Tecnología de vacío en seco para la fabricación de resinas fenólicas

Maulburg - Dynea Erkner GmbH fabrica resinas fenólicas que se utilizan en numerosos sectores industriales. Las reacciones químicas tienen lugar en reactores de distintos tamaños y a distintas temperaturas y presiones. En los últimos años esta empresa tradicional ha realizado una enorme inversión en su planta de fabricación, situada en la ciudad de Erkner en las inmediaciones de Berlín. De este modo, Dynea Erkner puede ahora presumir de ser una empresa moderna e innovadora. También se ha rediseñado el suministro de vacío a los 16 reactores, generado por un sistema de vacío en seco de última generación de Dr.-Ing. K. Busch GmbH.
Sistema de vacío destinado a la fabricación de resinas fenólicas
Sistema de vacío destinado a la fabricación de resinas fenólicas

La fabricación de resinas fenólicas tiene lugar en Erkner desde 1909, época en la que estos productos se vendían como «Baquelita». Tras una larga y rica historia, y después de pertenecer a distintos propietarios, la planta de fabricación de Erkner fue adquirida finalmente por Dynea Group en 2002 y actualmente opera con el nombre de Dynea Erkner GmbH. En la actualidad 115 personas trabajan, en tres turnos, en la fabricación de resinas fenólicas. Estas resinas se utilizan como aglutinante para discos de desbaste, textiles no tejidos, papel de filtro y aplicaciones ignífugas. Las resinas fenólicas también se emplean en la fabricación de lana mineral, lana de roca, laminados decorativos y productos derivados de la madera.

Unos 150 tipos diferentes de resinas fenólicas se fabrican, de forma discontinua, en 16 reactores que cuentan con una capacidad de entre 4 y 32 m3. El tiempo de procesamiento de cada lote es de entre 8 a 60 horas y la reacción tiene lugar de forma exotérmica, obteniéndose agua como subproducto. Para conseguir distintas temperaturas de reacción, el punto de ebullición de la mezcla reactiva se reduce por medio del vacío. Gracias a este punto de ebullición más bajo, durante la destilación al vacío el agua puede expulsarse de la mezcla reactiva a temperaturas de entre 40 a 60 °C.

Debido al enorme número de productos con distintos parámetros relacionados con los procesos y las materias primas -y también como consecuencia de los distintos tamaños de los reactores- la demanda de vacío es muy variable. Para hacer frente a los picos de consumo se utilizan cuatro depósitos intermedios situados entre los reactores y el sistema de vacío, cada uno de ellos con un volumen de 43,5 m3.

El sistema de vacío centralizado está en funcionamiento las 24 horas del día, seis días a la semana. La presión de trabajo en todo el sistema de vacío se encuentra permanentemente entre los 50 y los 60 hPa.

Anteriormente, para el suministro de vacío se contaba con dos bombas de vacío de paletas rotativas lubricadas con aceite nuevo, cada una de ellas con una velocidad de bombeo de 1000 m3/h. A modo de refuerzo, también se instalaron bombas de vacío Roots, con una velocidad de bombeo de 2000 m3/h, en la aspiración de cada una de estas bombas. Esta configuración no resultaba satisfactoria de cara a garantizar una fabricación exenta de problemas, ya que las bombas de vacío rotativas de paletas a menudo presentaban fallos y el gasto en mantenimiento y reparaciones resultaba elevado. Además, debía disponerse de una tercera unidad de vacío idéntica que hiciera las veces de estación de bombeo de reserva y que estuviera lista para entrar en funcionamiento en cualquier momento.

Los fallos estaban provocados por la aspiración de vapores de fenoles y formaldehído, los cuales condensaban y reaccionaban entre sí en la cámara de compresión. Esto traía consigo la formación de partículas y pequeñas concentraciones de resinas fenólicas en el interior de las bombas de vacío. Mediante la lubricación con aceite nuevo no podían eliminarse en su totalidad y quedaban adheridas a las superficies de la cámara de compresión de las bombas de vacío, lo que, en última instancia, ocasionaba períodos de parada por mantenimiento. Evidentemente, en la bomba de vacío se producía el mismo proceso que en el reactor. También causaban problemas los filtros instalados en la línea de escape de las bombas de vacío y que servían para separar el aceite de lubricación. Los fluidos formados por la mezcla de aceite y vapores de los fenoles y el formaldehído, obstruían totalmente los elementos filtrantes. Esto hacía que dichos elementos tuvieran que ser sustituidos con mucha frecuencia, cada una o dos semanas.

En enero de 2011 la vieja unidad de bombeo de Dynea Erkner, con sus bombas de vacío de paletas rotativas lubricadas con aceite nuevo y las bombas de vacío Roots, fue reemplazada por un sistema de vacío de Busch. El nuevo sistema consta de dos bombas de vacío de tornillo COBRA, cada una de ellas con una velocidad de bombeo de 400 m3/h, y una bomba de vacío Roots Panda con una velocidad de bombeo de 2000 m3/h. El control del sistema de vacío se ha diseñado para que se consiga la misma velocidad que antes con bombas de vacío mucho mayores pero con accesorios de menor tamaño. De este modo, se consiguen importantes ahorros de energía. La estación de bombeo anterior tenía una potencia de 41 kW, mientras que el nuevo sistema de Busch funciona con solo 27,5 kW, lo cual representa una reducción superior al 30 %. Por otra parte, esta estación de bombeo funciona en seco; es decir: no se necesita ningún tipo de aceite en las cámaras de compresión. Como resultado de esto, ya no se requiere ningún separador de aceite en el escape ni se generan gastos por el aceite lubricante ni por la eliminación del mismo, una vez usado, y de los filtros obstruidos.

El sistema cumple la Directiva ATEX (Ex II 2G IIB T3) sobre atmósferas explosivas. El interior se define como zona 1; mientras que no se define ninguna zona para la zona exterior que rodea la bomba de vacío. Sin embargo, el proceso solo entra en el ámbito de aplicación de la Directiva ATEX durante la fase de inicio, en la que el sistema podría contener vapores de disolventes. En cualquier caso, el sistema se inertiza durante la fase de inicio, tras la cual ya no existe ningún riesgo de explosión.

Según Dynea Erkner, el sistema de vacío lleva funcionando sin fallos desde su puesta en marcha hace más de dos años, en los que, además, han sido muy pocas las tareas de mantenimiento necesarias. En una declaración de la empresa puede leerse lo siguiente: «Hasta la fecha estamos muy satisfechos». Busch realiza tareas de mantenimiento e inspección del sistema de vacío una vez al año, siendo los empleados de la empresa quienes se encargan de cambiar, cuando procede, el aceite de los cárteres de engranajes de las bombas de vacío.


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