Muchos procesos industriales importantes como el tratamiento de aguas residuales, la producción de aceite y la elaboración de vinos precisan la separación de partículas sólidas suspendidas en un líquido. El producto final suele ser un líquido límpido, pero también puede ser la materia sólida que queda después de la separación (como en el caso de la soja).

Si no hay prisa, la gravedad puede realizar esta función. Si se mantiene la suspensión en un tanque o laguna de sedimentación, las partículas acabarán depositándose en el fondo. Una opción más rápida es pasar la suspensión por el tambor de uno de los decantadores centrífugos de Alfa Laval.

“La velocidad periférica de giro del tambor es de 100-110 metros por segundo”, dice Bent Madsen, jefe de procesos y tecnologías del centro de producción de decantadores de Alfa Laval en Copenhague, Dinamarca. “Con esas velocidades, se consiguen poderosas fuerzas centrífugas en su interior, entre 3.000 y 3.500 veces la fuerza de la gravedad”.

Uno de los decantadores más recientes y más grandes de Alfa Laval es el Lynx 1000, con un caudal hidráulico de 540 metros cúbicos por hora. Mide casi nueve metros de largo y más de dos metros de alto y pesa 18,5 toneladas. Lo impulsan dos motores eléctricos; el mayor tiene una potencia nominal de 330 kilovatios.

En nuestra visita a la cadena de montaje vimos componentes de decantadores en distintas fases de ensamblaje. La organización es impecable; las distintas fases se separan por bandas amarillas pintadas en el reluciente suelo de color gris.

En una sección hay un tambor de decantador. Hecho con acero dúplex de alta resistencia, se parece a un enorme cilindro de metal brillante. Tiene una pieza terminal con un círculo de orificios de salida en un extremo y una pieza terminal con una sección cónica con una abertura en el otro. El diámetro interior del tambor suele medir entre 0,2 y 1 metro, con un largo de hasta cuatro veces su diámetro. El tamaño depende de la aplicación.

En un decantador ensamblado, el interior del tambor cuenta además con un transportador de tornillo. Ambos giran a gran velocidad, en algunos casos hasta 5.000 revoluciones por minuto, pero la velocidad del transportador es ligeramente inferior a la del tambor. La velocidad diferencial es de entre 1 y 50 revoluciones por minuto, dependiendo de los medios que se estén separando.

Con la combinación tambor-transportador girando, la suspensión se transfiere al decantador a través de un tubo central. Las fuerzas centrífugas empujan la suspensión hacia el interior del tambor, separando los sólidos del líquido. A medida que se acumula la capa de sólidos, el transportador de tornillo los extrae desde el extremo cónico del tambor. El líquido clarificado acumulado se descarga desde el otro extremo a través de los orificios en la pieza terminal, que sirven como entradas al tanque de líquido.

Es un proceso continuo que permite procesar volúmenes de suspensión en menos tiempo que con la sedimentación convencional. El resultado en una aplicación específica viene determinado por la combinación de velocidad rotacional, velocidad diferencial y la geometría del decantador.

Engrase a gran velocidad
El Lynx 1000 es el primer decantador centrífugo de una nueva generación  de máquinas de Alfa Laval y maneja caudales de hasta 540 metros cúbicos por hora. Ha sido  especialmente diseñado para soportar los sólidos abrasivos asociados al sector del petróleo y el gas, y se caracteriza por una vida útil más larga que las generaciones anteriores. Para evitar la entrada de contaminantes en los rodamientos principales, el equipo de diseño de Alfa Laval quiso lubricarlos con grasa. No fue nada fácil.

“Según el catálogo de rodamientos de SKF, era imposible operar a la velocidad y con las cargas que queríamos utilizando lubricación con grasa,” dice Lauge Svarrer, especialista en engranajes.

Tras cinco años de experimentos en el laboratorio y colaborando estrechamente con SKF para optimizar el sistema de rodamientos , Alfa Laval construyó un banco de pruebas especial en el que se podían evaluar distintas combinaciones de parámetros de funcionamiento, rodamientos y grasas.

“Había que encontrar la forma de lubricar estos rodamientos, que giran a gran velocidad, a una temperatura estable”, dice Kristoffer Sjögreen, el ingeniero de desarrollo que supervisó las pruebas.

Según el Dr. Jan Cederkvist, jefe de validación de productos: “Un pequeño pico de temperatura cuando se inyecta la grasa es normal. Pero no queremos picos excesivos que puedan resultar peligrosos para los rodamientos. Debe ser en todo momento un diseño fiable y robusto”.

Al final, se trataba de conseguir la combinación adecuada.

En palabras de Peder Dalgaard, ingeniero de aplicaciones de SKF: “Se puede conseguir si lo tienes todo en cuenta: las tolerancias, la cantidad adecuada y el tipo correcto de grasa, el diseño del sistema de rodamientos y la precisión de rotación de los mismos. En este caso, la grasa es la SKF LGHP 2, y el sistema de rodamientos incluye un rodamiento rígido de bolas y un rodamiento de rodillos cilíndricos en alojamientos separados”.

El resultado es un alto nivel de optimización del sistema de rodamientos.

Según afirma Frank Fiddelaers, ingeniero superior de desarrollo: “Este proyecto ha permitido lograr un rendimiento muy estable de los rodamientos rígidos de bolas y los rodamientos de rodillos cilíndricos lubricados con grasa, bajo cargas pesadas y a todas las temperaturas de proceso medidas, con factores de velocidad superiores a 500.000 n x d_m”.