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Una tecnología innovadora en Recuperación de Suelos contaminados es la Desorción Térmica, esta tecnología es uno de los ocho procesos innovadores considerados para una aplicación de gama completa, entre otras se mencionan la biorremediación, tratamientos químicos, lavado de suelo, extracción química, estabilización/solidificación, destrucción térmica y extracción de vapor al vacío.

La Desorción Térmica es una tecnología térmica innovadora que hoy en día no es considerada como tecnología convencional para el tratamiento de suelos, ya que no es de aplicación común y no se ha desarrollado lo suficiente para utilizarla a gama completa.

Como sabemos, los tratamientos de Desorción Térmica pueden ser in situ o ex

situ. Estos procesos volatilizan los contaminantes por calor convectivo, conductivo o

por radiación. En el tema siguiente se presenta una investigación bibliográfica de estos tratamientos ex situ clasificados por sistemas de calentamiento directo y sistemas de calentamiento indirecto.

3.3.5.1

Datos de diseño y unidad de tamaño

Tecnología UD1: Calentamiento directo/Tambores Rotatorios (Rotary Dryer)

Los sistemas de desorción de calentamiento directo más conocidos son los

hornos de desorción de tambor-rotatorio, éstos utilizan un reactor cilíndrico de

metal (cilindro) que esté inclinado levemente del horizontal. Una hornilla situada en un extremo proporciona calor elevando la temperatura del suelo lo suficiente para desorber (volatilizar) los contaminantes orgánicos. El flujo del suelo puede ser a

corriente o a contracorriente en dirección del flujo del gas de la purgación. Mientras

“levantadores” levantan el suelo, llevándolo cerca de la tapa del tambor antes de permitir que caiga a través del gas calentado de la purgación. El mezclado en un cilindro rotatorio realza el traspaso térmico por la convección, es decir, transporta el material contaminado en un fluido con una magnitud de calor que por desplazamiento de sus moléculas debido a diferencias de densidad permite que los suelos sean calentados rápidamente. Las unidades rotatorias (hornos de desorción) son manufacturadas para una amplia gama de las capacidades del tratamiento; estas unidades suelen ser tecnologías ex situ (on site o off site). El sistema típico de TD de calentamiento directo (verFig. 3.30) consiste en tres componentes:

1. Sistemas de pre-tratamiento (del material contaminado) 2. Unidad de desorción (horno de desorción giratorio) 3. Sistema de post-tratamiento (para el gas y el sólido)

La temperatura máxima del suelo que se puede obtener en un horno de desorción de cilindro rotatorio depende de la composición de la “cáscara” del horno. La temperatura de la descarga del suelo de los cilindros de acero de carbón es típicamente entre los 150° y los 320°C. Los cilindros de aleación pueden aumentar la temperatura de la descarga del suelo a 650°C. La mayoría de los cilindros rotatorios que se utilizan para tratar el suelo contaminado con hidrocarburos de petróleo se hacen de acero de carbón. Después de que el suelo es tratado en el horno de desorción (cilindro rotatorio), éste entra en un transportador para enfriarse rociándolo con agua, además de eliminar el polvo generado en el sistema. El enfriamiento no siempre se lleva a cabo en los sistemas de tratamiento, esto solo aplica en casos en que es necesario enfriar el material del proceso. La adición del agua se puede conducir en un transportador del tornillo o un pugmill.

Figura 3.30 Sistema de desorción por calentamiento directo (Horno de desorción rotatorio) [Fuente: Anderson, 1993]

Además de la dirección en relación con la alimentación del suelo y del flujo del gas de la purgación, hay una diferencia importante en la configuración entre los hornos de desorción rotatorios a corriente y a contracorriente. El gas de la purgación de un cilindro rotatorio a contracorriente es típicamente entre el rango de temperaturas de 170° a 260°C y no requiere enfriarse antes de incorporarse en el baghouse donde se atrapan las partículas finas. Una desventaja es que estas partículas pudiesen no ser descontaminadas y se recircularían al horno de desorción rotatorio (cilindro). Los cilindros (hornos de desorción) a contracorriente tienen ventajas, son más eficientes en la transferencia de calor del gas de la purgación al material contaminado, y en el volumen y la temperatura del gas de salida son más bajos, permitiendo que el gas vaya directamente a un baghouse sin necesitar ser enfriado. La temperatura más fría del gas de salida y el volumen más bajo elimina la necesidad de una unidad de enfriamiento, permitiendo que el equipo de proceso sea más pequeño. Los sistemas a

contracorriente son eficaces en productos de petróleo con los pesos moleculares más

bajos que el fuel-oil No.2.

Figura 3.31 Vista interna del equipo de desorción rotatorio [Fuente: EPA, 1994]

En sistemas a corriente, el gas de la purgación es de 10° a 40°C más caliente que la temperatura de la descarga del material contaminado. El resultado es que la temperatura de la salida del gas de la purgación puede extenderse a partir de los 200° a 540°C y no puede ir directamente al baghouse. El gas de la purgación entra primero en un dispositivo de post-combustión para la descontaminación de las partículas finas, posteriormente entra a una unidad donde se enfría previo a la introducción en el

baghouse. Debido a la temperatura y volumen elevado, el gas de la purgación, el

baghouse y el resto del equipo de proceso en sentido descendiente deben ser más

grandes que en un sistema a contracorriente. El dispositivo de postcombustión está situado a contracorriente desde el baghouse asegurándose de que las partículas finas se descontaminen.

Figura 3.33 Horno rotatorio con aire caliente en contracorriente: A, cascada del horno; B, rodillos para el soporte de la carcasa; C, engranaje; D, campana de descarga de aire; F, conducto de alimentación; G, pestañas elevadoras; H, descarga de sólidos; J, calentador de aire [Fuente:

McCabe, 2002]

En la Fig. 3.33 se presenta un típico horno rotatorio adiabático que opera con aire caliente a contracorriente. Una carcasa rotatoria A, construida con chapa de acero, está soportada sobre dos conjuntos de rodillos B y accionada por medio de un engranaje y un piñón C. En el extremo superior hay una campana D, que a través del ventilador E conecta con una chimenea, y una conducción F que introduce el material húmedo desde la tolva de alimentación. Las pestañas G, que elevan el material que se seca y le dejan caer después a través de la corriente de aire caliente, están soldadas sobre la superficie interior de la carcasa. Por el extremo inferior del horno descarga el producto en un transportador de tornillo H. Justamente detrás del transportador de tornillo hay un conjunto de tubos con aletas calentados con vapor para precalentar el aire. El aire circula a través del horno mediante un ventilador que, si se desea, descarga en el calentador de aire, de forma que todo el sistema se encuentra a sobrepresión. Opcionalmente, el ventilador puede estar situado en la descarga, con lo cual aspira el aire a través del horno y mantiene el sistema con un ligero vacío. Esto resulta útil cuando el material tiende a formar polvos.

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