Planta francesa de biogás confía en bombas peristálticas Bredel para el manejo de lodos abrasivos calientes

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Hace poco, entró en servicio una de las plantas de biogás más grandes de Francia, que está equipada con tres bombas peristálticas Bredel 65 de Watson-Marlow Fluid Technology Group (WMFTG). Las bombas se usan para transferir un lodo homogéneo abrasivo en tres etapas cruciales del proceso para el suministro sostenible de energía en la región.

La nueva planta de biogás, diseñada, construida y puesta en servicio en 2017, tiene como objetivo producir 2.2 millones de m³ de biometano al año para abastecer la red de gas de la empresa GRDF (Gaz Réseau Distribution France) y suministrar energía para el 10 % de la población local. Casi el 50 % de la mezcla de residuos orgánicos digeridos que se procesan en la planta es estiércol de ganadería y avicultura. El resto proviene de fábricas de conservas de pescado y mataderos locales.

En una etapa de pretratamiento en esta planta, las distintas corrientes de residuos se mezclan en una suspensión orgánica homogénea, sin materiales inertes, como paso previo a la digestión. El proceso específico (digestión mesofílica) que utiliza la planta implica que el residuo debe permanecer en el digestor durante 50 días (en lugar de los 17-21 días normales), no solo por las menores temperaturas de procesamiento que utiliza sino por la materia vegetal, que tarda más en digerirse y representa el 20 % del contenido. Esta materia vegetal hace además que la reducción del volumen tras la digestión sea de solo el 20 %, en lugar del 50 %, un valor más habitual en las plantas de biogás.

Diseño y planificación

En la planta francesa, las bombas Bredel 65 trabajan en tres aplicaciones principales de transferencia de proceso: desde la entrada de almacenamiento hasta el tanque de almacenamiento mediante intercambiadores de calor; desde la entrada de almacenamiento hasta el tanque de almacenamiento a través de los pasteurizadores; y desde el tanque de almacenamiento hasta el digestor mediante intercambiadores de calor.

La instalación de las bombas debió tomar en cuenta el sistema de tuberías, desde la entrada de almacenamiento hasta el tanque de almacenamiento de cinco metros de altura (a través de los intercambiadores de calor), atravesando extensas tuberías de descarga con curvas. El impacto sobre la contrapresión debido a la gran extensión de las tuberías podía afectar de forma negativa a muchos otros tipos de bomba. Sin embargo, las bombas Bredel mantienen un caudal constante frente a la presión, y lo hacen durante toda la vida útil de la manguera.

En esta planta de producción de biometano, las bombas Bredel 65 funcionan a velocidades relativamente bajas, de 14 rpm, para generar un caudal de 4 m3/h. En la primera parte del proceso, la temperatura del lodo ronda los 30 °C y su viscosidad, los 500 cPs, con un contenido seco del 9-12 %, si bien puede llegar al 60 % y generar una intensa abrasión. Esta temperatura aumenta a 40-55 °C en la segunda etapa de la digestión, lo que reduce la viscosidad. Tras la pasteurización, la temperatura vuelve a aumentar a 70 °C.
 
Las bombas Bredel transfieren lodos y residuos viscosos y abrasivos con un contenido de sólidos en suspensión de hasta el 80 %. La capacidad de la bomba es completamente independiente de las condiciones de succión y descarga, y esta elección de una manguera de caucho natural implica que es posible bombear fluidos con temperaturas de hasta 80 °C. Las mangueras tienen una pared interior blanda, que amortigua las partículas grandes y abrasivas, mientras que las diversas capas de refuerzo de nylon y el caucho exterior reforzado de la manguera logran un rendimiento excelente y una larga vida útil de la manguera.

Bajo costo total de propiedad

La velocidad relativamente baja de operación de las bombas Bredel, de 14 rpm en esta aplicación, está relacionada con los requisitos de tiempo de funcionamiento y costo total de propiedad. Un bajo mantenimiento resulta fundamental para las plantas de biogás, que están muy automatizadas y cuentan con pocos empleados. En esta planta, por ejemplo, trabajan solo tres personas.

Con las bombas de CP, el potencial de que necesiten un mantenimiento frecuente es alto. Por ejemplo, si la bomba funciona en seco por accidente, el estator se destruye en segundos. Factores tales como la presión, el contenido de partículas abrasivas y la temperatura pueden afectar negativamente el rendimiento de las bombas de CP.

En cambio, la bomba Bredel es infalible, en el sentido de que errores como el funcionamiento en seco son indiferentes. Además, tiene una sola pieza de desgaste –la manguera–, que se reemplaza (in situ) en apenas 30 minutos y no necesita personal capacitado. Es importante destacar que la vida útil de la manguera es repetible, garantizando así que las plantas de biogás puedan planificar su mantenimiento preventivo.

Finalmente, el digestato generado en la planta francesa de biogás se reutiliza como fertilizante orgánico natural en las 20,000 hectáreas de tierras de cultivo circundantes, reduciendo así la necesidad de adquirir 60 toneladas de fertilizantes químicos, un ahorro anual de hasta €15,000 para cada uno de los 17 agricultores adyacentes. Además, el proceso de digestión reduce las emisiones de carbono en 4,222 toneladas de CO2.




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