Inyección de gases optimizada en el tratamiento de aguas
Una dosificación exacta de los gases y la capacidad para controlar el caudal de los mismos para adaptarse a parámetros cambiantes son factores vitales para las aplicaciones de tratamiento de aguas como el control del pH inyectando CO2 o la eliminación del hierro mediante la oxidación. Desde el principio, el sistema debe ser dimensionado con exactitud y, junto con un control automático preciso, conseguirá garantizar la calidad deseada del agua y hará que el proceso sea económico a largo plazo.
La precisión es clave a la hora de inyectar gases en un proceso de tratamiento de aguas
Hablamos desde aplicaciones que requieren la neutralización de los niveles de pH mediante dióxido de carbono, la eliminación del hierro o el manganeso para crear agua de proceso, hasta la oxigenación de aguas residuales para colaborar al proceso de descomposición bacteriana. Una aportación imprecisa de los gases podría dar como resultado una reducción en el rendimiento del proceso y un producto final de menor calidad. Es más, un uso excesivo de gas podría suponer un aumento considerable de los costes del proceso a largo plazo.
Para lograr una dosificación óptima de los gases es necesario un control responsable y minucioso, y comienza por un dimensionado exacto de los sistemas de control y medición. El requisito fundamental para la medición de gases presentes en el agua es un cálculo preciso de la presión a la entrada, llamada P1, la presión a la salida, llamada P2, y el caudal a mantener. Todos estos valores se utilizan conjuntamente para dimensionar con exactitud el medidor de caudal másico (MFM) del sistema y las válvulas de control integradas.
Dimensionado del sistema
Dentro de un controlador de flujo másico, el gas fluye a través del orificio de una válvula de control con un diámetro inferior al de la tubería principal. Esto genera una caída de presión a medida que el caudal se vuelve proporcional a la presión de salida aguas abajo según el principio de Bernoulli, que establece que un fluido con velocidad creciente genera una disminución en la presión estática. Esto explica lo importante que es indicar o bien P1 (presión a la entrada) o P2 (presión a la salida) para determinar el valor de caudal posible.
Es importante confirmar la exactitud de estos valores tanto a la hora de optimizar un sistema existente como a la de especificar una nueva aplicación. No es poco frecuente que un cliente utilice en su instalación un medidor o un controlador de caudal másico que no haya sido correctamente dimensionado desde el primer momento, resultando inexacto e incapaz de alcanzar el caudal requerido. Normalmente, los ingenieros de planta conocen la presión de alimentación a la entrada, aunque raramente conocen el valor a la salida; en cualquier caso, un especialista en control de caudal podrá ayudarles a dimensionar correctamente el equipo y a calcular el caudal requerido.
Además de la presión y el caudal, también resulta fundamental conocer el volumen de gas exacto necesario para alcanzar los resultados deseados paras una aplicación determinada. Una vez conocido, una empresa especialista en el control de caudales puede colaborar en el proceso de calibrado para confirmar la exactitud de los sensores específicos para los gases que intervienen.
Control de la alimentación de gas
El siguiente paso consiste en asumir la tarea de medir con exactitud el caudal de gas, controlando con precisión la alimentación. Si la presión del gas, el caudal y la temperatura son constantes, puede ser suficiente con controlar manualmente el flujo de gas. Sin embargo, esta situación no se suele producir. Si tomamos como ejemplo una aplicación de inyección de CO2, a medida que se va alimentando gas y va descendiendo el volumen de CO2 en el depósito de destino, la presión a la entrada también disminuye, con el consiguiente impacto sobre el caudal. Al abrir el orificio del controlador de caudal másico aumentará el caudal, pero para mantener la exactitud a lo largo de todo el proceso de control hará falta una automatización para lograr la precisión necesaria.
Incluso aplicaciones más básicas con menor dependencia de la exactitud de la alimentación del gas requieren conocimiento técnico sobre el control de las válvulas mecánicas. No obstante, esto implica requisitos más estrictos respecto a fiabilidad y tiempo para operaciones in situ en lo que respecta a los ingenieros, al contrario que el control automatizado, que permite ahorrar tiempo.
La gestión del caudal también dependerá de los cambiantes niveles de gas que hay en el agua. El control del pH, por ejemplo, puede requerir un ajuste preciso basado en los valores detectados por una sonda. La obtención de unos resultados precisos y reproducibles dependerá de una respuesta de control rápida de acuerdo con las condiciones cambiantes, que solamente se podrá alcanzar, sin que ello genere un impacto, a través de un proceso automatizado.
La automatización, además, permite obtener documentación de forma más rápida y precisa, eliminando los problemas de tiempo necesario y la posibilidad de que aparezcan datos inexactos en los informes. Las aplicaciones en el sector de los alimentos y las bebidas, por ejemplo, exigen un registro frecuente de datos que evidencien su exactitud a partir de los registros de calibración para cumplir con la normativa nacional. Por su parte, un sistema automatizado garantiza un proceso robusto, y además reduce costes a largo plazo en comparación con el registro de datos manual.
Regulador de caudal másico (MFC)/caudalímetro másico (MFM) para gases
- Rangos de caudal nominal de 20 lN/min a 2500 lN/min
- Alta exactitud de medición y reproducibilidad con tiempos de reacción muy rápidos
- Calibración del caudal estable a largo plazo
- Sustitución de dispositivos más sencilla gracias a la memoria de configuración
- Opcional: conformidad ATEX II cat. 3G/D o USP clase VI, FDA, CE 1935
Medición automatizada y solución de control
Mientras que un integrador de sistemas experimentado solamente necesitará un medidor de caudal másico preciso para aprovechar estas ventajas, los OEM (fabricantes de equipos) y los usuarios finales se beneficiarán de una ayuda durante el dimensionado, además de un paquete completo de componentes del sistema de caudal, que incluye medidores, válvulas de control de mayor tamaño y sensores. Los ingenieros de Bürkert pueden ofrecerle un sistema completo hecho a la medida de sus necesidades específicas y diseñado con todos los componentes de fabricación propia para garantizar su compatibilidad y un rendimiento óptimo.
Este servicio no solo logrará un sistema de control de gases preciso que cumplirá con las condiciones de su aplicación, sino que también reducirá los costes en materias primas, mano de obra y mantenimiento a largo plazo.
Bürkert está en una inmejorable posición para satisfacer estos requisitos y optimizar procesos de tratamiento de aguas tanto existentes como nuevos.
Contamos con una amplia gama de controladores de caudal másico, medidores de caudal másico, válvulas de control y mucho más.
Póngase en contacto a través del correo electrónico spain@burkert.com para obtener más información.