tamiz, provisto de boquillas en su cara interior. Este anillo tórico hace un recorrido de ida y vuelta con una frecuencia predeterminada, echando agua a presión contra la cara exterior del tamiz, limpiando así el mismo. Se requiere por tanto de una conexión de agua a la red o a un grupo de presión. Se recomienda que esta agua tenga una presión mínima de 5 bar para vencer la pérdida de carga del sistema y tener fuerza suficiente a la salida de las boquillas.
 


Elementos auxiliares

 
Como decíamos anteriormente, la instalación se compone de una serie de equipos auxiliares, si bien estos pueden variar en función de las preferencias del instalador. A continuación comentamos brevemente lo más reseñable de los principales elementos:
 

Preparadora de polielectrolito
 
Generalmente el tipo de polielectrolito que funciona mejor en las instalaciones de deshidratación mediante tornillo es el floculante líquido porque son polielectrolitos reticulados, de cadena larga, que favorecen la resistencia a la compresión de los flóculos formados.
 
Pero estos polielectrolitos deben disolverse en agua, habitualmente en concentraciones de entre el 0,4 y el 0,5%, y es esta disolución la que utilizamos para flocular el fango. Por tanto, es necesaria una preparadora de polielectrolito para producir esta disolución.
 
Es bastante común que las preparadoras de polielectrolito sean fabricadas por empresas especializadas que incorporan un pequeño cuadro eléctrico para su operación, de manera que no suele trasladarse este elemento al cuadro de control general de la instalación.
 

Bomba de fango y bomba de floculante
 
Estas bombas determinan respectivamente los caudales de fango a tratar y de floculante. Las bombas más utilizadas son las de tornillo helicoidal, y es muy recomendable utilizar variadores de frecuencia para poder aumentar o disminuir estos caudales desde el cuadro eléctrico general.
 
Aunque no vamos a hacer aquí mención aparte a este elemento, es muy aconsejable disponer de caudalímetros para tener una lectura de los caudales y poder actuar sobre ellos.
 

Tanque de floculación
 
Conseguir una buena floculación del fango antes de su entrada al tornillo deshidratador es fundamental puesto que sin una buena floculación resulta imposible deshidratar un fango por medios mecánicos. Existen diferentes sistemas para mezclar el fango con el floculante pero el sistema cada vez más utilizado es el tanque de floculación.
 
Este equipo consiste básicamente en un depósito cilíndrico con un agitador, al cual le llega el fango directamente desde la bomba de fango, y recibe asimismo la disolución de floculante, si bien ésta se puede inyectar en la propia tubería aguas arriba del tanque de mezcla.
 
Este depósito debe estar diseñado de modo que posibilite una mezcla íntima entre el fango y el floculante, produciendo flóculos resistentes antes de la entrada del fango al tornillo. Para ello es importantísimo ajustar la velocidad del agitador, ya que una velocidad de agitación baja no daría lugar a una buena mezcla, mientras que si ésta es demasiado alta puede dar lugar a que los flóculos se rompan. Orientativamente, un valor medio puede estar en torno a las 40 rpm.
 
Si bien esta velocidad, una vez ajustada inicialmente, no es necesario normalmente cambiarla, es muy conveniente poder actuar sobre ella por medio de un variador de frecuencia instalado en el cuadro eléctrico general.
 
Por otra parte, este tanque de mezcla puede estar ligeramente presurizado, en cuyo caso estará cerrado, o estar abierto y descargar el fango al tornillo deshidratador por gravedad. Cada sistema tiene sus ventajas y desventajas derivadas de las particularidades de su diseño y de su forma de instalación, ya que los primeros evitan en cierto modo la dispersión del olor del fango en la sala de deshidratación, y los segundos permiten visualizar el fango y reaccionar con mayor agilidad ante posibles alteraciones en la floculación.
 
Otra ventaja importante de estos equipos es que posibilitan que el fango entre al tornillo ligeramente presurizado. Aunque hablamos de centésimas de bar, esta pequeñísima presurización permite que el drenaje del agua contenida en el fango comience apenas en los primeros centímetros del tamiz, cuando aún no ha comenzado el efecto de compresión del fango. De esta manera, aprovechamos al máximo la longitud del tornillo y consecuentemente optimizamos el nivel de deshidratación final del fango.
 


Principales variables de una instalación

 
Son muchos los aspectos que influyen en el resultado final de la deshidratación, y van desde la propia naturaleza del fango, su variabilidad a lo largo del proceso de deshidratación, su concentración (que también puede ser variable), la elección del floculante adecuado y/u otros aditivos, y por supuesto, un correcto dimensionamiento de los equipos, especialmente del tornillo.
 
Al margen de todos estos factores que es necesario tener en cuenta, las principales variables sobre las que podremos actuar en la instalación de un tornillo deshidratador son las siguientes:
 
Relativas al tornillo:
 
  • Velocidad de giro del tornillo.
  • Contrapresión a la salida del fango.
  • Periodicidad de los lavados.
 
Relativas a la bomba de fango:
 
  • Caudal aportado (velocidad de giro).
 
Relativas a la bomba de floculante:
 
  • Dosificación adecuada.
 
Relativas al tanque de mezcla fango-floculante:
 
  • Velocidad de agitación.
  • Presión.
 
 
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