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Un enfoque optimizado para el control del polvo en elevadores de granos y terminales

Por Geronime, Boston, McGovern, Abelson

Cada año se producen y mueven más de 18 000 millones de bushels de granos a través de los sistemas de manejo de granos en los EE. UU. La capacidad de los Estados Unidos de alimentar a su población y al ganado, de sostener el movimiento de biocombustibles y de exportar el exceso de granos a los mercados emergentes es un punto de orgullo nacional y de fortaleza.  La infraestructura para mover los granos de un punto a otro incluye elevadores rurales pequeños, elevadores grandes, grandes terminales cerealeras, camiones, trenes, barcazas y buques transoceánicos.  Además, cada vez que se mueven los granos de uno de estos puntos a otros, se genera polvo.  Polvo que debe ser controlado, capturado y contenido. 

Tendencias

Existen varias tendencias que afectan las estrategias de colección de polvo en la industria cerealera. 

En la parte superior de esta lista se encuentra el hecho de que la mayoría de las plantas de manejo de granos existentes tienen ahora casi treinta años, habiéndose construido durante la década de los ochenta.   Ahora, treinta años después, Estados Unidos intenta mover el doble de grano a través de los mismos activos fijos, lo que crea una demanda fuerte y creciente para implementar soluciones de proceso que mejorarán el tiempo de actividad y la confiabilidad.  Si es posible, se recomienda evitar la construcción de nueva infraestructura cuando las mejoras a la infraestructura existente puedan apoyar las necesidades de capacidad.

Cuando las mejoras simples no son suficientes, se realizan inversiones más importantes para revitalizar las instalaciones anticuadas con actualizaciones, expansiones o incluso la construcción de nuevas instalaciones.  Las nuevas inversiones aportan un nuevo enfoque en la mejora del proceso para eliminar los flujos de desperdicios, mejorar la calidad del producto y mejorar la eficiencia energética.  El objetivo no es simplemente reemplazar una infraestructura obsoleta; el objetivo es mejorarla.

La competencia entre las empresas comercializadoras de granos también alimenta la necesidad de mejorar las instalaciones existentes. En el río Columbia, donde está por terminarse la primera nueva terminal de exportación de la industria cerealera en 30 años, muchas terminales cerealeras cercanas se han involucrado (o están por hacerlo) en proyectos para mejorar su capacidad y eficiencia en el manejo de los granos. Sin estas inversiones, la nueva terminal tiene una importante ventaja en el mercado respecto a las terminales existentes e indudablemente podría apalancar esta ventaja para obtener participación de mercado.

Otra tendencia es un mayor enfoque en los problemas de emisión de polvo.  Si bien las regulaciones federales para las emisiones de polvo de granos no han cambiado considerablemente en muchas partes del país, algunas áreas (como la costa oeste) están experimentando estándares de emisión más estrictos y una mayor aplicación.  Incluso en áreas donde las emisiones reguladas no han cambiado, las emisiones siguen siendo un problema debido a la proliferación.  A medida que los vecinos se acercan a la planta de manejo de granos, la tolerancia general a las emisiones de polvo disminuye, por lo que los manipuladores de granos deben preocuparse más por las emisiones.

Finalmente, las regulaciones federales locales y pendientes con respecto al manejo del polvo combustible pueden ser sustancialmente diferentes de las mejores prácticas del pasado.  El control del polvo es más importante que nunca para los manipuladores de granos a medida que procuran cumplir con las próximas regulaciones de la OSHA destinadas a prevenir eventos de polvo combustible catastróficos.

Para resumir, las tendencias principales que afectan las estrategias de colección de polvo en la industria cerealera incluyen:

  • Incremento de la producción de material
  • Protección de la competitividad del mercado
  • Mejora del tiempo productivo y de la confiabilidad
  • Deseo de eliminar los flujos de desperdicios y mejorar la calidad del producto
  • Enfoque en la eficiencia energética como generadora de ganancias
  • Necesidad de reducir las emisiones de polvo para satisfacer los estándares más estrictos y resolver la proliferación de problemas
  • Anticipación de las regulaciones para el manejo del polvo combustible
Nuevas soluciones para el control del polvo

A medida que las tendencias de la industria impulsan a los manipuladores de granos a considerar el control de polvo como parte integral de sus operaciones, la industria de colección de polvo continúa brindando soluciones para esas demandas.  En algunos casos, las empresas han aplicado soluciones que siguen prácticas y enfoques antiguos, mientras que otras han desarrollado soluciones más nuevas y más eficaces para satisfacer las nuevas demandas.

Un enfoque innovador con respecto al manejo del polvo es recolectar y manejar el polvo en el punto de generación, en el origen. Capturar y controlar el polvo en su origen ofrece varios beneficios, entre ellos:

Reducción o eliminación de flujos de desperdicios.  Cuando el polvo capturado se retiene dentro del proceso que lo genera, permanece como parte del flujo de productos que generan ingresos.  En lugar de convertir una parte del producto en una pila de polvo desperdiciado, permanece como parte del flujo de productos que tiene un valor económico.

Reducción o eliminación de equipos de flujo de desperdicios.  Cuando los polvos producidos en un proceso se separan del flujo de proceso original, requieren equipos de manipulación de materiales y equipos de proceso independientes. Mantener el polvo dentro del flujo del proceso minimiza el costo y el mantenimiento de un equipo para el procesamiento del material.

Minimizar la cantidad de tramos de ductos.  Se necesita una enorme cantidad de energía para mover el aire cargado de polvo a través de tramos de ductos largos.  La instalación de colectores de polvo en el punto de uso más cerca del proceso que genera polvo minimiza o elimina los ductos innecesarios, lo que ahorra energía.

Menor mantenimiento del ducto.  Al minimizar los tramos de ductos se reducen los costos de mantenimiento, se elimina el aire de desperdicio por las fugas en el sistema de ductos así como los costosos revestimientos de los ductos.

Instalación más fácil.  Una menor cantidad de ductos también equivale a una instalación más simple y fácil para equipos de colección de polvo.  Colectores más pequeños y livianos significan menos infraestructura de apoyo en las plantas de manejo de granos donde los recolectores a menudo no se instalan en el suelo.

Mejora del tiempo productivo y de la confiabilidad del sistema como un todo.  Con la colección de polvo centralizada, cuando un sistema de colección de polvo requiere mantenimiento, todo el sistema de manejo de polvo, y con frecuencia, toda la planta de manejo de granos deben cerrarse para resolver el problema.  Con una serie de colectores en el punto de uso, cuando un tramo individual del proceso se desconecta para mantenimiento, el resto del sistema continúa funcionando.  Esto proporciona un nivel de redundancia para el sistema, lo que mejora los tiempos de actividad de la planta. Otros beneficios potenciales de los colectores en el punto de uso incluyen:

  • Minimizar el impacto en el tiempo productivo por razones de mantenimiento. La minimización de tiempos muertos permite una mayor flexibilidad en la programación del mantenimiento (ciclos de 20 minutos frente a 4-8 horas). Las características del diseño simplifican y aceleran las tareas de mantenimiento.
  • Los sistemas localizados minimizan el impacto en el total de las operaciones cuando un único componente tiene problemas.
  • Los sistemas localizados mejoran la utilización de la energía, lo que permite que las operaciones usen energía solo cuando sea necesario para manejar el polvo en cada área.  Este enfoque elimina la energía desperdiciada que se utiliza para extraer aire de áreas que no manejan polvo.
  • Tecnologías que extienden la vida útil del filtro para reducir la frecuencia de mantenimiento

El apoyo de una solución innovadora de control de polvo en el punto de uso  requiere un producto de filtración de polvo con una configuración muy pequeña, pero con un gran rendimiento para manejar volúmenes de aire moderados a grandes.  Los colectores tradicionales con filtros tipo bolsa y tipo cartucho generalmente son demasiado grandes para su instalación en el punto de uso o, si su tamaño se ajusta para adaptarse, no pueden manejar los volúmenes de aire necesarios.

Los productos más nuevos en el mercado, como el colector de polvo Donaldson® Torit® PowerCore® serie CP, funcionan bien como un colector del origen en el punto de uso.  Como un colector pequeño, liviano y fácil de mantener capaz de manejar el volumen de aire requerido, este producto ofrece claras ventajas sobre las tecnologías más típicas de filtros tipo bolsa, que se han utilizado durante más de 40 años.

Productos como este ofrecen la capacidad de recolectar materiales en el origen y permitir el control del polvo con una inversión más manejable en los costos de energía.  Los colectores en el punto de uso reducen el volumen de aire para controlar el polvo; reducen la inversión de potencia y minimizan los costos operativos de energía.  Con su tamaño más pequeño y bajo perfil, el colector Torit PowerCore CP se puede instalar en múltiples ubicaciones en nuevas instalaciones como colectores en el origen, y puede introducirse en espacios reducidos en las instalaciones existentes (debido a su tamaño más pequeño) para resolver problemas de polvo molestos.

Nuevas opciones de medio

El medio del colector de polvo con filtros de bolsa convencional siempre ha tenido una baja eficiencia relativa comparado con las nuevas opciones de medio, que ahora pueden ayudar a las plantas a satisfacer su demanda de reducción de emisiones y ayudan a evitar la proliferación de problemas.

Durante décadas, los medios de nanofibras en los colectores de polvo tipo cartucho han proporcionado niveles más altos de eficiencia en los procesos donde se aplican los colectores de polvo tipo cartucho; sin embargo, los colectores de polvo tipo cartucho no se han adaptado idealmente a la mayoría de las operaciones de manejo de granos y, por consiguiente, este eficiente medio no se ha adoptado ampliamente.  Con el lanzamiento de Torit PowerCore serie CP, ahora hay disponible medios de nanofibras Ultra-Web® más eficaces para la industria de granos.  Las pruebas han demostrado que las emisiones se pueden reducir hasta en 78% cuando se usan medios de nanofibras Ultra-Web®.  Los medios de filtración Ultra-Web® en el colector Torit PowerCore serie CP verdaderamente representan la mejor tecnología de control de polvo disponible para la industria de granos.

Cuando una instalación no está en condiciones de reemplazar a los colectores centralizados, otra estrategia que ayuda a resolver algunos de los problemas que enfrentan los manipuladores de granos es actualizar los medios utilizados en sus colectores existentes.  Las bolsas Dura-Life® duran dos a tres veces más que las bolsas estándar y permiten ahorros de energía y menos emisiones.  Otra opción es cambiar las bolsas estándar por bolsas plisadas.  Los filtros tipo bolsa plisada Ultra-Web SB ofrecen una vida útil más prolongada, una mayor eficiencia y mayores ahorros en costos para los colectores con filtros tipo bolsa existentes.  Las bolsas plisadas pueden ayudar a resolver los problemas de abrasión de las bolsas y pueden permitir que pase más aire a través del colector al aumentar los pies cuadrados de los medios.

Figura 1
Ejemplo de comparación de soluciones para el control del polvo

Para ayudarlo a comprender la manera en que una estrategia de control del polvo en el punto de uso puede incidir en los costos operativos de la instalación, debe considerarse que un elevador de granos normal maneja 40,000 bushels por hora, que transfiere los granos de los vagones a las barcazas.

La Figura 1 muestra este sitio típico con elevador con una estrategia de control de polvo centralizada convencional.  Esta planta utilizaría 15 colectores de polvo tipo bolsa centralizados, que moverían aproximadamente 99,000 cfm de aire cada vez que la planta estuviera en funcionamiento, y toda la operación tendría que cerrarse para el mantenimiento periódico del colector de polvo.  Estos sistemas centralizados implicarían la instalación de cantidades significativas de ductos que se sumarían al desafío de instalación y mantenimiento de la planta.  Los costos de energía para el movimiento de aire solo en este sistema centralizado podrían superar los $70,000 al año y adicionalmente, el polvo recolectado de los diversos colectores tipo bolsa requeriría costosos sistemas de manejo de materiales con necesidades de mantenimiento intensivo.  Este enfoque centralizado también crea un flujo de desperdicios de menor valor para el polvo recolectado. 

Figura 3. Estrategia Actual del Control del Polvo en el Punto de Uso
Figura 3. Estrategia Actual del Control del Polvo en el Punto de Uso
Figura 4. Implementación de la Estrategia de Punto de Uso

La Figura 3 muestra la misma instalación con elevador que maneja 40,000 bushels por hora con un enfoque más contemporáneo que aprovecha la captación en el origen en el punto de uso en la estrategia de control de polvo.  La planta utilizaría 43 colectores de polvo en el punto de uso Torit PowerCore serie CP y un colector tipo bolsa que mueven la misma cantidad de aire cuando todas las áreas de la planta están en funcionamiento, pero las zonas individuales en la planta estarían inactivas cuando algunos procesos no estén en funcionamiento o cuando se requiera mantenimiento.  Los costos de energía para esta estrategia de punto de uso serían de aproximadamente USD 55,000 por año, lo que significa un ahorro de costos de energía de casi el 22 % en comparación con una estrategia centralizada más tradicional, solo en costos de movimiento de aire.  Además, el enfoque de punto de uso no genera el flujo de desperdicios de menor valor.  El polvo recolectado se devuelve al flujo de productos primarios y el mantenimiento de grandes cantidades de ductos se reduce o elimina en algunas áreas.

En la Figura 4, la estrategia de control de polvo en el punto de uso se implementó en una importante terminal de exportación de granos en la costa del Golfo.  La Figura 5 muestra un primer plano de un colector en el punto de uso en un silo.

Figura 5. Control del Polvo en el Punto de Uso en un Silo

Tenga en cuenta que el conocimiento de las mejores prácticas es esencial para aplicar una estrategia de punto de uso, incluida la comprensión de cómo seleccionar y aplicar correctamente el equipo en el punto de uso. Como ejemplo, no se recomienda la colección en el punto de uso directamente en las patas de un elevador de cuchara; sin embargo, un colector en el punto de uso correctamente seleccionado y diseñado puede permitir que los polvos capturados se devuelvan a la pata del elevador que ofrece los beneficios de colección de origen en el punto de uso de una manera que cumpla con la mayoría de los estándares.

Conclusión

La combinación de una estrategia de manejo del polvo en el punto de uso  y los colectores Torit PowerCore serie CP para el control del polvo en la industria de granos representa una estrategia de manejo del polvo del mejor nivel para satisfacer las cambiantes expectativas y requisitos de la industria. La tecnología ha demostrado su eficiencia en numerosas plantas de granos solo en Estados Unidos y constituye lo que debería considerarse como la mejor tecnología de control de polvo disponible. Anticipamos que los principales manipuladores de granos considerarán cada vez más las tecnologías de colección de polvo en el punto de uso en sus operaciones.

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