sistemas de transporte neumático

Universidad de CaraboboFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería MecánicaDepartamento de diseño y automatización industrial

SISTEMAS DE TRANSPORTE NEUMÁTICO.

Integrantes:

Gómez AndreaGómez Jesús

Guilarte EnriqueTovar

Elialberth

¿Que es el Transporte Neumático?

Si alguien nos dijera que, en 1800, se podían enviar mensajes sin moverse de la oficina, no lo creeríamos. Y, sin embargo, se hacía mediante cápsulas que lo contenían y circulaban por tuberías, siendo impulsadas por aire comprimido.

Sistemas de transporte neumático.

Máquinas de elevación y transporte. pág. 2

Figura 1. Transporte Neumático en oficina

DefiniciónEl transporte neumático se basa en el movimiento de una cápsula hermética, dentro de una tubería y entre al menos dos puntos (estaciones), la cápsula es impulsada por una corriente de aire. Esta corriente de aire es producida por una turbina la cual realiza presión o vacio (succión) a través de la tubería. Las estaciones y todos los dispositivos del sistema pueden ser instalados en cualquier espacio y superficie, ya sea muro, tablaroca, madera, etc. La instalación puede ser en forma vertical u horizontal, de manera subterránea, aérea o a la intemperie.



Figura 2. Sistema Neumatico instalado en Industria

Los Tubos neumáticos (o tuberías de cápsulas y tubos de Lamson) son sistemas en los cuales contenedores cilíndricos son propulsados a través de una red de tubos por medio de aire comprimido o por medio de vacío. Son usados para transportar objetos sólidos, al contrario de las tuberías comunes, que transportan gases o fluidos.



Definición

Figura 3. Tubos Neumáticos

Orígen e historiaPhineas Balk inventó originalmente; en el año 1806, el transporte neumático de cápsulas. Sin embargo fue el ingeniero escocés William Murdoch quien implementó por primera vez éste tipo de transporte en la industria, en Londres en 1853 con ayuda de la empresa London Pneumatic Dispatch Company la cual consistía en una línea de tuberías que conectaba el edificio de la Bolsa de Valores con la oficina principal de telégrafos de la ciudad.



Figura 4. Transporte Neumático de cápsulas

Figura 5. Transporte de dinero por cápsulas

HistoriaGran parte de las principales ciudades europeas dispusieron de este medio de mensajería. Así, por ejemplo, en París funcionó uno hasta 1984 y en Praga la red de tubos llegó a alcanzar los sesenta kilómetros de extensión. Incluso hoy día, algunos bancos y otras empresas lo usan para enviar cheques o dinero a la oficina de contabilidad.



Figura 6. Sistema de Transporte por tuberías

Figura 7. Sistema Neumático de cápsulas



Historia

Figura 8. Sistema Neumático antiguo

Alfred Ely Beach ideó transportar personas por el mismo sistema a través de la ciudad de Nueva York, en la que entonces ni existía suburbano ni se le había ocurrido a nadie realizarlo. Aunque no consiguió apoyo de las autoridades, Beach no desistió y comenzó a construir los túneles secretamente. En 1870, dio a conocer sus primeros resultados: el llamado ‘Gran Aeolor’ que no era otra cosa que la maquinaria que debía mover el vagón: una gran bomba neumática de cien caballos de potencia que podía impulsar el transporte.



Historia

Figura 9. Túnel de transporte para personas

Los visitantes afortunados podían subirse al vagón, también muy elegante, y ser llevados en él hasta una calle cercana. Tal fue el éxito del invento que Beach creyó haber triunfado y que, por fin, obtendría los permisos. Pero una crisis bursátil y el pánico consiguiente dieron con una negación definitiva a su proyecto.



Historia

Figura 10. Vagón de transporte

En 1961, la empresa Centralsug instaló el primer sistema neumático de recogida de polvo del mundo en el hospital de Sollefteå, en Suecia, que hoy sigue funcionando con piezas originales de principios de los sesenta.Fue en 1965, cuatro años después de la primera instalación, que la Fastighets AB Förvaltaren, la compañía de vivienda del ayuntamiento de Sundbyberg, decide darle una oportunidad. Así se instala el primer sistema neumático del mundo para recogida de residuos domésticos, en un distrito residencial completamente nuevo, Ör-Hallonbergen, y actualmente en funcionamiento



Historia

Figura 11. Sistema de inspección de Transporte Neumático

Hoy en día los sistemas de transporte neumático se utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y a granel porque son extremadamente versátiles, adecuados y económicos para muchos procesos. Hoy se puede encontrar sistemas de este tipo en las más variadas industrias: la minería, industria del cemento y construcción, química y farmacéutica, plásticos, de alimentos, papel, vidrio, energía, etc. Por ejemplo, el transporte y descarga neumática de cemento, cal, azúcar, pellets plásticos en camiones a granel presurizados, sistemas de transporte neumático de fertilizantes, yeso, cenizas, sal, alimentos, granos, aserrín, etc.



Historia

Figura 12. Sistema de Transporte Neumático a granel

Las redes de tubos neumáticos ganaron gran prominencia a fines del siglo XIX y comienzos del siglo XX en negocios o administraciones que necesitaban transportar pequeños pero urgentes paquetes (como correo o dinero) a través de distancias relativamente cortas (dentro de un edificio o, a lo sumo, una ciudad). Algunos de esos sistemas crecieron hasta alcanzar gran complejidad, pero fueron reemplazados por métodos más modernos de comunicación y transporte de mensajería, y son ahora mucho más raros que antes.Un pequeño número de sistemas de transporte neumático fueron construidos para grandes cargas, para competir con sistemas ferroviarios y subterráneos.



Orígen e historia

Figura 13. Transporte Neumático de cápsulas

Paris y Berlín tenían redes urbanas en uso, de más de 400 kilómetros, hasta la segunda mitad del siglo XX. En Praga, el sistema neumático funcionó hasta 2002 cuando se dañado a causa de una inundación. Hemos de tener en cuenta que los sistemas neumáticos podían distribuir objetos físicos, algo imposible para el correo electrónico o cualquier otra tecnología automática actual.



Orígen e historia

Figura 14. Transporte Neumático del siglo XX

Orígen e historiaRenacimiento

A partir de los años 60 se realizaron algunos intentos para transportar mercancías por redes neumáticas con diámetros mucho más grandes. Se llegaron a construir líneas en Estados Unidos, el Reino Unido, Canadá, Rusia, Japón y Alemania. Aunque no llegaron a tener éxito. Actualmente, varios inventores y empresas tratan de resucitar esta técnica. No es difícil adivinar el motivo: la congestión actual de tráfico provoca que un mensajero en camión necesite más tiempo en entregar un paquete que el que empleaban los sistemas neumáticos postales del siglo XIX. Sin embargo, a pesar de que el sistema es claramente posible, el camino a seguir no es la copia de la vieja tecnología de dos siglos atrás.Los sistemas neumáticos consumen bastante energía y no son adecuados para distancias largas (lo que, por cierto, es el mismo problema de los coches movidos por aire comprimido). Se ha tratado de eliminar estos inconvenientes diseñando sistemas tubulares basados en conducción electromagnética, una técnica que en el futuro podría ser usada para alcanzar altas velocidades.



Adaptable a casi cualquier necesidad, en cuanto a capacidad y longitud, esta tecnología simplifica notablemente el traslado de materias primas, de muestras, de repuestos, de dinero, de documentos, de medicamentos, de sangre, en fin de casi cualquier cosa que tenga un peso entre 1 gramo y 28 kilogramos, y con un volumen hasta 30 cm de diámetro y hasta 50 cm de longitud. Dado que el sistema de correo neumático soluciona los problemas internos de transporte con una velocidad de 6 a 8 metros por segundo, lo cual le ahorrara tiempo, energía y permitiendo a su personal concentrarse en asuntos más importantes y productivos, en lugar de hacer mandados.



Orígen e historia

Figura 15. Sistema de Transporte Neumático de píldoras, medicamentos

EvoluciónSe utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y a granel porque son extremadamente versátiles, adecuados y económicos para muchos procesos. El transporte neumático de sólidos se ha practicado por más de un siglo en el mundo y hoy se puede encontrar sistemas de este tipo en las más variadas industrias: la minería, industria del cemento y construcción, química y farmacéutica, plásticos, de alimentos, papel, vidrio, energía, etc. Por ejemplo, el transporte y descarga neumática de cemento, cal, azúcar, pellets plásticos en camiones a granel presurizados, entre otros.



Figura 16. Sistema de Transporte de materiales secos

EvoluciónSon considerados actualmente como uno de los medios más eficaces para el envío o transporte de documentos, dinero, valores, medicamentos, material quirúrgico, materias primas, productos terminados, muestras de producto y repuestos. Por su seguridad, higiene, precisión y confiabilidad, el transporte neumático es la solución para un sinnúmero de problemas que el movimiento de productos, documentos y dinero, plantean.



Figura 17. Transporte y tubos Neumáticos

EvoluciónHoy en día el Transporte Neumático ha evolucionado en una muy buena forma, actualmente se le incluye una gama completa de componentes para un completo sistema de tratamiento del producto: deslizadores de flujo neumático, divergentes receptores, rompesacos, pesaje por lotes, divergentes multiposiciones, mezcladores y homogeneizadores, colectores de polvos, rompesacos automáticos, desterronadores, fluidificadores de fondo de silos, homogeneizadores de silos, tornillos sinfin, esclusas rotativas, sopladores para polvos, depósitos y tolvas, entre otras.



Figura 18. Sistemas completos para almacenamiento, transporte, pesaje, procesamiento del producto por lotes y homogenización, incluidas las estructuras metálicas

EvoluciónSe han diseñado Sistemas de Transporte Neumáticos altamente eficaces en ambas fases (densa o diluida). Se ha desarrolado el concepto Linea Llena en fase densa, el cual disminuye significativamente la degradación o la abrasión, disminuye el mantenimiento y da como resultado un tremendo ahorro energético con respecto a los sistemas convencionales de transporte neumatico.



Figura 19. Sistemas de transporte neumático.

EvoluciónEntre los productos típicos que ahora se transportan se pueden citar:Alimentos para bebes, alumina, arena de fundición, arena de sílice, arcilla en gránulos, azúcar, azufre, barita, bauxita, bentonita, borax, café tostado en grano, café verde, caliza, caolin, carbonato cálcico, carbonato sódico, cemento, cenizas, cereales, cianita, cloruro cálcico, copos de acero, cuarzo, detergente, dióxido de titanio, feldespato, fertilizantes, fluorita, frutos secos, harina, leche en polvo, magnesio, negro de humo, óxido de aluminio, óxido férrico, sal, sulfato sódico, talco, vidrio molido, yeso, entre otros.



Figura 19. Transporte y tubos Neumáticos

EvoluciónEl ahorrador de aire dc-5diseño esclusivo de dinamyc airUno de los secretos de éxito y

alta eficacia de un sistema de transporte neumático, ya sea de alta presión en fase densa o de baja presión en fase diluida, se basa en conseguir un óptimo equilibrio de la presión. Muchos sistemas funcionan en unas condiciones de presión que hay que calificar de inestables o desequilibradas, pues pueden estar empleando demasiado aire comprimido o escasamente, ambos no válidos.


Máquinas de elevación y transporte. pág.21

Figura 20. Ahorrador de aire, diseño exclusivo de Dynamic Air

EvoluciónLa tecnología del Ahorrador de Aire DC-5 consigue la compensación apropiada de presión, porque detecta automáticamente las condiciones del sistema de transporte y reacciona instantaneamente y con precisión, sin sobrecompensaciones. Asi, el producto es transportado a lo largo de la línea de manera suavemente controlada, a la velocidad de transporte deseada, optimizandose el proceso de transporte para mayor fiabilidad y rendimiento. Las principales ventajas que ofrece este sistema son:Bajo consumo de energía, mejora de la fiabilidad del sistema, adecuación para el transporte de productos muy frágiles, facultad para transportar productos difíciles o cohesivos, reducidas cargas dinámicas en los codos por el control de la velocidad de transporte.



Figura 21. Tubos en sistemas de trasporte neumático

Evolución



Figura 22. Transporte neumático por cápsulas

Evolución



Figura 23. Túnel de transporte para personas

Evolución



Figura 24. Transporte neumático portátil

Figura 25. Sistema de transporte neumático

Evolución



Figura 26. Descargadores de big- bags y sacos de negro de humo en un sistema de transporte múltiple en fase densa según el concepto de línea llena

Figura 27. Sistema de mezcla y transporte

Evolución



Figura 28. Carga de un camión con la lanza móvil

Figura 29. Concepto de línea llena en un transporte neumático de maíz

Evolución



Figura 30. Sistema de pesaje de lotes y transporte que incluye silos y

estructura metálica

Figura 31. Sistema de transporte neumático en fase densa



Transportador Neumático

El término transportador neumático es utilizado para describir dos métodos de transporte de material al aplicar una variación de presión en el gas. Un método donde se produce una velocidad de aire capaz de suspender el material en la corriente. Otro método que consiste en fluidizar el material, forzando así, la columna fluidizada del material a través del sistema de transporte debido a la energía del aire al expandirse.

Figura 32. Redes de tuberías.




Las técnicas de transporte neumático pueden clasificarse en tres grupos principales:

• Transporte por gravedad con ayuda de aire:Esta técnica consiste en una cámara cerrada dividida en dos partes mediante un elemento poroso (lona) que permite el paso del aire al interior de la cámara del aire a la superior donde fluye el material sobre un colchón de aire , la inclinación necesaria para este tipo de transporte es [4º - 6.5º], Con este sistema es posible transportar hasta 100 ton/h de material. Este transporte se puede llevar a cabo mediante rodillos libres o por discos.




•Transporte por presión, Introducción de sólidos en el aire. En este sistemas el sólido que puede estar fluidizado o no, se le agrega a una corriente de aire motivada por medio de una presión o de una aspiración, La diferencia de presión se logra generalmente por medio de soplantes, compresores o bombas de vacío.

•Transporte por presión. Introducción de aire en el sólido.El aire de transporte se agrega al sólido , puede agregarse a una presión mayor que la atmosférica o a la presión atmosférica bajo la influencia de una aspiración (vacío o depresión).



Constituyentes de un sistema de transporte

neumático.Se tienen cinco zonas importantes:• Dispositivo primario.• Zona de mezcla y de aceleración.• Zona de transporte.•Zona de alimentación de material existente.• Zona de reparación de sólidos.




neumático.• Dispositivo primario: llamado también elemento generador de presión ; es el encargado de suministrar la suficiente energía mecánica al gas, para que éste, pueda arrastrar al sólido a transportar. Dentro de los suministradores de energía tenemos:

Ventiladores centrífugos.Los ventiladores son máquinas rotativas destinadas a producir movimiento en gases; es decir sirven para transportarlos, adicionando a estos solo pequeños incrementos de presión, de tal manera que la densidad del gas no varíe significativamente

Figura 33. Ventilador centrifugo.



Las altas velocidades del flujo de aire o gas que son requeridas para suspender y transportar partículas son generadas comúnmente por ventiladores centrífugos. Los sistemas pequeños utilizan ventiladores centrífugos. Los ventiladores centrífugos son útiles para sistemas de transporte con bajas caídas de presión.


neumático.

Figura 34. Ventilador centrifugo por

trasmisión de poleas y bandas.

Figura 35. Ventilador centrifugo por

acoplamiento directo.



Carcasa

RespaldoAspa

s Cono de entrada

Collar de entrada

Rodete

Soportes

Voluta del espiral

Tapa Obturador

Área de descarga

Descarga

Área de chorro


Máquinas de elevación y transporte. pág.36


neumático.Especificaciones de los ventiladores centrífugos:Construcción: fabricado en gruesos calibres de lámina; uniones soldadas y la precisión en las juntas permiten lograr un equipo sumamente robusto y funcional.

Pintura: los componentes del ventilador se someten a un proceso de prepintado, donde el acero es tratado químicamente en su superficie para garantizar la máxima adherencia de la pintura.

Rodamientos y eje impulsor: el eje impulsor está fabricado en acero AISI C-1045, maquinado con precisión, pulido en toda su longitud y protegido con un recubrimiento anticorrosivo. los rodamientos empleados son para aplicaciones de servicio pesado, con una vida nominal promedio de 100.000 horas




neumático.Arreglos de fabricación de ventiladores centrífugos:

Por acoplamiento directo (CPS):- Caudales hasta 22.000 CFM / 37.400 m3 /hr.- Presión estática hasta 57 in wg / 1.448 mm cda

Por transmisión por poleas y bandas (CPT):- Caudales hasta 80.000 CFM / 136.000 m3 /hr.- Presión estática Clase1: 0 - 304 mm cda (0-12 in wg). Clase2: 304 - 610 mm cda (12-24 in wg). Clase 3 mayor a 610 mm cda (24 in wg).




neumático.Tipos de rodetes:Rotor de álabes curvos atrasados. Uso:- Aire de combustión.- Enfriamiento de vidrio.-Industria química y minera.

Rangos de operación:- 80.000 CFM ( 136.000 m3/hr).- Máx. 1067 mm cda (42 in wg).

Figura 36. Rotor de alabes curvados hacia

atrás.




neumático.Tipos de rodetes:Rotor de álabes rectos atrasados Uso:- Aire de combustión.-Extracción de vapores.

Rangos de operación:- 80.000 CFM (136.000 m3/h)

Figura 37. Rotor de alabes rectos hacia

atrás.




neumático.Tipos de rodetes:Rotor de álabes rectos radiales.- Transporte neumático de materiales.-Industria cementera, papelera, madera.

Rangos de operación:- 29.000 CFM (49.300 m3/hr).- Máx. 635 mm cda (25 in wg

Figura 38. Rotor de alabes rectos radiales.




neumático.

Compuerta de succión

Bridas en succión y descarga

Mallas de protección

Cubrebandas

Resortes con pedestal

Tubo de dreneDisco de enfriamiento Compuerta de descarga

Accesorios:



Sopladores Roots de doble lóbulo.Dentro de las plantas industriales los sopladores Roots prevalecen más que los ventiladores centrífugos en transferencias de material. Estos sopladores brindan la potencia necesaria en sistemas de transporte de “fase diluida” de presión positiva y negativa. Consisten en dos lóbulos dentro de una carcasa de hierro fundido, maquinados con mínimas tolerancias. Por cada media revolución una pequeña cantidad de aire es atrapada entre los lóbulos y es descargado positivamente.


neumático.

Figura 39. Sopladores doble tubo.




neumático.Compresores de tornillos.De gran uso en los sistemas de transporte neumático de alta presión, es un compresor de desplazamiento con pistones en un formato de tornillo; este es el tipo de compresor predominante en uso en la actualidad. Las piezas principales del elemento de compresión de tornillo comprenden rotores machos y hembras que se mueven unos hacia otros mientras se reduce el volumen entre ellos y el alojamiento.

Figura 40. Compresor de tornillo.




neumático.El principio de funcionamiento se basa en:- Aspiración: Con el rotor recluido en una camisa cilíndrica, se tienen todas las cámaras de trabajo en comunicación con la cavidad de aspiración por uno de sus extremos.

- Compresión: Al continuar la rotación, las cámaras una vez se han llenado completamente, se cierran y separan de la cavidad de aspiración mediante un diente perteneciente a la otra rueda dentada, reduciendo progresivamente su volumen, comprimiendo así el vapor.

- Escape: En un instante determinado, las cámaras de trabajo con volúmenes decrecientes y presiones crecientes, se pone en comunicación con la lumbrera de escape, cesando la compresión y produciéndose la expulsión del vapor hasta que el volumen V2 queda reducido a cero.


neumático. Válvula de retención:Usada para este tipo de compresores, evitando así el giro inverso de los rotores cuando se corta la alimentación eléctrica del motor. Esta válvula de retención está intervenida por la presión de aspiración interna del compresor, y de este modo durante el funcionamiento se mantiene abierta sin causar una innecesaria caída de presión en la aspiración del gas.



Figura 41. Descripción del compresor de

tornillo.




neumático.• Zona de mezcla y de aceleración.En esta zona particular los sólidos son introducidos en la corriente de flujo del gas. Debido a que los sólidos están esencialmente en reposo, un cambio en la cantidad de movimiento se presenta cuando los sólidos se mezclan con el flujo de gas, esta zona normalmente consiste de una pieza de tubería horizontal de una longitud específica designada a acelerar los sólidos hasta un estado de flujo estacionario.

Figura 42. Zona de mezcla.




neumático.• Zona de transporte.Las tuberías para estos sistemas son por lo general de acero en fase diluida. En caso que el material transportado no sea compatible con el acero, se puede usar acero inoxidable o aluminio. Las tuberías de acero inoxidable pueden ser de pared delgada para que sean más económicas.

Características:-tuberías son los codos de gran radio, teniendo como rango radios de 6 a 15 veces el diámetro de la tubería -Los acoplamientos de las tuberías pueden ser de tipo bridas convencionales o pueden tener acoplamientos tipos abrazadera.

Figura 43. Tubos Neumáticos.




neumático.En la zona de transporte es importante dominar factores como :

• La velocidad del aire :En el punto de partida desde la zona de mezcla es en donde su magnitud es la mínima. Para un transporte vertical puede bastar una velocidad apenas mayor que la crítica, pero para el transporte horizontal se requiere una velocidad mayor.

• Las pérdidas de carga por rozamiento y las caídas de presión: las caídas de presión son proporcionadas por los codos de la tubería, especialmente los de pequeño radio. Debido a tales pérdidas, los radios de todas las curvas de la zona de transporte deberían tener el mayor radio posible para reducir el desgaste por abrasión.




neumático.• Zona de alimentación de material existente.

Válvulas rotativas o esclusas.Son los sistemas más usados en los sistemas de presión positiva y negativa debidos a que proveen un rango de flujo uniforme. La máxima presión de operación es usualmente 1 bar. Estas unidades permiten al material caer dentro del flujo presurizado mientras que evitan que el aire a presión escape a través de ellos.

Figura 44. Válvulas rotativas.




neumático. Inyectores de tipo Venturi.Los inyectores de tipo Venturi son utilizados generalmente en sistema de presión positiva para crear un vacío que pueda succionar el material de la tolva de almacenamiento. Posee una caída de presión máxima en la línea de transporte de aproximadamente 0,3 bar, la cual limita la capacidad de transporte. Además, su uso esta restringido a capacidades por encima de 5 ton/h, densidades a granel por encima de 700 kg/m3 y a distancias mayores a 150 m .

Figura 45. Inyector de tipo venturi.




neumático. Toberas de succión.Las toberas de succión son ideales para descargar materiales a granel desde barcos. Para mover sólidos a granel, el rango de alimentación de la tobera deber ser capaz de ser controlado y este alimentador debe mantenerse con un flujo libre incluso cuando es introducido a una pila de material.

Figura 46. Toberas de succión.




neumático.•Zona de separación sólidos-gas. En esta zona los sólidos son separados de la corriente de flujo por la que fueron transportados. Con un sistema de transporte a presión es necesario solamente mantener una caída de presión entre el colector la cual debe ser suficiente para separar los sólidos del gas. entre los dispositivos de separación se tiene:

- Cámaras de gravedad.- Separadores centrífugos.- Filtros de mangas.- Separadores tipo ciclón.




neumático.-Cámaras de gravedad. Los separadores de gravedad operan permitiendo que el flujo de gas se expanda dentro de una gran cámara. Esto reduce la velocidad del gas y causa que las partículas se sedimenten. Las ventajas que posee este sistema es el bajo costo de construcción y mantenimiento, una baja caída de presión en el rango de aproximadamente 0,1 pulg. H2O

Figura 47. Cámaras de gravedad.




neumático.-Separadores centrífugos (Ciclón). El ciclón es un aparato destinado a lograr la separación de un material polvoriento mediante la combinación de las acciones de una fuerza centrífuga y la fuerza de gravedad.

los ciclones se utilizan extensivamente en industrias de proceso; por ejemplo, se utilizan para recuperar y reciclar ciertos catalizadores en refinerías del petróleo y para recuperar el café liofilizado en plantas de la transformación de los alimentos.

Figura 48. Separadores centrífugos.



Ventajas de los ciclones• Bajos costos de operación, pocos requerimientos de mantenimiento.•Caída de presión relativamente baja, comparada con la cantidad de partículas removidas.•Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los materiales de construcción.•Colección y disposición en seco.

Desventajas de los ciclones•Eficiencias de recolección bajas, particularmente para partículas menores de 10 μm.•No pueden manejar materiales pegajosos o aglomerantes.•Las unidades de alta eficiencia pueden tener altas caídas de presión.


neumático.



-Filtro de mangas. Estos dispositivos poseen un conjunto de elementos filtrantes (mangas) que pueden ser de tela, materiales plásticos, papel o materiales cerámicos.


neumático.

Figura 49. Filtro de mangas.




neumático.Separadores tipo ciclón.Los ciclones son uno de los equipos más empleados dentro de las operaciones de separación de partículas sólidas de una corriente gaseosa, además de poder emplearse para separar sólidos de líquidos. Su éxito se debe en parte a que son equipos de una gran sencillez estructural debido a que no poseen partes móviles y a que apenas exigen mantenimiento.

Cuando hay aglomeración de partículas o alta concentración de polvos, pueden separarse partículas de menor tamaño obteniéndose un rendimiento de hasta el 98% debido a las aglomeraciones.

Figura 50. Separadores tipo ciclón.


neumático.



Está formado por un cilindro vertical con el fondo cónico, una entrada tangencial en la parte superior y una salida para el polvo en el fondo cónico. El conducto de salida (Chimenea), se prolonga dentro del cilindro para impedir cortocircuito entre el aire de entrada y el de salida.

Las partículas al tener, mayor densidad que el gas en el que están suspendidas, salen despedidas hacia la pared, donde por rozamiento quedan frenadas, y caen al fondo del ciclón. El gas asciende en espiral por la parte central del ciclón y sale por la parte superior.

Figura 51.Partes de un separador tipo ciclón.

Figura 52.Esquema de un ciclón.


neumático.



*Dc Hc Bc Jc De Lc+Zc Sc+Hc Lc

LAPPLE 0,5 0,25 0,25 0,5 4 0,625 2

SWIFT 1

0,5 0,25 0,4 0,5 3,75 0,6 1,75

SWIFT 2

0,44 0,21 0,4 0,4 3,9 0,5 1,4

STAIRMAND

0,5 0,2 0,375 0,5 4 0,5 1,5

PETERSON/

WHITBY

0,583 0,288 0,5 0,5 3,173 0,583 1,333

LORENZ 1

0,533 0,133 0,333 0,333 2,58 0,733 0,693

LORENZ 2

0,533 0,133 0,333 0,233 2,58 0,733 0,693

LORENZ 3

0,4 0,1 0,333 0,233 2,58 0,733 0,693

Dimensiones

http://sourceforge.net/apps/mediawiki/pychemqt/index.php?title=File:Ciclon8.gif

Consideraciones en transporte neumático



Sentido de flujo:En sentido horizontal la composición de la muestra se mantiene constante, y la velocidad del flujo decrece gradualmente. En sentido vertical la influencia de la gravedad llega a ser notable, y la distribución de partículas es no uniforme. Cuando decrece considerablemente la velocidad, las partículas empiezan a asentarse formando dunas, las cuales ocupan una sección transversal cada vez mayor hasta que finalmente el ducto llega a taparse.

Figura 54. Ensayos con gritz de maíz, fase diluida

a alta velocidad.




Suspensión de partículas :El rango de tamaño de partículas de interés en un flujo de transporte neumático varía desde unos micrómetros hasta unos pocos milímetros, Debido a que resulta difícil especificar el que una partícula pueda ser considerada fina o burda, es considerable también el diámetro de la tubería transportadora.

MaterialTamaño aproxim

ado (μm)

Humo de tabaco

0,01 -1

Humo de combusti

ble

0,03 -1

Polvo carbón

1 -100

bacterias 0,3 - 50

Gotas de lluvia

600 - 6000




Ventajas:-Más sanitario. -Flexible. -Auto limpiante. -No presenta problemas de incendio. -Bajo requerimiento de espacio. -Maneja más de un material. -Fácil instalación. -Múltiples entradas y salidas.




Desventajas:-Alto consumo de energía.-Causan pequeñas segregaciones.-Los costos de la instalación son relativamente mayores comparados con otros medios.-Instalación mas eficiente con materiales secos.-Los materiales no pueden ser higroscópicos.

TRANSPORTADORES NEUMÁTICOS

SISTEMAS NEUMÁTICOS PARA SÓLIDOS A GRANEL

TRANSPORTE DE CÁPSULAS

(TUBOS NEUMÁTICOS)

Tipos de Sistemas


PRESIÓN

OPERATIVA

MODO OPERAT

IVO

TIPO DE

SISTEMA

TRANSPORTE DE MATERIALES SÓLIDOS

A GRANEL

ABIERTO

COMBINADO

CONTINUO

BAJA ALTA

PRESIÓN

NEGATIVA

CERRADO

PRESION

POSITIVA

BATCH

BAJA

CONTINUO

Tipos de Sistemas


Sistemas Abiertos•El fluido de transporte

por lo general es aire.• Ideal para sistemas

sin estricto control ambiental.

•Son capaces de transportar a la gran mayoría de los materiales a granel.

•Trabaja a bajas Presiones.

•La máquina de presión o succión por lo general es un ventilador (Un extractor o un soplador).

Tipos de Sistemas

LLAMADOS ASI POR SU FLUJO

NEUMÁTICO A CICLO ABIERTO

Figura 55. Sistema a ciclo abierto


Sistemas Abiertos de Presión Positiva

Tipos de Sistemas

Figura 56. Sistema de ciclo abierto. Presión Positiva.


Sistemas Abiertos de Presión Positiva• Son accionados por un soplador al inicio del ciclo.• Es el sistema más común en sistemas de transporte

neumático.• La alimentación del material en una línea presurizada

presenta ciertos problemas. Sin embargo, se dispone de una gran cantidad de instrumentos para este tipo de sistemas, como tubos Venturi, válvulas rotativas, tornillos y tanques de soplado.

• Con el uso de válvulas de desvío, la distribución a varios puntos de destino puede ser fácilmente diseñada con este tipo de sistemas. También puede diseñarse con sistemas de líneas comunes, pero para este uso se debe tener cierto cuidado, particularmente con la válvulas rotativas, debido a las fugas de aire que pueden propinarse a través de las ellas, afectando a las solicitudes del sistema en cuanto a las condiciones del flujo de aire.

Tipos de Sistemas


Sistemas Abiertos de Presión Negativa

Tipos de Sistemas

Figura 57. Sistema de ciclo abierto. Presión Negativa.



Tipos de Sistemas

Figura 58. Sistema de ciclo abierto Succionando Material de una Pila. Presión Negativa.


• Son accionados por un extractor generalmente al final del ciclo.

• Usados generalmente para la distribución de materiales desde varias fuentes a un recipiente común, o para la succión de material directamente de una pila donde el tope del material se encuentra accesible.

• También pueden ser usados en barcos de descarga, y son particularmente útiles para procesos de limpieza, tales como la eliminación de materiales derramados y polvo acumulado.

• Debido a la succión todas la fugas de gases son internas, especialmente importante en el manejo de materiales tóxicos y explosivos. No es necesario usar siempre sistemas cerrados para estos materiales, siempre y cuando se tomen las medidas necesarias.

Tipos de Sistemas



•Se presenta poca o ninguna diferencia de presión en los instrumentos de alimentación, por ende son mucho más simples y económicos.

•El Extractor se debe proteger con filtros de apoyo en caso de que los filtros principales fallen.

•La tolva de recepción y la unidad de filtración operan bajo condiciones de vacío. Debido a esto hay tres aspectos adicionales que hay que considerar con respecto a los sistemas de presión positiva.

Tipos de Sistemas



Aspectos a considerar

•El recipiente de recepción tiene que ser diseñado para soportar el vacío.

•La planta de filtración tiene que ser más grande, debido al mayor volumen de aire que tiene que ser filtrado en condiciones de vacío.

•En sistemas de operación continua el material debe ser extraído del recipiente de recepción, a causa de la operación en vacío el aire puede escaparse a través de la válvula de descarga. (Esto es efectivamente una "imagen especular" del problema de la alimentación de material en contra de un gradiente de presión adverso visto anteriormente para el sistema de presión positiva)


Tipos de Sistemas


•Sistemas de presión positiva o negativa.•En sistemas de transporte con grandes

distancias, es usual seccionar por etapas, donde al final de cada una el material es presurizado nuevamente, y luego surtido de nuevo a la línea de la siguiente. Éstos sistemas son poco comunes, por lo general en estos casos se usan sistemas combinados.

Sistemas por Etapas.Tipos de Sistemas


Sistemas Combinados.Tipos de Sistemas

Figura 59. Sistema Combinado de Ciclo Abierto.

Sistemas Compartidos, Suck-Blow o Push-Pull


• Son accionados por un ventilador, el cual hace la función de extractor y soplador al mismo tiempo. Éste se debe proteger al igual que en los sistemas de presión negativa instalando filtros antes de la entrada de aire, y distribuyendo el material por una segunda vía que se reconecte aguas arriba justo después del ventilador.

• Se debe tomar en cuenta que la potencia suministrada por el ventilador se distribuye a cada sección.

• Las tuberías de cada sección deben ser cuidadosamente dimensionadas, debido a las diferentes presiones operativas.

• Se pueden usar para aspirar material de varias fuentes, y luego distribuir a varios recipientes.

• Se deben tomar las debidas medidas también para evitar las fugas o ingreso de aire en los accesorios.


Tipos de Sistemas


•Al seleccionar el ventilador se debe tener en cuenta que vienen prefabricados con un rango de presión admisible, rango que será diferente al de cada sistema por individual.

•Cada sección contara con una unidad de filtración independiente.


Tipos de Sistemas


Sistemas DualesTipos de Sistemas

Figura 60. Sistema Dual de Ciclo Abierto.


•Se usan generalmente en casos donde el potencial de succión de un sistema de transporte para levantar un material necesita ser mejorado, más allá de lo posible con la combinación de sistemas compartidos.

•Los dos elementos de transporte se encuentran separados, y se provee de dos máquinas de accionamiento diferentes.

•Usando un sistema de alta presión en el sector aguas abajo, se pueden transportar ciertos materiales en fase densa. Si la sección de descarga es corta, se puede transportar en fase densa en esta también.

Sistemas DualesTipos de Sistemas


•En muchos procesos en más conveniente transportar el material en intervalos, en un lote a la vez. Su selección va sujeta además al tipo de dispositivo de alimentación.

•Se subdividen en una amplia gama de subsistemas.

•Si se requiere un flujo razonablemente estable o uno de alta velocidad, se puede transportar una secuencia continua de lotes.

•Funcionan por lo general con tanques sopladores.

•Existen dos tipos primordiales del sistema: Uno donde el lote es muy largo, y se introduce en la línea de manera gradual, y otro donde el lote puede ser introducido directamente.

Sistemas Batch (Por Ración)

Tipos de Sistemas


Sistemas Batch (Por Ración)

Tipos de Sistemas


Figura 61. Sistema de Transporte con Tanque Soplador.

•El lote se introduce en la línea de manera gradual, formando lotes bastante largos. De ahí su nombre de semi-continuo.

•Los dispositivos de alimentación implementado son por lo general tanques de soplado, que varían de tamaño entre una fracción de un metro cúbico hasta .

•Estos sistemas cuentan por lo general con varios tanques sopladores. Si se trabaja con un solo tanque, no se puede utilizar la tubería mientras este esta siendo llenado o presurizado.

•Los sistemas con tanques sopladores pueden trabajar a presión alta, incluso pueden ser configurados para trabajar continuamente,

Sistemas Semi-continuos

Tipos de Sistemas


• Las especificaciones del aire y el dimensionamiento de las tuberías debe ser diseñado en base a la tasa de flujo material en estado estable (Máxima Tasa de Transporte).

Sistemas Semi-continuos

Tipos de Sistemas


Flu

jo d

e M

ate

rial

Figura 62. Gráfica Flujo de Material en Función del Tiempo.

Sistemas de Ración única

Tipos de Sistemas


Figura 63. Sistema de Ración Única


Tipos de Sistemas


• En los sistemas de Ración Única, el lote es extruido en la tubería en un solo lote, por lo general de 10 m de longitud.

• Requiere de unos pocos ciclos de transporte para condicionar las tuberías, antes de obtener un transporte regular.

• El material se transporta a baja velocidad, pudiéndolo inducir a fase densa.

• Muchos materiales a granel de gran tamaño, son friables o abrasivos y deben transportarse en fase densa, por lo que estos sistemas representan una alternativa viable.


Tipos de Sistemas


• El índice de carga de solidos y la máxima tasa de flujo no se aplican de igual manera para estos sistemas, sin embargo, los fabricantes citan estos índices de carga de sólidos.

• Como la presión de aire debe vencer la fricción del lote de material con la tubería, se escogen tanques sopladores de entre 3 y 4 de tamaño, a menos que se usen ductos de un mayor diámetro.

• Debe tenerse especial consideración a la descarga del material, debido a la alta presión con la que se descarga el lote, pudiendo erosionar el ducto.

Sistemas MóvilesTipos de Sistemas


• Muchos materiales a granel son transportados por carretera, ferrocarril, por vía marítima o aérea. Transportados en contenedores especiales, o pre-empacados. Sin embargo existen vehículos de transporte diseñados para succionar, descargar, transportar y almacenar materiales a granel.

• Los materiales transportados por vía terrestre o marítima, están sometidos a vibraciones, y por ende a la compactación y desaiereación. Aspecto que se debe considerar al diseñar el sistema de descarga.

Sistemas Móviles Terrestres.Tipos de Sistemas


• Generalmente de una sola etapa de funcionamiento con un extractor a bordo que proporciona la energía para la recolección del material. La tolva de recepción a bordo del vehículo es generalmente articulada de modo que pueda ser descargado por gravedad.

• Pueden tener a bordo su propio soplador para poder descargar.

• El recipiente que contiene el material de a bordo se inclina como una tolva de recepción para la recogida de material y su descarga final. Ésta puede ser inclinada para facilitar la descarga, que puede ser a través de una válvula rotativa, o el recipiente se puede presurizar de modo que se descargue como un tanque de soplado.

Figura 64. Depósito Móvil

Por Carretera

Sistemas Móviles Terrestres.Tipos de Sistemas


•Se utilizan por lo general como depósitos de descarga.

•Cuentan con múltiples puntos de descarga, debido a que su longitud no permite una inclinación del deposito. Accionados por válvulas rotativas, o al ser presurizados.

•Se presurizan por lo general a una presión absoluta de 2 bar, y se inclinan 5º para fluidizar el material y así descargar la mayor cantidad posible.

•El tiempo de descarga para un vagón lleno promedia 1 h.

Figura 65. Vagones de depósito a Granel

Por Riel

Sistemas Móviles Marítimos.

Tipos de Sistemas


•Los grandes buques portadores dependen por lo general de sistemas duales instalados en los puertos para su descarga.

•Sin embargo los de tamaño intermedio poseen a bordo sistemas de auto descarga.

•Se usan a menudo para la descarga de materiales a granel en depósitos portuarios o en perforaciones de altamar.

Figura 66. Buque Portador de Granel

El material es generalmente descargado de un almacén a bordo por la combinación de un sistema gravitatorio asistido por aire y un sistema de vacío hacia un par de tanques sopladores ubicados en el centro del depósito. Se suministra la alta presión por medio de compresores a bordo, y se conduce el material a depósitos portuarios por medio de mangueras flexibles.

Figura 67. Sistema Dual de Ciclo Abierto.

Sistemas Móviles Marítimos.

Tipos de Sistemas


Sistemas Cerrados.Tipos de Sistemas


Figura 68. Sistema de Ciclo Cerrado

LLAMADOS ASI POR SU FLUJO

NEUMÁTICO A CICLO CERRADO

Sistemas Cerrados.• Ideal para sistemas con estricto control

ambiental.• El gas de transporte no es necesariamente

aire. Como por ejemplo, el nitrógeno en transporte de materiales potencialmente explosivos. El aire se usa para el transporte de materiales tóxicos o radioactivos. En casos como estos y por medidas de seguridad se trabaja con sistemas de transporte al vacío.

• Requieren de un punto nulo, el cual permanece a presión atmosférica, por el que se suministra el gas de transporte. Si este se ubica antes del soplador el sistema completo trabajará al vacío. Si este se ubica después el sistema trabajará con presión positiva.

• Se coloca por lo general un filtro de apoyo para proteger al ventilador del desgaste.

• Se equipa un intercambiador de calor antes o después del ventilador debido al incremento de temperatura inducido por el mismo.

Tipos de Sistemas


Sistemas de Fase densa•Nacen con la necesidad de transportar

materiales en fase densa o a bajas velocidades. En la década de los 60s se abordan investigaciones acerca de los materiales a granel y su capacidad para transporte en fase densa o a bajas velocidades.

•En los sistemas convencionales es poco probable que el material se transporte a bajas velocidades o en fase densa, a menos que posea características físicas como una buena retención de aire o permeabilidad. Incluso es poco probable aún si se emplea un sistema de alta presión, ya que la capacidad de transporte en fase densa es dictado por el mismo material.

• Ideal para materiales abrasivos, friables, para productos alimenticios, los cuales pueden perder su sabor en contacto con el aire.

Tipos de Sistemas


Sistemas Generadores de Lote (Fase Densa)

Tipos de Sistemas


Figura 69. Fase de Pulso de un Sistema de Transporte


Tipos de Sistemas


• La fase de pulso del sistema fue desarrollada en la década de los 60s en el Laboratorio Warren Spring del Reino Unido. Con el fin de transportar material a granel de naturaleza cohesiva.

• Se basa en el uso de un alimentador de tanque soplador que descarga en su parte interior material al ducto. Se suministra aire en la parte superior para presurizar el sistema, en los anillos de fluidización cerca del fondo, y a la cuchilla de aire. Un temporizador abre y cierra la cuchilla de aire, cuando esta abierta el pulso de aire empuja el material dentro del ducto, detiene el flujo adicional de material y empuja varios lotes de material. Cuando esta cerrada el material fluye de nuevo del tanque, pasa a través de la cuchilla y empieza el ciclo de nuevo.


Tipos de Sistemas


Figura 70. Presión Requerida para mantener en Movimiento una Ración de Material

Pre

sión

Req

ueri

da

Consideraciones de caída de Presión


Tipos de Sistemas


Pre

sión

Requ

eri

da

Figura 71. Presión Requerida .vs. Longitud de las Raciones

Consideraciones de caída de Presión

Tipos de Sistemas


Sistemas By-Pass (Fase Densa)• Los sistemas más

comunes poseen una pequeñas tuberías en paralelo dentro del ducto, con canales puestos en intervalos regulares en toda su longitud. Aunque se presentan sistemas con el by-pass externo.

• El espacio entre los canales depende de la permeabilidad del material.

Figura 72. Ductos By-Pass

Tipos de Sistemas


Sistemas By-Pass (Fase Densa)• El suministro de aire es provisto por el

mismo que fluye a la tubería.• Un lote largo es dividido en pequeñas

raciones para ser transportados fácilmente.• Son usados generalmente para materiales

impermeables al aire, que tienden a formar lotes sólidos cuando se transportan a bajas velocidades. Si el ducto se bloquea el aire fluye y avanza a través del by-pass hasta cierto punto donde pueda dividir el lote, y así el sistema siga trabajando continuamente.

• La tubería externa puede trabajar continuamente a lo largo del ducto, incluyendo sectores curvos. Mientras que las tuberías de By-Pass internas están confinadas a sectores rectos del ducto.

• Si el by-pass es muy pequeño habrá un reflujo de aire, pudiendo bloquear el ducto.

Tipos de Sistemas


Sistemas By-Pass (Fase Densa)

• De la ecuaciones de Darcy y la definición de caudal se deduce la siguiente:

Caídas de Presión

• Si el diámetro del by-pass es 4 veces más pequeño , Entonces la presión será más de 1000 veces más grande que la del ducto, pudiendo a su salida, disolver los lotes y bloquear el sistema.

Tipos de Sistemas


Sistemas de Inyección de Aire (Fase Densa).• La inyección de aire ayuda a mantener cierta retención de aire dentro del material.

• Se acopla una pequeña tubería paralela al ducto al igual que en los sistemas by-pass, sin embargo, estas tienen su propio suministro de aire.

Figura 73. Sistemas de Inyección de aire

• Los puntos de inyección se ubican por lo general después de las curvas o accesorios, donde las pérdidas son prominentes.

Tipos de Sistemas


• Al inyectar un flujo de aire adicional, se incrementa a lo largo de la tubería las presiones dinámicas del sistema pudiendo ocasionar erosión en el ducto o degradación de las partículas del material. Por ende, la inyección debe ejecutarse al mínimo y así poder obtener un óptimo transporte en fase densa.

• En algunos sistemas se instalan sensores entre el ducto y las tuberías, para así inyectar el aire solo donde se requiere. Si se detecta un cambio de presión diferencial, indicando que se forma un lote de material se inyecta aire para diluir el lote y facilitar su movimiento.

Sistemas de Inyección de Aire (Fase Densa).

Tipos de Sistemas


Sistemas de Transporte por Cápsula.

• Son usados para transportar objetos sólidos.

• Contenedores cilíndricos herméticos son propulsados a través de una red de tubos por medio de aire comprimido o por medio del vacío.

• Para motivos de diseño se puede asumir cada cápsula como un lote de material a granel transportado en fase densa.

• Su principal uso es en los sectores de servicio hospitalario o público. (Correo, Bancos, Clínicas, Industria).

Figura 74. Sistemas de Transporte por Cápsula

Tubos Neumáticos


Tipos de Sistemas

Tubos Neumáticos• Son sistemas de alta presión debido a la

rapidez con la que se requiere transportar las cápsulas.

• Son accionados a succión o presión positiva por compresores.

• Usan tubos PVC, pero se unen por medio de bridas de acero galvanizado.

Sistema Punto a Punto• Este sistema usa una sola

vía, donde se pueden enviar bidireccionalmente las cápsulas de un punto a otro.

• La cápsula se desplaza a una velocidad de aproximadamente 10 m/s y puede recorrer 1300 m.

Figura 75. Tubo NeumáticoPunto a Punto


Tipos de Sistemas

Tubos NeumáticosSistemas Multipuntos

• Sistemas con alto nivel de automatización.

• Con el uso de válvulas distribuidoras, y sistemas de control se garantiza la entrega rápida y eficaz a múltiples puntos y redes complicadas.

Figura 76. Tubo Neumático Multipuntos


Tipos de Sistemas

• Sistemas accionados al vacío, se constituyen por la combinación de un conducto vertical, preferentemente cilíndrico, de superficie interna lisa y una cabina coaxial a dicho conducto que se desplaza en su interior.

• Las diferentes partes de un elevador se distribuyen prefabricadas, y se montan y se desmontan de forma fácil y rápida.

• Tiene un diseño elegante y funcional que permite integrarlo en cualquier ambiente, como un elemento práctico y decorativo más.

Sistemas de Transporte por Cápsula.Ascensores Neumáticos

Figura 77. Ascensor Neumático


Tipos de Sistemas

• Ascenso: El techo de la cabina conforma un pistón circundado por un sello deslizante y hermético que permite su desplazamiento con mínima fricción. Al generarse en la parte superior del conducto una depresión neumática, la cabina asciende.

• Descenso: Permitiendo la entrada de aire a la parte superior del conducto, y colocando la válvula en una posición tal que permita el escape del aire contenido en la parte inferior del conducto a la atmósfera, se consigue un movimiento controlado de descenso del elevador neumático. Utiliza la propia gravedad para bajar sin ningún consumo energético adicional.

Sistemas de Transporte por Cápsula.

Ascensores Neumáticos

Figura 78.Funcionamiento de un Ascensor Neumático


Parámetros de Selección y Diseño


Material a TransportarLas propiedades del material transportado influyen en la capacidad de transporte y la tasa de flujo potencial que puede conseguirse.Las principales propiedades de interés son el tamaño medio de partícula, distribución de tamaño de partícula, forma de la partícula, la partícula y la densidad a granel, la retención de aire y la permeabilidad




Condiciones de Transporte

Condiciones de

Transporte

Caída de

Presión

Sistema• Conti

nuo• Racio

nado

Material

Geometría del Ducto• Longi

tud• Diám

etro• Curv

as• Dispo

sición


Parámetros de Selección y DiseñoCriterios Experimentales y de

InvestigaciónInfluencia del Tipo de Material

Mín

ima V

elo

cid

ad

del air

e (

m/s

)

Figura 79. Comparación de los materiales con respecto a las

relaciones mínimas Velocidades de transporte del aire

Influye notablemente en:• Mínima

Velocidad del Aire de Transporte.

• Requerimientos del Aire.

• Capacidad de Transporte.



Investigación

Figura 80. Comparación de los materiales respecto a la tasa de flujo

de materiales en determinadas condiciones de transporte.

Flu

jo M

ási

co d

eM

ate

rial (T

on

/h)

Influencia del Tipo de Material

Influye notablemente en:• Mínima

Velocidad del Aire de Transporte.

• Requerimientos del Aire.

• Capacidad de Transporte.



InvestigaciónInfluencia de la Caída de Presión, y la Distancia de Transporte

Figura 81. Comparación de las características de transporte para los

materiales transportados a través de más de 50 m por una tubería de 75 mm.

Flu

jo M

ási

co d

eM

ate

rial (T

on

/h)

La Distancia de Transporte Influye notablemente en:• El Índice de

Carga de Sólidos.

• Tasa de Flujo de Material.

• Caída de Presión.



Investigación

Figura 82. Comparación de las características de transporte para

materiales transportados por más de 500 metros a través de ductos de 75 mm de

longitud

Flu

jo M

ási

co d

eM

ate

rial (T

on

/h)

Influencia de la Caída de Presión, y la Distancia de TransporteLa Distancia de Transporte Influye notablemente en:• El Índice de

Carga de Sólidos.





InvestigaciónInfluencia de la Distancia de Transporte

Figura 83. Influencia de la distancia de transporte y caída de presión en la índice de carga de sólidos con la

que un material con propiedades de muy buena retención de aire puede ser transportado

Índ

ice d

e C

arg

a d

e S

ólid

os


Carga de Sólidos.






Figura 84. Influencia de la distancia de transporte y caída de presión en la índice de carga de sólidos con la

que un material con propiedades de muy mala retención de aire puede ser transportado

Índ

ice d

e C

arg

a d

e S

ólid

os


Carga de Sólidos.






Figura 85. Influencia de la distancia de transporte y caída de presión en la tasa de flujo de materiales a través de un ducto de 75 mm de diámetro para un

material que tiene buenas propiedades de retención de aire.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)


Carga de Sólidos.






Figura 86. Influencia de la distancia de transporte y caída de presión en la tasa de flujo de materiales a través de un ducto de 75 mm de diámetro para un

material que tiene malas propiedades de retención de aire.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)


Carga de Sólidos.






Figura 87. Influencia de la caída de presión y la distancia de transporte en la tasa de flujo a través de un ducto de 75 mm de diámetro para un material que

tiene buenas propiedades de retención de aire.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)


Carga de Sólidos.






Figura 88. Influencia de la caída de presión y la distancia de transporte en la tasa de flujo a través de un ducto de 75 mm de diámetro para un material que

tiene malas propiedades de retención de aire.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)


Carga de Sólidos.





Investigación

Figura 89. Comparación de los materiales con respecto a la influencia del diámetro del ducto en la tasa de flujo de materiales para unas determinadas condiciones de

transporte.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)

Influencia de Diámetro del Ducto



InvestigaciónInfluencia de Diámetro del Ducto

Figura 90. Comparación de los materiales con respecto a la influencia del diámetro del ducto en la tasa de flujo de materiales para unas determinadas condiciones de

transporte.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

ria (

Ton

/h)


Parámetros de Selección y DiseñoCompatibilidad del Material

Si más de un material tiene que ser transportado a través de un ducto.

•El suministro de aire debe ser tal que pueda cumplir con el de mayores exigencias.

•Al transportar un material que requiera un menor suministro de aire se debe de reducir la tasa de flujo del material, a fin de mantener el índice de carga de sólidos en el rango operativo.



Combinaciones de Parámetros de Transporte

Figura 91. Combinaciones de parámetros de transporte capaces de alcanzar una velocidad de flujo de 5 Ton/ h con un material que tiene buenas

propiedades de retención de aire.

Caíd

a d

e P

resi

ón

(bar)

Curvas de Diseño



Capacidad de Transporte del Ducto

Figura 92. Potencial de ductos de 50 m de longitud para el transporte de un material con buenas

propiedades de retención de aire.

Tasa

de F

lujo

de M

ate

rial (T

on

/h)

Curvas de Diseño



Influencia de la Distancia de Transporte

Figura 93. Comparación de los materiales respecto a la influencia de la distancia de transporte sobre las solicitudes de potencia para transportar 10 Ton/h

Solicitudes de PotenciaS

olic

itu

d d

e P

ote

nci

a (

KW

)



Influencia de la Distancia de Transporte

Figura 94. Comparación de los materiales respecto a la influencia de la distancia de transporte sobre las solicitudes de potencia para transportar 20 Ton/h


olic

itu

d d

e P

ote

nci

a (

KW

)



Influencia del Diámetro del Ducto

Figura 95. Comparación de los materiales respecto a la influencia de diámetro del ducto en las solicitudes

de potencia de material transportado a 10 Ton/h más a través de 200 m.


olic

itu

d d

e P

ote

nci

a (

KW

)

A su vez influyen en paralelo:• La

capacidad de retención de aire.

• Compatibilidad de Materiales



Cartas de Recopilación

Figura 96. Cuadro resumen de las capacidades del sistema y los parámetros de diseño para materiales

que tienen una retención de aire muy buena.

Selección del Sistema



Cartas de Recopilación

Figura 97. Cuadro resumen de las capacidades del sistema y los parámetros de diseño para materiales

que tienen una retención de aire muy mala.

Selección del Sistema


Parámetros de Selección y DiseñoDiseño en Fase Diluida

Definamos algunas Ecuaciones

Velocidad Superficial

del Gas()

: Caudal Volumétrico del gas:Rugosidad del ducto: Área de Sección Transversal

Ecuación 1

Velocidad Superficial del sólido

()

: Caudal Volumétrico del sólido

Ecuación 2

Velocidad Relativa

Partículas/gas

Ecuación 3

Índice de Carga de Sólidos

: Flujo másico de sólidos: Flujo másico de gas

Ecuación 4



Definamos algunas Ecuaciones

Velocidad de Bloqueo

Transporte Vertical ()

Figura

G: Caudal de Sólidos: Velocidad de Sólidos en bloqueo:Rugosidad a velocidad de bloqueo

Ecuación

5

Variables en SI

D: Diámetro del Ducto: Velocidad terminal de una partícula

Ecuación

6

Correlación de Rizk. Variables en SI.

: Velocidad de ruptura: Tamaño de partículag: Aceleración de la gravedad local

Ecuación

7

Diseño en Fase Diluida



Gradiente de Presión-Velocidad Relativa

Figura 98. Gráfico Gradiente de Presión-Velocidad Relativa. P/ Velocidad de bloqueo

Figura 99. Gráfico Gradiente de Presión-Velocidad Relativa. P/ Velocidad de ruptura




Caída de Presión

Figura 100. Diagrama de Cuerpo Libre de

un Segmento de gas y partículas en flujo

a través de una tuberíaEcuación 8Aplicando la segunda ley de newton, la ecuación de momento queda de la siguiente manera:

Viene dada por los siguientes factores:• Aceleración del Gas• Aceleración de las partículas• Fricción entre el gas y la pared• Fricción entre las partículas y la pared• Presión estática del flujo de gas• Presión estática del flujo de solidos




Donde:• Fws: Fuerza de Roce solido-

tubería por unidad de Volumen.• Fwg: Fuerza de Roce gas-

tubería por unidad de Volumen.• L: Longitud de interés

Ecuación de Konno y Saito(Transporte

Vertical)

Ecuación 9

Ecuación de Hinkle

(Transporte Horizontal)

Ecuación 10Para determinar la fuerza de roce gas-tubería

se emplean factores de fricción estándar

Caída de Presión



Sistemas de transporte neumático.Aspectos de

mantenimientoEs recomendable realizar mantenimiento preventivo en las instalaciones de transporte neumático, permitiendo minimizar desajustes que posteriormente derivan en acciones correctivas de mayor envergadura y por tanto con un costo económico y operativo mayor. Este tipo de actuaciones de forma genérica requieren un conocimiento elevado de los equipos y de la instalación con lo que es recomendable que las realice personal técnico debidamente formado y calificado para ello.Figura 101. Encargado en mantenimiento

de sistemas neumáticos de transporte

Aspectos de mantenimientoLista de control para el

mantenimiento:TuberíaControlar la salida de aire de las juntas (se muestra como polvo que sale de los tubos presurizados). Con frecuencia examinar el desgaste de las curvaturas, especialmente cuando se manejan granos abrasivos tales como arroz palay (con cascarilla). Controlar el desgaste de las válvulas de desviación y la suavidad de los cambios.



Figura 102. Tuberías de sistemas de transporte neumático.

Ventiladores: Asegurar que la entrada de aire no puede ser obstaculizada. Controlar la temperatura de la cubierta. Si el ventilador está funcionando en un ambiente polvoriento un filtro debe ser instalado en la entrada de aire. Este filtro debe ser limpiado o cambiado periódicamente, por si llega a ser ahogado por el polvo . Monitorear los cambios de caída de presión y de flujo volumétrico en el extremo de la tubería. Controlar el propulsor del ventilador, ruidos o vibraciones extrañas indican desbalances o cojinetes defectuosos.


Sistemas de transporte neumático.Aspectos de

mantenimiento

Figura 103. Ventiladores de sistemas de transporte neumático.



Válvula rotatoria:Mantener controlado el regulador de velocidad rotacional. Asegurarse de que el escape de aire del lado presurizado que regresa a la tolva no sea excesivo, dificultando la alimentación del grano. Un escape de aire excesivo significa que es necesario cambiar los empaques en los extremos, trabajo que corresponde al agente del fabricante.

Aspectos de mantenimiento

Figura 104. Válvulas rotatorias de sistemas de transporte neumático.



Descarga: Controlar el comportamiento del ciclón y el desgaste en la entrada. Limpiar el filtro de polvo.


Figura 105. Ciclones de sistemas de transporte neumático.



Aspectos de mantenimientoEstructura:

Asegurarse que todas las partes atornilladas estén sujetas con seguridad al edificio

Figura 106. Estructuras metálicas en sistemas de transporte neumático.

Aspectos de mantenimientoCompresor de tornillo:

1) Descarga de la condensaciónLa condensación presente en el aceite degrada notablemente, ya sea la seguridad de funcionamiento, que la vida útil del compresor de tornillo y de los órganos que tiene conectados.



1) 2) 3) 4)




2) Nivel del aceiteEl nivel exacto de aceite en el respectivo depósito separador de aceite es un factor importantísimo para la fiabilidad de la instalación. ESPERAR 5 MINUTOS ANTES DE COMPROBAR EL NIVEL DE ACEITE

MAX

MINFigura 107. Nivel máximo y mínimo de aceite en un depósito de aceite

de un compresor de tornillo.



3) Llenado de aceiteComprobar el nivel de aceite según las indicaciones presentadas en la tabla de intervalos de mantenimiento. Si fuera necesario, rellenar siguiendo las operaciones que se presentan a continuación.


1)2) 3)




4) Cambio de aceiteReemplazar el aceite sólo con la máquina detenida y los circuitos del compresor de tornillo completamente despresurizados. El compresor debe estar en funcionamiento desde al menos 30 minutos.

Tabla. Aceites recomendados para los compresores de tornillo

1) 2)

3) 4)



Este compresor se entrega con aceite SCARLATTI 46.Las características esenciales de este aceite son:• Elevada resistencia al envejecimiento• Reducida formación de espuma• Alta capacidad de dispersión• Elevada protección contra la corrosión• Baja emulsionabilidad

Tabla 1. Modelos de compresores de tornillo marca ULISSE 1, y cantidad de aceite recomendada en cada uno


5) Filtro de aceiteEl filtro de aceite está montado antes del compresor de tornillo. Se debe cambiar por primera vez después de 500 horas y luego cada 2000 horas de funcionamiento.


1) 2)



6) Filtro de aspiraciónReemplazar el cartucho del filtro de aspiración de aire cada 1000 horas de funcionamiento, respetando las indicaciones correspondientes. En ambientes muy polvorientos el cartucho se deberá cambiar o limpiar con mayor frecuencia.



1) 2) 3)



Compresor de tornillo:7) Sustitución del cartucho de separación Aire-Aceite

Sustituir este cartucho después de 4000 horas de funcionamiento o cada 18 meses al máximo, así como también si se detecta una diferencia de presión superior a 1,5 bar (21.7 PSI) entre el manómetro de presión del separador de aceite y la línea.1) 2) 3)




8) Radiador Aire-AceitePara asegurar un funcionamiento correcto del compresor de tornillo hay que limpiar regularmente el radiador aire/aceite. Los depósitos de suciedad en las aletas del radiador disminuyen la disipación del calor y, por lo tanto, se deben eliminar. Para la limpieza se usará aire comprimido, un chorro de vapor o una solución solvente.


Figura 108. Radiador Aceite- Aire de un compresor de tornillo



Compresor de tornillo:


9) Sustitución de correas trapezoidalesLas correas trapezoidales transmiten el movimiento del motor eléctrico al grupo tornillo. La transmisión ha sido calculada para asegurar un funcionamiento duradero, silencioso y carente de vibraciones. Cada 1000 horas, controlar el estado de las correas y, eventualmente, sustituirlas.

1) 2)



Recomendaciones para tener un bajo mantenimiento:

El transporte neumático de baja presión se basa en mantener una baja velocidad del aire que transporta las partículas mediante el uso de caudales de aire bajos y grandes diámetros de tubería, esto trae como ventajas principales:La menor velocidad del aire en las tuberías produce un menor desgaste, consiguiendo así una mayor duración de las mismas y reduciendo sus costos de mantenimiento.Al poder utilizar ventiladores de baja presión, el sistema es más simple, eliminando complicados sistemas de soplado que exigen mayores y más costosos mantenimientos.Al necesitar menor presión para el mismo transporte, la instalación es más segura y necesita de menos sistemas de vigilancia, disminuyendo su costo.



Sistemas de transporte neumático.Fallas más comunes

Sistemas de transporte neumático diseñados para operar a altas velocidades (flujo homogéneo) están sujetos a un alto consumo de energía, posible degradación y/o segregación del material, y desgaste excesivo de cañerías y codos, lo cual se puede traducir en una operación costosa y poco rentable. Por otro lado, sistemas diseñados para operar a velocidades demasiado bajas o elevados flujos de sólidos pueden sufrir la depositación de partículas sobre el fondo de la cañería, flujo errático de material, e incluso llegar a tapar o embancar la cañería, lo cual detiene completamente el sistema.

Figura 109. Material transportado en tuberías de sistemas de transporte neumático.



Desgaste por fricción:Es importante entender que cada sistema tiene que batallar constantemente con las fricciones, las cuales no están repartidas uniformemente en toda la línea de transporte. Los codos, por ejemplo, tienen una fricción mucho mayor en el trasporte neumático, pudiendo fácilmente representar más del 50% de la resistencia total. Las partes rectas representan, en efecto, un nivel de fricción muy inferior al de los codos.

Fallas más comunes

Figura 110. Tuberías de sistemas de transporte neumático.



Desgaste abrasivo:El desgaste abrasivo es causado por el deslizamiento de las partículas contra las superficies. Desgaste abrasivo puede ser un problema con tolvas, canaletas y ciclones, pero en sistemas de transporte neumático desgaste erosivo puede ser un orden de magnitud más grave

Figura 111 . Tubo curvado resistente a la abrasión

Fallas más comunes



Desgaste erosivo:Si la dureza de las partículas a transportar es mayor que la de los componentes del sistema, tales como alimentadores y curvas de tuberías, entonces desgaste erosivo se producirá en todas las superficies contra la cual se da el impacto de las partículas. La erosión es el desgaste causado por el impacto de las partículas contra las superficies

Fallas más comunes

Figura 112. Desgaste erosivo.



Se ha encontrado que los codos son los dispositivos de transporte neumático más propensos a sufrir desgaste. Esto debido a que son ellos los que presentan mayor cambio de dirección al impacto de las partículas. Sin embargo, se han realizado estudios en los que se proponen nuevos diseños de codos e instrumentos que otorguen un cambio de dirección en la línea de transporte, pero que presenten una mayor resistencia al desgaste.

Figura 113 . Fotografía de un codo de acero al carbón fallado por transporte de pellets y trozo de mineral en caliente.

Fallas más comunes



Figura 114. Dispositivos empleados para cambiar la dirección en líneas de transporte neumático (las flechas

externas indican los puntos de fallo esperados)

T ciega Codo ciego

Fallas más comunes



Otras fuentes de fricción que también deben ser consideradas son las uniones de los tubos, las válvulas divergentes, los cambios de nivel, etc. El tamaño de las partículas, su densidad y la cohesión del producto transportado constituyen otras a añadir al coeficiente de fricción, entre los impedimentos para un proceso adecuado.Estas fuerzas de fricción variables y desequilibradoras, si no están compensadas convenientemente, pueden causar unas condiciones de presión y velocidad inestables e indeseables, resultando un sistema de transporte ineficaz con resultado global deficiente.

Fallas más comunes

Figura 115. Diferentes materiales a ser transportados neumáticamente.


Sistemas de transporte neumático.Fallas más comunes

Muchos materiales atraen y retienen la humedad. Esto puede llevar a una reducción de la calidad del producto y a dificultar su transporte. Cuando estos productos son almacenados en silos o tanques o transportados en sistemas de transporte neumático, la humedad que está en el ambiente provocará que se peguen entre si o en las paredes de los silos causando bloqueos en las líneas de transporte. El resultado de estos problemas se traduce en costos de producción más elevados y pérdida de la calidad del producto.

Figura 116. Material expulsado de un sistema neumático



Las válvulas giratorias son probablemente el dispositivo más comúnmente utilizado para las tuberías de alimentación, particularmente en sistemas de baja presión de transporte. El mecanismo de alimentación, sin embargo, da lugar a un número de problemas, como fugas de aire. La fuga de aire a través de una válvula rotativa depende principalmente de la holgura del rotor y el caída de presión a través de la válvula. Las fugas de aire también depende del material que se alimenta. Las fugas de aire también aumentará con el aumento de tamaño de la válvula rotativa.

Fallas más comunes

Figura 117. Válvulas rotativas de sistemas de transporte neumático.



Fallas, causas y soluciones en un

Compresor de tornillo


Sistemas de transporte neumático.¿Cómo evitar las

fallas?Ahorrador de airePara contrarrestar efectivamente todos los factores de fricción normalmente inherentes en un sistema de transporte neumático, existe la tecnología del ahorrador de aire, que controla y compensa con exactitud la presión del sistema de trasporte neumático.

Figura 118. Ahorrador de aire, diseño exclusivo de Dynamic Air



Ventajas de la tecnología del ahorrador de aireBajo consumo de energíaMejora de la fiabilidad del sistemaAdecuación para el transporte de productos muy frágilesAptitud para transportar productos muy abrasivosFacultad para transportar productos difíciles o cohesivosCapacidad para transportar productos pesadosFacilidad para arrancar y parar el proceso de transporte con la tubería llenaReducidas “cargas dinámicas” en codos por el control de la velocidad de transporteMenor tratamiento en polvosÍnfima degradación del producto

¿Cómo evitar las

fallas?Figura 119. Ahorrador de aire, diseño exclusivo de

Dynamic Air



La abrasión en la superficie interna del tubo es insignificante en los trayectos rectos. Aumentan si las secciones están desalineadas o tienen irregularidades en la cara interna. Es severa en las curvaturas, especialmente en las curvaturas cerradas. El desgaste puede reducirse manteniendo los trayectos de tubería bien sostenidas, libres de abolladuras y con juntas lisas (mediante la ampliación del radio de las curvaturas) y utilizando la velocidad de aire más baja que permita el movimiento del grano. Los sistemas de fase densa experimentan menor abrasión que los sistemas de fase ligera.

¿Cómo evitar las

fallas?

Figura 120. Tuberías rectas de un sistema de transporte

neumático



Reforzamiento de codosTal reforzamiento, provee una gruesa capa protectora en el reverso del codo, resistente al desgaste. De hecho, en situaciones con alto grado de desgaste, el empleo de una T con uno de sus extremos bloqueados como si fuera un codo cerrado es recomendado. El material erosiona contra sí mismo produciendo una porción aprisionada de polvo en el extremo cerrado de !a T

Figura 121. Codo reforzado Figura 122. Codo con refuerzo

¿Cómo evitar las

fallas?



Si los tubos llegaran a desgastarse la pequeñas áreas de metal desgastado pueden reconstruirse con soldaduras duras. Los pequeños agujeros en los tubos pueden ser parchados con placas, después de quitar los tubos y ser llevados al taller. Muchos objetos desgastados deben ser simplemente reemplazados.

¿Cómo evitar las

fallas?

Figura 123. Tuberías de un sistema de transporte neumático



¿Cómo evitar las fallas?Los sistemas de deshumidificación son

simples y efectivos para combatir los problemas de humedad. Se utilizan para prevenir condensación y otros problemas como la formación de grumos y que los productos se vuelvan pegajosos entre sí. Los beneficios al instalar nuestros sistemas son costos de producción más reducidos, tiempos de parada más cortos y una mayor calidad del producto. Otra alternativa para evitar este problema es mantener la tubería libre de material cuando no se este en funcionamiento, pues la absorción de humedad en periodos largos de tiempo tienden a formar la aglomeración del material.

Figura 124. Deshumidificador 50 - 150 m³/h | DP 604-615



El polvo creado por descargas abiertas de los sistemas de fase ligera son una amenaza para la salud y un riesgo de fuego y explosión. Los responsables deben estar provistos de mascaras de filtro y obligados a usarla. Todas las fuentes posibles de ignición deben eliminarse. Esto incluye fósforos y cigarrillos, soldadura, botas con clavos en las suelas, chispas de fricción de acero golpeando acero y la electricidad estática. Todas las plantas y tuberías deben estar apropiadamente conectadas a tierra. Un tubo flexible de descarga debe sostenerse con cuidado sobre la superficie del montón de grano a medida que la pila de grano crece.

¿Cómo evitar las

fallas?Figura 125. Trabajador con máscara de filtro

Figura 126. Prohibición de fósforos

Figura 127. Prohibición de cigarrillos



Una condición importante para que el flujo del material no sea interrumpido reside en que se mantenga saturada la carga con aire en todo el sector de movimiento. Para asegurar un movimiento de este tipo basta variar el peso volumétrico del material en un 15-35% saturándolo con aire, y el rozamiento de las partículas (o el acumulamiento de las partículas) la una sobre la otra se substituye por el rozamiento de las partículas sobre el aire. La posibilidad de transportar cargas saturadas con aire permite construir instalaciones herméticas muy sencillas y baratas sin partes y elevado flujo de material.

¿Cómo evitar las

fallas?

Figura 128. Material circulando por la tubería de un sistema de transporte neumático



Para trabajar con materiales adherentes, con tendencia a pegarse dentro de las células del rotor, se usa una forma especial de alimentadores rotativos, provista de unos chorros de aire que despegan el material por sucesivos impulsos.

Figura 129. Principio de una válvula rotativa o esclusa celular

¿Cómo evitar las

fallas?



Depósitos para almacenado, tales como tolvas, silos y carboneras van provistos de diversos mecanismos de cierre y descarga (puertas corredizas o con charnelas, válvulas rotativas, etc) para el control de la salida de los materiales almacenados en ellos. Con dispositivos especiales se puede controlar cuantitativamente la tasa de descarga de modo que se entreguen las cantidades precisas muy exactamente, con el fin de asegurar que no sea sobrecargado en transportador, que su función sea menos eficiente o que pueda, incluso, averiarse.

¿Cómo evitar las

fallas?

Figura 130. Charnela

Figura 131. Válvula rotatoria



La experiencia práctica nos enseña que una gran porción de los fallos que se producen con los sistemas de transporte continuo se pueden atribuir a las deficiencias en los alimentadores que se proyectaron para trabajar conjuntamente con ellos. Sobre estos aparatos y su correcta instalación siempre habrá que centrar la debida atención. La adecuada elección del equipo que deberá tratar con un material especificado se facilita por medio de la tabla que se muestra a continuación:

Figura 132. Alimentador de placa con cadenas

Figura 133. Alimentador vibratorio

Figura 134. Cinta alimentadora

¿Cómo evitar las fallas?


Sistemas de transporte neumático.Mate

rial

Alimenta-dor

articulado

Cinta alimenta-dora

Alimentador de flujo

continuo

Alimenta-dor de

rosca

Alimenta-dor

vibratorio

Alimenta-dor de

válvula

rotatoria

Mesa alimentado

-ra

Alimenta-dor de

cadena

Cenizas

(secas)

x x x x x

Cenizas

(húmedas)

x x

yeso x x x

Carbón

(normal)

x x x x x x

Carbón

(abrasivo)

x x x x

Arena

(seca)

x x x

Tabla 2. Materiales a granel y alimentadores apropiados.

sistemas de transporte neumático

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