LAFAYETTE, COLORADO, Y SWIFT CURRENT, SASKATCHEWAN, CANADÁ— Dos ciudades, una en Estados Unidos y otra en Canadá, separadas por más de 700 millas (1 100 km), se enfrentaban a problemas casi idénticos provocados por la adición manual de carbón activado en polvo a sus sistemas municipales de tratamiento de agua. Ambas ciudades no solo eliminaron un riesgo para la salud causado por el polvo de carbón activado, sino que también redujeron la mano de obra necesaria para añadir carbón activado en polvo al sistema mediante la instalación de un sistema de descarga de sacos a granel.
La ciudad de Swift Current obtiene su suministro de agua municipal de un embalse formado por una presa en el arroyo Swift Current, a un caudal medio de 1,5 millones de galones (6,8 millones de litros) al día, con un caudal máximo de 5,5 millones de galones (25 millones de litros) al día. Se añade permanganato potásico a una concentración de 1,5 partes por millón (ppm); a continuación, se añade carbón activado en polvo en forma de suspensión con un contenido de sólidos del 0,13 % al 0,47 %, y el agua se introduce por gravedad en un pozo bajo a un caudal de aproximadamente 25 gal (114 l) por minuto. Al alcanzar una concentración final de 20 ppm, la función del carbón es adsorber las sustancias orgánicas, eliminando los sabores y olores indeseados.
Tras la adición de alumbre líquido, acondicionadores de lodos y polímeros en el clarificador, el agua filtrada se bombea a un depósito de agua limpia situado en la planta de tratamiento de agua, con una capacidad de 180 000 gal (820 000 l), y a dos embalses dentro de la propia ciudad, cada uno con una capacidad de 1,5 millones de gal (6,8 millones de l), para su distribución a los residentes de la ciudad de Swift Current.
La ciudad de Lafayette obtiene su agua de dos embalses locales formados por presas en el arroyo Boulder y de un embalse en el arroyo South Boulder. El consumo es de aproximadamente 2 millones de galones (7,5 millones de litros) al día durante el invierno, pero puede alcanzar hasta los 10 millones de galones (38 millones de litros) al día durante los meses de verano. Desde los embalses, el agua fluye hacia una instalación de aireación y floculación in situ, similar a la utilizada por la ciudad de Swift Current, donde se añaden carbón activado en polvo y otros productos químicos de tratamiento. Tras la filtración final, el agua se bombea a tres depósitos de almacenamiento, que en conjunto pueden albergar hasta 13 millones de galones (53 millones de litros) de agua, para su distribución a los residentes de la ciudad de Lafayette.
Se añadió carbón activado en polvo de forma manual
Antes de la instalación de los sistemas de descarga de sacos a granel, los operarios de ambas instalaciones vaciaban sacos de 35-45 lb (16-20 kg) de carbón activado en polvo, lo que generaba polvo de carbón y suponía un esfuerzo físico para los trabajadores.
El carbón activado en polvo es un polvo extremadamente fino con un tamaño medio de partícula de tan solo 20 micras y una densidad aparente de 21,5 lb/pie cúbico (34,4 kg/m³). «El más mínimo movimiento de aire hace que el polvo de carbón se esparza por todas partes, y se apelmaza y se adhiere a todo lo que toca, incluida la ropa y la piel», afirma Rudy Holland, superintendente de tratamiento de aguas de la ciudad de Swift Current.
«Intentamos utilizar un sistema de captación de polvo, pero nunca funcionó correctamente», afirma Holland. Además, la capacidad del sistema se veía limitada por el pequeño alimentador de tornillo sinfín, que tardaba 16 horas en transferir el carbón en polvo desde la tolva de 1000 lb (450 kg) de capacidad hasta el eductor de lechada líquida. Dado que la planta de tratamiento de agua funciona solo en un turno al día —con personal durante 8 horas y media, y luego sin personal y controlada por ordenador durante 15 horas y media—, la tolva, si no estaba completamente llena al comienzo del turno sin personal, podía quedarse sin carbón cuando no había personal presente para rellenarla».
Los operarios de la ciudad de Swift Current abrían y vaciaban hasta veinticinco sacos de 45-55 lb (23-25 kg) de carbón activado en polvo al día en la tolva. Los operarios de la ciudad de Lafayette subían un saco de 35-40 lb (16-18 kg) de carbón en polvo por una escalera metálica y lo vaciaban directamente en la instalación de aireación y floculación. «Esto no solo generaba polvo de carbón peligroso, sino que, dado que utilizábamos entre 2 y 4 sacos al día durante el invierno y hasta entre 10 y 17 sacos al día durante el verano, también requería un gran esfuerzo físico y ponía en peligro de caídas y lesiones a los operarios que trabajaban solos en el turno de noche», explica Ed Zimbleman, operario jefe. «Además, en ocasiones se rompían los sacos, lo que obligaba a los operarios a limpiar con manguera toda la zona».
Los sistemas de descarga y alimentación de sacos a granel eliminan los riesgos
En ambas instalaciones, la instalación de un sistema automatizado de descarga y alimentación de sacos a granel eliminó el polvo generado al desatar, descargar, deshinchar y retirar las bolsas pequeñas individuales, al tiempo que aumentó la seguridad de los operarios y redujo el trabajo manual.
La ciudad de Swift Current adquiere ahora sacos de 1 100 lb (500 kg) y descarga entre 1 y 3,5 sacos a la semana. La ciudad de Lafayette descarga entre una bolsa a granel de 900 lb (408 kg) a la semana durante el invierno y hasta 4,5 bolsas a la semana durante los meses de mayor actividad en verano.
Los descargadores de bolsas a granel Flexicon incorporan dispositivos que contienen el polvo y favorecen una descarga completa. Un anillo de sujeción manualSPOUT-LOCK® se eleva neumáticamente mediante un tubo telescópicoTELE-TUBE®, lo que permite al operario establecer una conexión de alta integridad y estanca al polvo con la boquilla de la bolsa. A continuación, se suelta el tubo telescópico para ejercer una tensión descendente continua sobre el anillo de sujeción y, a su vez, sobre la boquilla de la bolsa, lo que alarga la bolsa a medida que se vacía para facilitar una descarga completa.
El flujo se favorece además mediante las placas de accionamiento neumáticoFLOW-FLEXER®, que elevan y bajan los bordes inferiores opuestos de la bolsa, lo que hace que el carbón activado fluya hacia la boquilla de la bolsa y a través de ella.
Una válvula de control de flujoPOWER-CINCHER® rodea la parte superior de la boquilla de la bolsa, lo que permite una descarga gradual una vez desatado el cordón, así como volver a atar las bolsas parcialmente vacías.
En el lateral de ambos bastidores de descarga hay instalado un colector de polvoBAG-VAC® que aspira el aire desplazado y el polvo desde una rejilla de ventilación de la tolva durante la descarga, y aplana las bolsas vacías sin que se genere polvo, dejándolas listas para atarlas y retirarlas.
Ambos sistemas presentan diferencias importantes
En la ciudad de Swift Current, un polipasto de un monorraíl montado en el techo a una altura de 24 pies (7 m) carga una bolsa de 1.100 libras (500 kg) sobre un descargador de bolsas a granel de medio bastidor, de 5 pies (1,5 m) de altura, instalado en una plataforma de 6,5 pies (2 m) de altura. El bastidor del descargador está integrado en un bastidor de 10 pies (3 m) de altura que alberga una tolva con capacidad para 2.000 libras (900 kg) (el contenido de dos sacos), un alimentador volumétrico de doble husillo, una tolva de lavado y un eductor de lodos líquidos. El carbón activado en polvo fluye desde la bolsa a granel hacia la tolva y, a continuación, hacia el alimentador, que lo dosifica en la tolva de lavado y el eductor para mezclarlo con los 25 gpm (114 l por minuto) de agua que fluyen hacia el pozo bajo. Un panel de control regula el colector de polvo, los activadores de las bolsas, el alimentador y las almohadillas de aire que favorecen el flujo situadas en el lateral de la tolva.
La carga con carretilla elevadora sustituye al vaciado manual de las bolsas
En la ciudad de Lafayette, un operario carga con una carretilla elevadora una bolsa de 900 lb (114 kg), colocada en un bastidor de elevación, sobre un descargador de altura total de 9,75 pies (3 m). El carbón en polvo fluye a través del tubo telescópico y de un conducto de descarga de 2 pies (0,6 m) de longitud que atraviesa el suelo hasta una tolva receptora con una capacidad de 5 pies cúbicos (0,14 m³), situada en un bastidor de 7 pies (2,1 m) de altura que también alberga el alimentador volumétrico de doble husillo, la tolva de lavado y el eductor de lodos líquidos. Los controles regulan el colector de polvo, el alimentador y los fluidificadores de aire para el flujo de la tolva, y avisan al operador de que debe cambiar las bolsas vacías.
La mezcla continua de carbón activado en polvo procedente del alimentador volumétrico con agua fresca crea una suspensión, que contiene desde un mínimo del 0,006 % de sólidos en invierno hasta un máximo del 0,05 % de sólidos en verano. Se añade al clarificador a un ritmo de 120 gal (450 l) por minuto, lo que da como resultado una concentración final de carbón de entre 5 y 7 ppm. «Básicamente, lo configuramos y ya no tenemos que preocuparnos más», afirma Zimbleman.
El diseño y la instalación: un trabajo en equipo
«Evaluamos otras dos máquinas además del sistema Flexicon», afirma Zimbleman. «Aunque eran similares, los otros dos fabricantes no estaban dispuestos a realizar las modificaciones físicas necesarias en nuestras instalaciones, entre ellas, perforar un agujero en un suelo de hormigón para colocar la tolva encima del alimentador».
Se realizaron varias modificaciones tras la instalación del sistema. «Teníamos problemas porque la tolva de lavado se atascaba de vez en cuando», explica Zimbleman. «La tolva mide 2 pies (0,6 m) de altura y tiene 2 pies (0,6 m) de diámetro en la parte superior, pero solo 6 pulgadas (15 cm) de diámetro en la parte inferior. El equipo añadió chorros con boquillas de plástico para que el agua circulase alrededor de la tolva en lugar de simplemente rociarla por dentro, lo que eliminó el problema».