Per què són ideals els rascladors de fangs no metàl·lics per a la sedimentació en medis corrosius?

El repte de la corrosió en els dipòsits de sedimentació d'aigües residuals

Els dipòsits de sedimentació en les plantes de tractament d'aigües residuals pateixen problemes greus de corrosió deguts a l'àcid sulfúric generat quan certes bacteris s'activen. Això passa especialment en les parts del dipòsit on no hi ha oxigen, ja que els bacteris reductors de sulfats transformen els sulfats en gas de sulfur d'hidrogen. El gas reacciona llavors amb l'aire a la superfície formant àcid sulfúric. Aquest àcid corrobor les parets de formigó, les baranes i tot tipus de components mecànics dins dels dipòsits. Fins i tot quan aquestes estructures estan recobertes o revestides amb èpoxi, la corrosió influenciada per microorganismes continua accelerant-se. Les rasquetes tradicionals de fang fetes d'acer inoxidable tampoc no són segures. Els clorurs, els sulfurs i aquells compostos orgànics volàtils tan agressius troben esquerdes minúscules i comencen a causar problemes. Això provoca picades aquí i allà, a més de corrosió per fissures i fissuració relacionada amb l'esforç que empitjora amb el temps. Tots aquests danys afecten la retirada constant del fang i fan que calgui substituir l'equipament molt abans del que seria necessari. Les rasquetes de fang no metàl·liques fabricades específicament per a aquesta funció resisteixen millor aquestes substàncies químiques. Utilitzen polímers especials que no reaccionen electroquímicament. Les plantes que tracten aigües residuals amb una química particularment agressiva sovint destinen al voltant del 30% del seu pressupost anual de manteniment a combatre problemes de corrosió. Per tant, triar materials que duri més no és només una bona enginyeria, sinó que és essencial per mantenir el funcionament sense interrupcions i sense desbordar el pressupost a llarg termini.

Com els rasquetes de fangs no metàl·liques ofereixen una resistència superior a la corrosió

Ciència dels polímers i materials compostos darrere de la immunitat a la corrosió

Les rasquetes de fangs no metàl·liques utilitzen polímers tècnics com l'UHMWPE (polietilè d'ultraalt pes molecular) i plàstics reforçats amb fibra de vidre (FRP) per assolir una immunitat gairebé total a la corrosió. Aquests materials eliminen els camins electroquímics mitjançant tres mecanismes:

• La densitat molecular (0,94–0,98 g/cm³) crea barreres impermeables contra la penetració microbiana i l'entrada d'àcids
• Les cadenes polimèriques químicament inertes resisteixen l'oxidació provocada per clorurs (<500 ppm) i àcid sulfúric (pH <1), a diferència dels metalls que pateixen reaccions redox
• Aïllament galvànic absolut: elimina la cel·la electroquímica necessària per a la corrosió

Assaigs independents de polímers segons l'ASTM D638 confirmen la retenció del 89 % de la resistència a la tracció després de 10.000 hores en ambients de pH 2, superant en un factor quatre els acers carbonats recoberts d'epòxi i els acers inoxidables.

Rendiment en condicions reals: Rasquetes de fangs no metàl·liques vs. d'acer inoxidable en ambients àcids i amb alt contingut de clorurs

L'acer inoxidable grau 316L—sovint citat per la seva resistència a la corrosió—falla ràpidament en aigües residuals riques en clorurs malgrat les afirmacions del fabricant sobre una vida útil de 20 anys en condicions de pH suau. Les dades de camp de 12 plantes municipals i industrials de tractament mostren:

Els operadors de plantes informen de manera consistent d'una vida útil 12–15 % més llarga en comparació amb l'acer al carboni en dipòsits de sedimentació àcids. Sense fatiga del metall, picades ni acoblament galvànic, les parades no planificades es redueixen entre un 70 %, una avantatge decisiu en aplicacions d'aigües residuals amb alt contingut de clorurs regides per les directrius de corrosió de l'EPA per a la resiliència de la infraestructura.

Beneficis operatius i econòmics dels rasquets no metàl·lics per a fangs

Reducció de les parades i dels costos de manteniment durant la vida útil

Els rascladors de fangs fets de materials no metàl·lics poden reduir els costos d'explotació perquè no pateixen problemes de corrosió com sí que els afecten als seus homòlegs metàl·lics. Segons algunes investigacions del sector, incloent un informe recent de la Federació de l'Entorn Aquàtic del 2023, els rascladors de plàstic reforçat amb vidre (GRP) necessiten aproximadament la meitat de manteniment anual en comparació amb els d'acer inoxidable quan s'utilitzen en àrees amb alts nivells de clorur. Amb el temps, això suposa uns estalvis d'aproximadament el 30 per cent en els costos totals al llarg de vint anys, malgrat haver de pagar més inicialment per aquestes opcions no metàl·liques. Les raons principals d'aquests estalvis són força senzilles però importants que els gestors de les instal·lacions les tinguin en compte.

• Eliminació dels sistemes de protecció catòdica i del seu control associat
• Cap reparació per soldadura per danys de corrosió per picades o corrosió intersticial
• Freqüència reduïda de substitució de cadenes motrius, rodaments i palis

L'absència de degradació galvànica també elimina la necessitat d'inspeccions periòdiques del recobriment i cicles de reaplicació, el que facilita encara més la planificació del manteniment.

Fiabilitat millorada i eficiència constant en la retirada de fangs

Els polímers dissenyats per a ambients agressius conserven la seva forma i resistència encara que estiguin exposats a condicions extremadament àcides o alcalines, des d'un pH de 1 fins a 13. Els components metàl·lics solen trencar-se, perdre capes de protecció o simplement dissoldre's més ràpidament en aquestes condicions. Un estudi recent va seguir el rendiment durant tres anys en sis plantes diferents que tractaven corrents residuals amb una alta càrrega d'àcid sulfúric. Els resultats van mostrar que les rasquetes de cadena basades en polímers eliminaven el fang amb una eficiència d'aproximadament el 98%, comparat amb només el 74% per a les versions d'acer inoxidable. Com que són més lleugers, aquests sistemes de polímer exerceixen menys tensió sobre els motors i els mecanismes d'accionament. Les plantes van informar d'estalvis energètics entre el 15% i el 20% mentre continuaven funcionant de manera fiable en dipòsits grans de més de 20 metres d'amplada. Mantenir aquest tipus de rendiment constant és molt important en àrees clau com ara els bessons de neutralització química. Quan els sòlids no s'eliminen correctament, pot provocar problemes en tota la línia de processament i portar a infraccions de les normatives medioambientals que ningú vol haver de gestionar.

Selecció del rasclador de fangs no metàl·lic adequat per a la seva aplicació

Consideracions clau d'especificacions: geometria del dipòsit, viscositat del fang i perfil d'exposició química

La selecció eficaç d’un rasclador de fangs requereix adaptar les capacitats de l’equip a tres paràmetres operatius crítics:

• Geometria del dipòsit determina la compatibilitat mecànica. Els dipòsits circulars amb diàmetre inferior a 20 m solen adaptar-se als sistemes d'accionament perifèric, mentre que els dipòsits rectangulars amb longitud superior a 30 m exigeixen configuracions amb armadura o cadena-rascladora per garantir una cobertura completa i una distribució uniforme del parell.
• Viscositat del fang determina les necessitats de resistència del rasclador. El fang de baixa densitat (<10% de sòlids) funciona eficientment amb rascladors centrals, però els dipòsits d’alta densitat (>25% de sòlids) requereixen llengües reforçades, major superfície de contacte de la fulla i mecanismes d’accionament robustos dimensionats per càrregues dinàmiques.

L’exposició química continua sent el factor més complex. Els enginyers han d’analitzar:

Segons un estudi recent de 2024 sobre equips de tractament d'aigües residuals, gairebé dos terços de tots els avaros dels rascladors es produeixen perquè els materials simplement no són compatibles amb els productes químics als quals estan exposats. Per això és tan crucial triar polímers que s'adaptin a les condicions reals de cada ubicació específica. Prenguem com a exemple l'UHMWPE: funciona molt bé en condicions àcides amb alts nivells de sulfur, però cal anar amb compte quan la temperatura supera els 60 graus Celsius, ja que tendeix a tornar-se massa tou. Els materials FRP suporten millor la calor en general, però encara cal treballar en la selecció de les resines adequades si volem que resisteixin als clorurs. Abans de definir qualsevol especificació, és molt recomanable consultar les taules de compatibilitat química proporcionades pels fabricants. Aquestes taules haurien de seguir normes com ASTM D543 i ISO 17892-10 per garantir que tot estigui correctament ajustat.

Secció de preguntes freqüents

Per què els dipòsits de sedimentació pateixen corrosió?

Els dipòsits de sedimentació pateixen corrosió deguda a la producció d'àcid sulfúric quan les bacteris reductors de sulfats converteixen els sulfats en gas de sulfur d'hidrogen, que reacciona amb l'aire per formar l'àcid.

Quins materials s'utilitzen en rasquetes de fangs no metàl·liques?

Les rasquetes de fangs no metàl·liques estan fabricades amb polímers tècnics com l'UHMWPE i plàstics reforçats amb fibra de vidre, que ofereixen una resistència a la corrosió superior respecte als components metàl·lics.

Com redueixen les rasquetes de fangs no metàl·liques els costos de manteniment?

Les rasquetes de fangs no metàl·liques redueixen els costos de manteniment eliminant la necessitat de protecció galvànica, reparacions amb soldadura i substitucions freqüents, amb el que s'aconsegueix un estalvi del 70% en les tasques de manteniment.

Quins són els beneficis principals de l'ús de rasquetes de fangs no metàl·liques?

Els beneficis principals inclouen una resistència superior a la corrosió, una reducció dels costos de manteniment, una fiabilitat millorada i una major eficiència en la retirada de fangs.