Pocas cadenas industriales tienen un impacto tan directo sobre la productividad agrícola como la industria de fertilizantes.
Cada tonelada de urea, MAP, DAP o NPK que llega al campo es el resultado de una secuencia de operaciones químicas severas que combinan ácidos concentrados, amoníaco, suspensiones abrasivas, altas temperaturas y productos con una fuerte tendencia a la cristalización.
En este entorno, el desempeño de los equipos de manejo de fluidos determina, en gran medida, la disponibilidad de la planta: una bomba que cavita, una bomba dosificadora imprecisa o una válvula que no cierra correctamente sobre sólidos se traducen rápidamente en pérdidas de producción y elevados costos de mantenimiento.
El mercado y sus processos
El parque industrial de fertilizantes reúne diferentes rutas de proceso, pero con desafíos comunes. En las plantas de urea, el amoníaco reacciona con el CO2 a alta presión y la solución resultante se concentra mediante evaporación al vacío antes de la granulación. En las unidades de MAP y DAP, el ácido fosfórico reacciona con el amoníaco formando lodos de fosfato que posteriormente pasan a las etapas de granulación y secado. Por su parte, las plantas mezcladoras de NPK combinan materias primas sólidas y líquidas, con dosificación de aditivos, para producir gránulos de composición controlada.
Las rutas de nitratos, fertilizantes fosfatados y organominerales completan este escenario, todas compartiendo el mismo conjunto de operaciones: transferencia de líquidos y soluciones, bombeo de suspensiones, dosificación de reactivos, generación de vacío, transporte neumático de sólidos y tratamiento de efluentes.
Es precisamente en este conjunto de operaciones donde se integra el portafolio de OMEL, con bombas centrífugas de proceso, bombas vortex para fluidos cargados, bombas dosificadoras, bombas de vacío de anillo líquido, sopladores Roots y válvulas de manguito. A continuación, presentamos las principales etapas y los equipos recomendados para cada una.
Transferencia de líquidos y soluciones de proceso
La operación más frecuente en cualquier ruta de producción de fertilizantes es la transferencia de líquidos: carga y descarga de ácido sulfúrico y fosfórico, circulación de amoníaco, manejo de soluciones de urea y nitratos, condensado, agua de refrigeración y licores de proceso. Se trata de servicios continuos, muchas veces con fluidos corrosivos y calientes, en los que la confiabilidad de la bomba determina la disponibilidad de la planta.
Para estas aplicaciones, OMEL ofrece las bombas centrífugas de proceso UND/III, fabricadas íntegramente de acuerdo con la norma ANSI/ASME B73.1.
La línea cubre capacidades de hasta 1700 [m³/h], alturas manométricas de hasta 210 [m], presiones de hasta 26 [bar] y temperaturas de -100 [°C] a 260 [°C], con construcciones especiales para temperaturas de hasta 350 [°C].
La trayectoria de la línea incluye precisamente los servicios típicos de este mercado: bombeo de urea, amoníaco, ácidos y productos orgánicos e inorgánicos en la industria química, además de recuperación y recirculación de ácidos y lavado de gases.
La amplia variedad de materiales de construcción permite adaptar cada bomba a la corrosividad y a la temperatura del fluido.
Suspensiones y fluidos con sólidos
Gran parte de los fluidos de una planta de fertilizantes no son limpios. Los licores con cristales en suspensión y diversos otros productos contienen sólidos abrasivos que deterioran rápidamente las bombas centrífugas convencionales, en las que todo el caudal atraviesa el impulsor.
En este contexto se destacan las bombas vortex OMEL UND/III-VR, con impulsor retraído. Como el impulsor se encuentra completamente fuera de la línea principal de flujo, la mayor parte de las partículas sólidas se descarga sin siquiera entrar en contacto con él: el vórtice generado en la voluta es la principal fuerza de impulsión, lo que garantiza una mínima degradación tanto del fluido como del propio impulsor.
Teóricamente, la bomba admite sólidos de un tamaño equivalente al de la boca de descarga, y la línea alcanza capacidades del orden de 1200 [m³/h] y alturas de hasta 75 [m] a 1.750 [rpm], con otras velocidades disponibles bajo consulta.
En las líneas que transportan estos mismos fluidos e incluso lodos más espesos, el bloqueo del flujo exige una solución igualmente tolerante a los sólidos. Las válvulas de manguito OMEL Serie NT, de diafragma tubular, controlan el flujo mediante la simple compresión de un manguito flexible de caucho: el paso es completamente libre, prácticamente sin pérdida de carga ni acumulación de material, y el cierre es total incluso cuando fragmentos sólidos quedan atrapados en la válvula, ya que el manguito simplemente se cierra alrededor de ellos.
El único componente sujeto a desgaste es el propio manguito, de sustitución rápida, lo que reduce considerablemente el mantenimiento en aplicaciones con minerales, polvos y suspensiones pesadas.
Dosificación de reactivos y aditivos
La calidad del gránulo de fertilizante depende de una dosificación precisa a lo largo de todo el proceso: agentes antiapelmazantes y de recubrimiento a la salida de la granulación, antiespumantes e inhibidores de incrustaciones en los evaporadores, reactivos de neutralización, aditivos de proceso y productos químicos utilizados en la planta de tratamiento de efluentes.
Dosificar en exceso significa un costo innecesario de insumos; dosificar por debajo de lo necesario puede comprometer la especificación del producto o la protección de los equipos.
Para aplicaciones habituales de dosificación industrial, las bombas dosificadoras de diafragma mecánico OMEL DMD cubren caudales de 0 a 1.140 [l/h], con presiones de descarga de hasta 10 [bar] y una repetibilidad de ±3%.
De construcción monobloque y robusta, pueden incorporar hasta seis cabezales en paralelo, cada uno con regulación independiente mediante tornillo micrométrico, tanto con la bomba detenida como en funcionamiento, además de control remoto del caudal mediante variador de frecuencia.
Se diferencian de las bombas dosificadoras electrónicas de tipo solenoide precisamente por su capacidad para operar en ambientes industriales severos.
Cuando el proceso exige precisión de instrumentación, las bombas dosificadoras de diafragma con accionamiento hidráulico OMEL NSP dosifican linealmente del 10 al 100% de la capacidad, con un error máximo del 1%, pudiendo funcionar incluso como elemento final de control, con accionamiento eléctrico o neumático.
La línea alcanza capacidades de hasta 5.500 [l/h] y, con cabezales metálicos, presiones de hasta 340 [bar], siendo adecuada para lodos químicos y líquidos viscosos, corrosivos y tóxicos.
Vacío para concentración, evaporación y recuperación de vapores
La concentración de soluciones es una etapa central tanto en la ruta de producción de urea como en la del ácido fosfórico.
La evaporación al vacío reduce la temperatura de ebullición, ahorra energía y protege los productos sensibles a la descomposición térmica.
Además de los evaporadores, el vacío también se utiliza en los filtros de las unidades de ácido fosfórico y en la recuperación de vapores de proceso, evitando emisiones y pérdidas de amoníaco.
Las bombas de vacío de anillo líquido OMEL atienden estas aplicaciones con capacidades de 30 a 750 [m³/h] y niveles de vacío de hasta 40 [mbar] (-730 mmHg) sin el uso de eyectores, pudiendo alcanzar niveles de vacío más profundos cuando se combinan con eyectores.
Por su principio de funcionamiento, la operación es totalmente libre de aceite y la bomba es insensible a impurezas o pequeños cuerpos extraños aspirados, como vapores y líquidos arrastrados, que simplemente son aspirados y expulsados, una condición frecuente en los evaporadores de las plantas de fertilizantes.
Para fluidos agresivos, las bombas pueden suministrarse íntegramente en acero inoxidable AISI 304 o 316, o en otras aleaciones resistentes a la corrosión bajo consulta.
Transporte neumático, fluidización y aireación de la planta de tratamiento de efluentes
Después de la granulación, el fertilizante se convierte en un sólido a granel que necesita ser transportado, secado y enfriado.
El transporte neumático de gránulos y polvos, la fluidización de lechos de secado y enfriamiento y la insuflación de aire de proceso dependen de fuentes de aire confiables y libres de aceite, ya que cualquier contaminación puede comprometer el producto.
La misma necesidad de aire aparece al final de la línea, en la aireación biológica de la planta de tratamiento de efluentes.
Los sopladores Roots OMEL SRT trabajan con presiones de hasta 1 [bar] efectivo o generan vacío de hasta 500 [mbar], con una capacidad prácticamente constante frente a las variaciones de presión del sistema, una característica esencial en el transporte neumático, donde la pérdida de carga cambia según la cantidad de sólidos presente en la línea.
El perfil de lóbulos trilobular reduce la pulsación en un tercio y el ruido en aproximadamente 5 [dB(A)] en comparación con rotores bilobulares, y el flujo de aire generado es totalmente libre de aceite.
Estas son precisamente las aplicaciones consolidadas de la línea: transporte neumático de materiales a granel, fluidización, insuflación de aire en procesos y aireación en el tratamiento de aguas y aguas residuales.
Consideraciones para la selección de los equipos
Las aplicaciones presentadas en este artículo representan posibles usos, y la selección correcta de cada equipo depende del caudal, la presión o el nivel de vacío, la temperatura, la densidad y la viscosidad, la composición del fluido, la presencia y el tamaño de los sólidos, la corrosividad, la tendencia a la cristalización, las condiciones de succión, los materiales de construcción, el régimen de operación y las normas exigidas por el proyecto.
Por este motivo, el dimensionamiento final debe ser siempre validado por el equipo de Ingeniería de OMEL, que analiza las condiciones reales del proceso antes de definir la especificación.
Conclusión
Desde la descarga del ácido hasta la aireación de la planta de tratamiento de efluentes, pasando por la concentración al vacío, la dosificación de aditivos y el transporte de gránulos, la industria de fertilizantes somete a los equipos a condiciones que combinan corrosión, abrasión, sólidos, cristalización y temperatura.
OMEL, con más de 74 años de experiencia en bombeo industrial, reúne en un único proveedor las bombas centrífugas UND/III y UND/III-VR, las bombas dosificadoras DMD y NSP, las bombas de vacío BVM, los sopladores SRT y las válvulas de manguito NT, cubriendo las principales etapas de fabricación de urea, MAP, DAP, NPK y otras rutas de producción.
Más allá del portafolio, es la ingeniería de aplicaciones la que garantiza que cada equipo sea seleccionado para ofrecer durabilidad y confiabilidad en las condiciones reales de la planta.
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