Tecnología de mezclado PARETO

Tecnología de mezclado PARETO
UN ENFOQUE DE SOLUCIÓN INTEGRADA E INNOVADORA
Tecnología de mezclado PARETO
La Tecnología de Mezclado PARETO, un sistema diseñado y patentado
que mejora el rendimiento químico al optimizar la inyección de aditivos
químicos a corrientes de proceso industriales, permite lograr una distribución de aditivos más uniforme en menos tiempo en comparación con
los sistemas de inyección tradicionales. Para aplicaciones como la adicion
de floculantes en el extremo húmedo del sistema de máquinas del papel,
se pueden lograr ahorros de agua y energía, mayor producción y mejoras
en la calidad cuando se usa esta solución innovadora para reemplazar
tecnologías de inyección tradicionales.
La tecnología de mezclado
PARETO se diseñó
específicamente para
reducir las ineficiencias y
los desafíos inherentes a
métodos tradicionales de
fabricación de papel.
La tecnología PARETO representa un avance importante en las
aplicaciones de inyección de productos químicos que se ha confirmado
con éxito en múltiples instalaciones comerciales. Se puede aplicar en la
inyeccion de la mayoría de productos químicos pero específicamente a
polímeros de alto peso molecular como normalmente se encuentra en
aplicaciones de tratamiento de aguas y/o productos que se alimentan
en la parte superior de una tina (por goteo en tanques abiertos),
como antiespumantes, polimeros híbridos o coagulantes (orgánicos e
inorgánicos).
Al revisar los aspectos fundamentales de la tecnología de inyección,
existe una cantidad de métodos utilizados para entregar productos
químicos en tuberías de proceso, que incluyen conexión directa
manguera/tubería (es decir, conexión tipo T-Jet), boca de inyección,
manguito perforado y varios métodos más recientes y con diseños más
novedosos. Cada uno de estos métodos tiene ventajas y desventajas
inherentes para el fabricante de papel y requiere ciertas concesiones y
compensaciones técnicas para ser implementados con éxito.
La tecnología PARETO se diseñó específicamente para reducir las
ineficiencias y los desafíos inherentes a estos métodos. Si bien la
tecnología PARETO puede aplicarse a todos los productos químicos,
es particularmente eficaz para optimizar la dosificación de floculantes
debido a la naturaleza rápida e irreversible del proceso de adsorción de
polímeros en los aditivos del sistema.
Soluciones innovadoras para cumplir
con sus desafíos
El propósito primario del optimizador PARETO (Figura 1) es descargar la
mezcla de aditivo y agua de empuje en la tubería en una forma deseada
garantizando: (a) el mezclado rápido del producto químico en la corriente
y (b) el mezclado del producto químico con el agua de alimentación
bajo condiciones hidrodinámicas controladas a fin de evitar cualquier
desactivación del producto químico.
El optimizador PARETO se conecta sobre la tubería mediante un
adaptador, como puede verse en la Figura 2. Es esencial usar el adaptador
diseñado específicamente para conectar el optimizador sobre la tubería
a fin de premezclar el líquido de alimentación y el producto químico para
garantizar la penetración consistente de esta mezcla en la tubería de
proceso. El material de construcción es acero inoxidable AISI 316.
Figura 1 - Optimizador PARETO
Como se ve en la Figura 3, la representación convencional de 10 m
(33 pies) – unmuestra una distancia después de la criba y antes de la
caja de entrada o unidad clarificadora como DAF – y se aprecia que aun
no se produjo un mezclado completo, dando como resultado altas
concentraciones localizadas de productos químicos, o formaciones de
sobre floculación. Esto genera no solo una menor eficacia química sino
también variabilidad en la floculación, que puede tener un impacto
perjudicial en ciertos atributos del producto terminado, como perfiles de
formación, porosidad y humedad, así como un impacto en la eficiencia
operativa.
Como se ilustra en la parte inferior de la Figura 3, el mezclado casi
completo se produce dentro de los 7 metros (23 pies) de la inyección.
Esto elimina muchos de los problemas que resultan de un mezclado
pobre y crea oportunidades de acercar el punto de inyección y mejorar
el rendimiento de los polímeros.
Figura 2 - Instalación del
optimizador PARETO
T-Jet vs. la tecnología de mezclado PARETO
% de área bien mezclada
T-Jet
10%
25%
Distancia al equipo
de operacion unitaria
(caja de entrada/
DAF/clarificador/etc.)
55%
Punto de alimentación
3 m (10 pies)
7 m (23 pies)
PARETO
10 m (33 pies)
20%
% de área bien mezclada
Figura 3
65%
87%
Tecnología de mezclado
PARETO Beneficios
Cuando se acopla la tecnología de mezclado PARETO
con las grandes tecnologías de productos químicos y
las prácticas de aseguramiento del sistema ofrecidas
por Nalco, los clientes tienen una solución completa
e integral, diferente de cualquier otra en la industria,
que puede brindar resultados y valor incomparables.
El uso de la tecnología PARETO también es una forma
importante en que los clientes de Nalco pueden lograr
ahorros significativos de agua y energía y mejorar su
compromiso con la sustentabilidad. Nalco informa los
valores del retorno de la inversión ambiental (eROI)
a los clientes para explicar su contribución al ofrecer
rendimiento ambiental y recuperación de la inversión
financiera. La tecnología PARETO ha demostrado
también mayor eficiencia/eficacia de polímeros en
diversas implementaciones de programas, y además
los clientes obtuvieron estabilidad del sistema y mayor
rendimiento de la unidad (máquina de papel/DAF/
prensa de lodo/lavadora/clarificador) mediante el uso
de esta tecnología.
La tecnología PARETO puede usarse tanto en
aplicaciones de RDF en máquina como fuera del
entorno de Retencion, como se ve en los beneficios
en la página siguiente.
Aplicaciones de proceso de papel – Programas de RDF
(retención/drenaje/formación) en máquina
Con la tecnología PARETO, pueden introducirse diversos tipos de productos
químicos para la fabricación de papel, como floculantes, micropartículas,
agentes de encolado, almidón y ayudas de resistencia húmeda y seca.
Por lo general, el mayor impacto en el consumo de productos químicos es
acercar el punto de adición a la caja de entrada (desde antes de la criba a
después de la criba) y al hacerlo, se puede lograr todo lo siguiente o parte
de ello:
Menor consumo de agua fresca (el agua de proceso reemplaza al agua fresca, normalmente en la disolución secundaria de polímeros)
Menores costos de energía
Menor uso de productos químicos
Mayor capacidad de funcionamiento (al reducir rupturas causadas por orificios y al mejorar el perfil de la hoja)
Incremento en las especificaciones de la hoja, como ceniza
y formación (calidad)
Aplicaciones para papel no RDF
Los programas de tratamiento de agua son procesos muy dinámicos y la
variabilidad puede deberse a condiciones mecánicas, prácticas operativas
o simplemente a la naturaleza de la planta de tratamiento de agua fresca
o residuales (variabilidad de los contaminantes en la corriente). Al instalar
optimizadores PARETO en esta área, Nalco pudo minimizar esta variabilidad para los clientes, aunque las condiciones no fueran óptimas. Los resultados que normalmente se ven en estas aplicaciones son:
Rendimiento del sistema y estabilidad operativa mejorados
Rendimiento confiable del tratamiento para plantas de tratamiento de materias primas/agua
Menor consumo de productos químicos mediante un mezclado más eficaz en la corriente de proceso (del 10al 40 por ciento) y potencial para trasladar los puntos de adición de químicos a un área de corte más baja (si corresponde)
Reemplazo de agua fresca por una fuente estable de agua de
proceso/clarificada
E
C
Aplicaciones en el mercado
PROCESO DE FABRICACIÓN DE PAPEL
La tecnología PARETO se aplica a muchos procesos diferentes de inyección de productos
químicos. Cuando se integra a los programas de floculantes y micropartículas de Nalco, el
programa de extremo húmedo resultante puede brindar un mejor valor a las operaciones
de los clientes y así ofrecer un programa verdaderamente único que lo diferencia de cualquier
otra solución alternativa. Esto es particularmente cierto para adiciones existentes de floculantes
antes de la criba y para adiciones de polímeros que tienen agua de dilución insuficiente. En estos
casos, la tecnología de mezclado PARETO puede mejorar significativamente la situación actual
de inyección de productos químicos y alcanzar más mejoras al permitir la dosificación de
ayudas de retención después de la criba, logrando lo siguiente:
Se pueden acercar los puntos de aplicación de ayudas de retención/drenaje a la caja
de entrada para reducir el consumo de productos químicos y minimizar los impactos negativos sobe la formación
Esta tecnología segura e innovadora permite la dilución de aditivos químicos mediante agua del proceso en vez de agua fresca, lo cual da lugar a ahorros significativos en agua y energía.
Otros productos químicos del extremo húmedo como agentes de encolado, almidón, ayudas de resistencia húmeda y seca y otros aditivos de proceso, pueden alimentarse mediante el uso de los optimizadores PARETO.
A
B
E
D
C
TRATAMIENTO NO RDF (PROCESO DE PAPEL) o DE AGUA
El uso de la tecnología PARETO también se aplica a otros programas químicos en máquinas de papel,
DAF, prensas de lodo, lavado en fábricas de pulpa y otras operaciones unitarias (normalmente sin la
bomba de alta presion/flujo incluida normalmente en el proceso del papel). Las instalaciones actuales
incluyen:
A. Espesado de lodos (extracción de agua)
• Aumenta los sólidos de la torta de lodos y optimiza la dosificación de polímeros
B. Separación de sólidos y líquidos (DAF/clarificadores)
• Mejora la estabilidad del sistema y obtiene mejor agua clarificada para usar
C. Antiespumante (máquinas de pulpa y de papel/acereras)
• Mejora el tratamiento al trasladar los puntos de alimentación en ductos abiertos a una
tubería cerrada
D. Tratamiento de Merma
• Reduce la variación normal de carga aniónica y permite un mejor control del procesos
E. Tratamiento de agua cruda
• Reduce las variaciones de agua cruda y optimiza el uso de coagulantes
Diseño/instalación de programas
OPTIMIZADOR PARETO
Optimizador PARETO
El optimizador PARETO puede mezclar agentes químicos y agua de proceso antes de su
introducción en la tubería de proceso, con el sistema diseñado que minimiza el tiempo de
contacto entre las soluciones. Esto significa que los agentes químicos inyectados se mezclan
en forma óptima con el agua de alimentación presurizada justo antes de su introducción en
el proceso (Figura 4).
El producto químico se alimenta axialmente al núcleo del reactor. El líquido de alimentación
se alimenta tangencialmente a la zona de corte baja de manera que en la cámara de
reacción el producto químico se mezcla completamente con el líquido de alimentación bajo
intensidad de corte y tiempo de reacción controlados. En la salida, se descarga el chorro
cónico en la composición de la fibra del tubo de aproximación, siendo la meta distribuir la
mezcla con la mayor amplitud y rapidez posibles, como se ve en la Figura 5.
El mantenimiento requerido del sistema PARETO también es simple y seguro. El optimizador
fue diseñado para ser sólido, duradero y fácil de instalar y montar para su inspección y
limpieza. Los componentes principales del sistema, como la bomba, los medidores de flujo,
las mangueras, las válvulas, están construidos con materiales de la mejor calidad de la
industria disponibles en el mercado. Se requiere la revisión periódica del sistema PARETO
a fin de observar cualquier cambio en las presiones y los flujos con respecto a los valores
de diseño. En las paradas de la máquina, también pueden abrirse los optimizadores para su
inspección.
BOMBA DE ALTA PRESION Y FLUJO
La bomba de alta presion proporciona el flujo de agua de dilución necesaria para mezclar en
forma adecuada los productos químicos de extremo húmedo y la formulacion fibrosa. Puede
variarse la salida de la bomba para que entregue la cantidad precisa de agua de dilución
requerida para la aplicación. La bomba vertical de varias etapas y la horizontal de una sola
etapa se ilustran en las Figuras 6 y 7.
Se requiere una fuente de volumen constante y presurizada, y es posible originar y
abastecer esto al distribuidor autobalanceable (SBM) (Fig. 8). Según el tipo de optimizador
y la cantidad requerida, el volumen total de agua de alimentación requerida se determinará
como parte de los estudios tecnicos del sitio.
Figura 4 – Conjunto de instalación típica de optimizador PARETO
Entrada del producto
químico químicos
Entrada del líquido (agua)
Figura 5
Figura 6 – Bomba vertical de varias etapas
Figura 7 – Bomba horizontal de una sola etapa
Figura 8 – Distribuidor autobalanceable cuádruple
Diseño/instalación de programas
MÚLTIPLE AUTOEQUILIBRANTE (SBM)
Los SBM, como se ve en la Figura 9, se usan para distribuir en forma equitativa los
productos químicos y el agua de alimentación (dilución) a los optimizadores PARETO cuando
se usan tres o más optimizadores (comúnmente en el proceso de fabricación de papel). Se
recomiendan los SBM para su instalación cerca del punto de adición de productos químicos.
Se puede usar una conexión sólida de tuberías entre la bomba y el SBM, mientras que desde
el SBM a los optimizadores PARETO se recomienda el uso de tuberías flexibles para facilitar
el mantenimiento.
Por lo general, en las aplicaciones de tratamiento de agua o de papel no RDF no hay
necesidad de dos o más optimizadores PARETO. Por lo tanto, si un cliente comúnmente usa
un optimizador, no es necesario un distribuidor multiple, como se ilustra en las Figuras 10,
11, 12 y 13. Como se ilustra en la Figura 14, PARETO es una solución diseñada que garantiza la
homogeneidad entre la aplicación de productos químicos y el proceso en estado estable.
Otimizador PARETO - Para garantizar la inyección correcta de productos químicos
Boma de alta presion y flujo - Corte (potencia, energía y tipo)
Química - Peso molecular, carga, arquitectura
Mejores prácticas - Reemplazo de agua fresca por agua del proceso para la
conservación de energía y agua
Otimizador
Sistema de
dosificación
Química
Mejores prácticas
Figura 14 – Componentes de la oferta de
tecnología PARETO
Figura 9 – Instalación real del SBM para agua de
alimentación y en el fondo, los filtros de solución
con SBM
Figura 10 – Un optimizador en la entrada
de DAF
Figura 11 – Un optimizador en la entrada del
clarificador de agua fresca
Figura 12 – Un optimizador en la lavadora
de pulpa
Figura 13 – Un optimizador en la prensa de
tornillo
Tecnología de mezclado PARETO– Entrega de valor al cliente
Fábrica de cartulina “Linerboard” reciclada (RDF)
Resultados del eROI
Reducción de 10.4 millones de galones de agua dulce suavizada por año.
Mejora de 30 % en la formación medida por el probador de formaciones de
PPF.
Región: Norteamérica, Fábrica de cartulina “Linerboard” reciclada (RDF).
AGUA
Background: Los motivadores clave para este cliente fueron reducir los costos generales y el
consumo de agua dulce.
Desafíos:
La inyección deficiente del programa de floculantes catiónicos había generado una
calidad variable del papel, mayores costos de energía y menor eficiencia de retención.
Solución:
Se convirtió el programa de floculantes de un inyector perforado (flauta) a un sistema
con tecnología PARETO; se eliminó el uso de agua fresca y se pasó al uso de agua
blanca para la dilución del agente de retención con rendimiento mejorado
Fabricante de papel grafico sin recubrimiento (RDF)
Resultados: Ahorro de agua de 26.460.000 galones/año; 11 % de reducción en
del eROI
el uso de productos químicos en general. Región: EARTH
RESOURCES
AGUA
Asia Pacífico, Fabricante de papel UCFS (RDF).
Background: El motivador clave del cliente fue mejorar la productividad de las máquinas; la meta
operativa de la planta era un índice de eficiencia en máquina (OME) de 85 %.
Desafíos:
La planta necesitaba reducir con eficacia la variabilidad del proceso de extremo
húmedo así como mejorar la estabilidad de la consistencia de charolas.
Solución:
La planta implementó la tecnología PARETO en el programa de RDF para manejar
el control de la consistencia de charolas.
Planta de tratamiento de aguas de desecho (acerera)
Resultados: Los sólidos de la torta aumentaron de 44 % a 49 %; reducción en el costo
del eROI
de acarreo de ~ $ 5 /tonelada; ahorros totales de > $ 20.000/año
Región: TIERRA
Norteamérica, Espesado de lodos (centrífuga) en planta de tratamiento de aguas
de desecho (acerera).
Background: El cliente deseaba mejorar el porcentaje de sólidos de la torta; también deseaba
aumentar el contenido de sólidos del lodo a casi 50 %.
Desafíos:
Los sólidos descargados se acarreaban a un vertedero y se devolvía el centrifugado
al pozo húmedo.
Solución:
Convirtió el programa de polímeros de un anillo convencional T-Jet en un sistema de tecnología PARETO. También se instaló el sistema PARETO en una centrofuga usando
el mismo punto de alimentación.
Planta de tratamiento de aguas de desecho
Resultados:
del eRO
75% menos de uso de agua ffesca en el sistema DAF/Meri; además,
reducción de entre 17 y 40% en la dosificación de polímeros.
Región: América Latina
EARTH
RESOURCES
AGUA
Background: El cliente deseaba mejorar la eficiencia del sistema para aumentar la estabilidad
general del DAF.
Desafíos:
El sistema convencional de inyección T-Jet de polímeros requería mayores
dosificaciones de floculante catiónico.
Solución:
Se convirtió el programa de polímeros de un anillo convencional de inyección
T-Jet en un sistema con tecnología PARETO y también se instaló el sistema
PARETO en 2 unidades Meri y 1 unidad DAF Krofta.
Lavadora de fábrica de pulpa (antiespumante)
Resultados:
del eROI
Se redujo la dosificación de antiespumante en 30 %; el cliente también
logró alcanzar $50.000 de ahorros financieros.
Región: Norteamérica, Lavadora de fábrica de pulpa (antiespumante).
EARTH
RESOURCES
Background: La planta deseaba mejorar la distribución de antiespumante en la lavadora para
aumentar su eficiencia y reducir la dosificación general de antiespumante.
Desafíos:
Nalco había trabajado con este fabricante de pulpa, que buscaba implementar
programas más eficientes de control de espuma.
Solución:
Se implementó un nuevo programa de control de espuma pasando de alimentación
convencional a un sistema con tecnología PARETO. También se integró un sistema
con tecnología PARETO a la línea de dilución en tanques.
Planta de tratamiento de agua cruda
Resultados:
del eROI
Estabilidad del proceso (menos purgas) y > 34 % de
reducción en el tratamiento con productos químicos.
Región: Norteamérica, Tratamiento de agua cruda en planta de papel tisú.
EARTH
RESOURCES
AGUA
Background: Este gran fabricante de papel tisú tenía que reemplazar el alumbre por un
químico más adecuado en el clarificador que trataba el agua cruda.
Desafíos:
Tratar 44.000.000 GPD y lograr la meta de turbidez de < 1 NTU sin perturbar
la operación subsecuente.
Solución:
Reemplazo del alumbre por la aplicación de N8140 mediante el optimizador
PARETO en la entrada del clarificador.
ENERGÍA
Vea los ahorros de PARETO...
en tiempo real
Las cifras actuales de ahorro en energía y agua de la
tecnología PARETO están siempre disponibles en tiempo
real en www.nalco.com/pareto, como se ve en las
capturas de pantalla de la derecha.
Para obtener más información sobre la tecnología
de mezclado PARETO, visite http://www.nalco.com/
applications/pareto.htm.
ENERGY
WATER
EARTH
RESOURCES
EARTH
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PARETO, eROI, Nalco y el logotipo son marcas comerciales de Nalco Company
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