Hoe krijg je het beste een tank reinigen en at heb je hier voor nodig?

Het reinigen van tanks en vaten is vaak een over het hoofd geziene bron van inefficiëntie in het productieproces. Als “niet-kerntechnisch” en niet-kerntechnisch proces worden de werkelijke kosten van de reiniging vaak verwaarloosd. Met enige gedachte kunnen echter aanzienlijke efficiëntiewinsten worden bereikt. Zoals men kan zien, zijn deze efficiëntieverbeteringen het resultaat van een combinatie van de 4 sleutelelementen van het reinigingsproces, namelijk tijd, mechanische werking, warmte en chemische werking. De focus van dit artikel ligt op hoe quick wins kunnen worden bereikt door het verbeteren van de mechanische werking van de reinigingsmix.

De balancering – Elke reinigingstoepassing heeft vier componenten die bijdragen aan een effectieve reiniging.

1- Tijd. Hoe langer de reiniging indien uitgevoerd, hoe groter de reiniging.

2 – Chemicaliën. Dit is de oplossende werking van chemische reinigingsvloeistoffen inclusief water.

3- Mechanische werking. Dit is de fysieke werking van de reinigingsspray om resten te verwijderen.

4- Warmte. Over het algemeen geldt: hoe heter de reinigingsvloeistof, hoe beter de reinigingswerking.

Het verhogen van een van deze 4 componenten zal de algehele reiniging verbeteren met de karcher k3, maar er zijn kosten verbonden aan elk van deze componenten. De kosten van elk van deze elementen zullen verschillen afhankelijk van de toepassing en het is goed mogelijk dat er andere beperkingen gelden. Bijvoorbeeld in voedselverwerkingstoepassingen zullen er beperkingen zijn op de soorten chemische stoffen die kunnen worden toegepast.

• De verschillende kosten van elk element zijn de sleutel tot een efficiënte reiniging. Het optimaliseren van de mix van elementen is het proces van het verhogen van een element van de mix dat een lagere kostprijs heeft (bv. mechanische werking) zodat een ander element dat een hogere kostprijs heeft (bv. warmte) kan worden verminderd. Het netto reinigingsvermogen blijft gelijk, maar de kosten voor het reinigingsproces worden gereduceerd.
• Absolute efficiëntieverbeteringen Hoewel de totale efficiëntie kan worden verbeterd door de bijdragen van elk element te herconfigureren, is het duidelijk gunstig om te streven naar efficiëntieverbeteringen in elk element. Als er bijvoorbeeld een goedkopere manier van verwarmen kan worden gevonden, dan wordt dit element op zich efficiënter en is het hele proces dus kosteneffectiever.
• Een absolute winst in het ene element kan echter beter worden benut door de bijdrage van een ander, duurder element te verminderen. Als er bijvoorbeeld een efficiëntere manier van verwarmen wordt gevonden, kan ofwel de warmte op het huidige niveau worden gehouden voor een lagere kostprijs, ofwel de warmte worden verhoogd voor dezelfde kostprijs. Als de warmte wordt verhoogd, kan de tijd wellicht worden verkort terwijl het totale reinigingsvermogen op hetzelfde niveau blijft. Als de besparing op de kosten door het verminderen van de reinigingscyclustijd groter is dan de besparing door het verbeterde verwarmingsrendement, dan is deze configuratie optimaal. Met andere woorden, een verhoging van het rendement in één element wordt niet altijd het beste ingezet in dat element.

Hoe haal je het maximale uit de kleinste veranderingen?

Maximaliseren van de winst Om de harde winst aan efficiëntie te benutten is het verstandig om na te denken over hoe ze het beste kunnen worden ingezet en hoe ze kunnen worden gebruikt om de mix van reinigingselementen te herconfigureren.

Het belang van waterefficiëntie – Water is geld. De werkelijke kosten van water worden vaak ondergewaardeerd.

– Ruwe nutsrekening kosten per m3 water

– Kosten voor het filteren en saneren bij recycling – Kosten van bijtende middelen of andere reinigingsvloeistoffen

Bovendien kunnen we, als we het water dat nodig is om te reinigen, verminderen…

– Lagere bedrijfskosten van de pomp (elektriciteit) – Lagere onderhoudskosten – Langere levensduur van de pomp. – Potentieel gebruik van een kleinere pomp (gereduceerde capex)

Aangezien de kosten van energie en water beide toenemen en waarschijnlijk zullen blijven toenemen, heeft een vermindering van het waterverbruik aanzienlijke financiële voordelen voor elke organisatie. Verder worden de groene / milieuvoordelen door veel organisaties gezien als een morele verplichting. Toekomstige groene wetgeving zal de behoefte aan een efficiënter watergebruik waarschijnlijk alleen maar doen toenemen.

Het belang van tijdsefficiëntie – Tijd is geld. Het mag dan een cliché zijn, het is nog steeds waar. De tijd die wordt besteed aan het schoonmaken tussen de productiebeurten door, hoewel noodzakelijk, staat nog steeds voor stilstand. De opportuniteitskost die gepaard gaat met deze stilstand zal sterk variëren afhankelijk van de toepassing, maar in bijna alle gevallen zal een vermindering van de reinigingscyclustijd een direct financieel voordeel opleveren.

Chemische en thermische efficiëntie – Over het algemeen zullen er beperkingen zijn op elk van deze elementen. Misschien nog wel belangrijker is dat beide elementen na een bepaald punt een zeer snel afnemend rendement hebben. Zo is het bijvoorbeeld onwaarschijnlijk dat de kosten die gepaard gaan met het verhogen van de reinigingstemperatuur van 60o – 70o voor de meeste toepassingen de moeite waard zijn. Het is waarschijnlijk dat de chemische en warmtewerking de elementen zijn die in elke efficiëntieaandrijving worden gereduceerd. Het typische scenario is dat een verbeterde mechanische werking zal resulteren in een vermindering van het gebruik van chemicaliën of een verlaging van de reinigingstemperatuur.

Bij het uitvoeren van deze besparingsberekeningen is het belangrijk om de werkelijke kosten van warmte en chemicaliën te onthouden. Warmte is relatief eenvoudig te berekenen omdat het in wezen een energiekost is, maar er moet rekening worden gehouden met de onderhoudskosten en de totale levensduur van het verwarmingssysteem. De kosten van het gebruik van chemicaliën moeten uiteraard de ruwe kosten van de chemische stof omvatten, maar ook de kosten van de verwijdering van verbruikte chemicaliën en de kosten van de recyclingfabriek (indien gebruikt).

De Quick Win – Vaak is de eenvoudigste absolute efficiëntiewinst te vinden door het verbeteren van het mechanische actie-element van de mix. Deze winst kan dan worden ingezet om andere elementen van de mix te verminderen, als dat gepast is.

Het belang van de keuze van de sproeier

Voor elke impact reiniging proceswater dient twee doelen. Ten eerste werkt het om resten op te lossen – dit maakt deel uit van het hierboven genoemde chemische element van de reiniging. Belangrijker is echter dat water het mechanisme is waarmee het mechanische actie-element wordt geleverd. De efficiëntie van een waterstraal voor het leveren van mechanische energie voor de reiniging wordt sterk beïnvloed door de aard van de straal en dus de gebruikte sproeier.

Verbetering van de efficiëntie van de mechanische werking – De mechanische werking is in wezen het proces van het overbrengen van energie van een pomp naar het te reinigen oppervlak via water. Zoals bij alle energieoverdrachtsystemen is de efficiëntie minder dan 100%. Er wordt veel energie verspild, maar door deze verspilling te verminderen door een betere keuze van de sproeiers kunnen we de efficiëntie van het tankwassysteem aanzienlijk verbeteren. Als dit wordt bereikt, kunnen we de hoeveelheid gebruikte energie/water verminderen en hetzelfde niveau van mechanische werking bereiken.

Effectieve nozzleselectie heeft uiteraard geen directe invloed op de wrijvingsverliezen van de leidingen, maar wel op de energieverliezen door vloeistofverstuiving en turbulente stroming.

Vloeistofverstuiving

Het proces van het uiteenvallen van een vloeistof in druppels om een sproeipatroon te vormen verbruikt energie. Deze is dan, eenmaal gebruikt, niet beschikbaar voor het reinigen van het betreffende oppervlak. De voordelen van een vernevelingsspray zijn dat deze kan worden gevormd tot een volledige kegel of een vlak waaierpatroon dat de spray naar een groter oppervlak brengt, maar dit betekent dat de totale energieoverdracht minder zal zijn als gevolg van de energie die wordt gebruikt in het proces van verneveling.

Turbulentie

Door de turbulente stroming zal er nog meer energie verloren gaan in de verstuivingssprays. Bij een vlakke ventilator of een volle kegelvormige sproeipatroon bewegen de druppels in een minder gelijkmatige richting dan bij een vaste waterstroom. Terwijl de hele vloeistof een bepaalde richting heeft, hebben de afzonderlijke druppels een willekeurig, turbulent element in hun beweging. Hierdoor wordt effectief energie verspild, wat betekent dat de totale overdracht van energie in volledige kegel- en vlakke waaierpatronen veel lager is dan in vaste straalpijpen.

Het meest efficiënte sproeisysteem is dus een vaste straal, gevolgd door een vlak ventilatorspuitpatroon en ten slotte een volledig kegelpatroon (omni-directionele sproeikoppen kunnen worden beschouwd als 360° volledige kegelsproeiers). Het is niet ongebruikelijk dat er 10 keer minder water per gereinigde vierkante meter nodig is. Het nadeel van systemen voor het reinigen van vaste stromen is dat ze een bepaalde wastijd nodig hebben om de hele tank te bedekken. Dit kan leiden tot langere schone cyclustijden, waardoor de kosten voor het tijdselement van het reinigingsproces nog verder oplopen.

Ontwerpen van tankwaspijp

Spuitballen

Deze sproeiers zijn bollen met meerdere gaten die een omni-directionele spray produceren. Hoewel de individuele jets lijken op vaste straalpatronen, worden ze in feite, wanneer ze samen worden beschouwd, beter benaderd tot het kegelpatroon. In termen van totale energieoverdracht zijn de sproeiballen zeer inefficiënt. Ze hebben echter wel het voordeel dat ze zeer goedkoop zijn en min of meer direct een lage impactspoeling kunnen leveren aan de hele container.

Typische toepassingen zijn: het spoelen van melkopslagtanks, het spoelen van vruchtensapreservoirs, het desinfecteren van spoelingen. Voor andere dan zeer lichte reinigingstoepassingen in kleine recipiënten is het waarschijnlijk dat de efficiëntie kan worden verhoogd door te wisselen van sproeiballen.

Spiraal Brede hoek sproeiers

Deze sproeikoppen produceren een “kegel” met een sproeibreedte tot 270°. Dit maakt ze geschikt voor het reinigen van tanks door ze naar de bovenkant van het vat te plaatsen. De sproeier is kegelvormig en dus inefficiënt bij de energieoverdracht, maar heeft desondanks een aanzienlijk grotere impact dan de sproeiballen per gebruikt volume water. Spiraaltjes moeten worden overwogen voor het reinigen van kleine tanks met een lage impact.

Typische toepassingen zijn: het spoelen en wassen van vaten met vloeistof, het spoelen van vaten met oplosbare poeders,

Meerkopige sproeiers

Er zijn verschillende sproeierspruitstuk-tankreinigers op de markt. Meerdere volle kegelvormige sproeiers worden op een enkele kop gepositioneerd waardoor een omni-directionele sproeier ontstaat. Doordat er meerdere sproeiers worden gebruikt om meer directe sproeiers te produceren wordt de impact per volume water vergroot. De afzonderlijke sproeiers zijn echter nog steeds volle kegels en dus inherent inefficiënt. Dergelijke systemen zijn geschikt voor kleine tot middelgrote tanks die licht tot matig moeten worden gereinigd.

Typische toepassingen zijn: spoelen en wassen van vaten met vloeistof, spoelen van vaten met oplosbare poeders,

Roterende platte ventilatormondstukken

Deze sproeiers hebben meerdere vlakke ventilatorsproeiers die onder de druk van de vloeistof draaien. De roterende flans zullen de hele tank schoonvegen. Net als bij de statische sproeiers gebeurt de volledige dekking pas na enkele ogenblikken, maar de sproeierspray zal nog een tijdje moeten werken vooraleer belangrijke resten worden verwijderd. Omdat er een vlak waaierpatroon wordt gebruikt, is er een matig efficiënte energieoverdracht, wat resulteert in een middelzware reinigingsspray.

Deze sproeiers zijn vaak de meest efficiënte keuze voor kleine tot middelgrote tanks die matig hardnekkige resten moeten verwijderen.

Reinigen van wijnvaten, reinigen van fermentatietanks, reinigen van opslagtanks van viskeuze vloeistoffen (bijv. siropen)

Roterende vaste stroom

Deze sproeiers hebben 2,4 of 8 vaste straalstromen die de binnenkant van de tank draaien. Een tandwieloverbrengingsmechanisme verandert de hoek van de rotatie zodat na verloop van tijd een volledige reiniging van de tank wordt bereikt.

Deze straalpijpen zijn veruit de meest energiezuinige tankwassers door de inzet van vaste straalstromen. Ze zijn over het algemeen duurder dan andere soorten tankwassers, maar voor middelgrote tot grote tanks of tanks met hardnekkige resten wordt de extra investering vaak snel betaald door middel van efficiëntiewinst.

Typische toepassingen zijn: het reinigen van beslagkuipen, het reinigen van kookvaten, het reinigen van grote opslagsilo’s.

Conclusies

Quick wins zijn vaak te vinden door te kijken naar het mechanische actie-element van de reinigingsmix. De efficiëntie van het mechanisch werkingsmechanisme kan vaak worden verbeterd door de juiste keuze van de sproeiers. Deze verbetering van de efficiëntie betekent dat dezelfde bijdrage aan meer dan alle reiniging kan worden bereikt met minder water en deze waterbesparing vertaalt zich direct in een verlaging van de bedrijfskosten.

Deze winst kan verder worden vermenigvuldigd door na te denken over hoe de 4 elementen van de reinigingsmix opnieuw kunnen worden geconfigureerd. Het kan bijvoorbeeld voordeliger zijn om de verwarmings- en chemische elementen van het mengsel te verminderen in plaats van alle efficiëntiewinsten te gebruiken om het waterverbruik te verminderen. De optimale configuratie van het mengsel zal variëren van toepassing tot toepassing, maar ongeacht de verbeteringen in de mechanische actiecomponent van het mengsel is het vaak een snelle overwinning met een terugverdientijd die wordt gemeten in weken in plaats van maanden.

4 stappen om de efficiëntie te verbeteren

Stap 1 – Beschouw de werkelijke kosten van elk van de 4 elementen van de reinigingsmix.

Stap 2 – Beschouw de huidige bijdrage aan de reiniging van elk element.

Stap 3 – Kijk welke elementen absolute efficiëntievoordelen hebben, d.w.z. dezelfde reinigingsbijdrage voor minder kosten.

Stap 4 – Beoordeel hoe de nieuwe reinigingsmix wordt geoptimaliseerd.