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Nov 26, 2023

Consideraciones al diseñar un sistema de transferencia neumática

21 de noviembre de 2017 En 2014, Google anunció por primera vez que su aplicación Google Maps superó los mil millones de usuarios mensuales. A juzgar por este hecho, es fácil ver que un gran número de personas cree que conseguir

21 de noviembre de 2017

En 2014, Google anunció por primera vez que su aplicación Google Maps superó los mil millones de usuarios mensuales. A juzgar por este hecho, es fácil ver que un gran número de personas cree que llegar del punto A al punto B a menudo requiere dirección y planificación. Este mismo proceso de pensamiento también se aplica a los fabricantes de materiales secos a granel al enviar esos materiales del punto A al punto B dentro de su planta. Esta guía se puede proporcionar a lo largo de esos caminos sin una molesta interrupción de "recalcular la ruta" que le indica que "tome el siguiente cambio de sentido disponible". Para hacer esto, los profesionales examinan una serie de factores para determinar qué tipo de sistema de transporte servirá mejor para guiar los materiales a lo largo del camino.

Información general requeridaAl igual que cuando planificas un viaje en coche, para empezar a saber cuál es el mejor camino a seguir, debes responder algunas preguntas:

1) ¿Hasta dónde tengo que llegar? (distancia)

2) ¿Cuánto tiempo lleva/qué tan rápido debo llegar? (tasa)

3) ¿Cuántas personas van? (parámetros de volumen/densidad)

Al diseñar un nuevo sistema de transporte de materiales, estos factores son igualmente importantes y la forma en que se responden depende del tamaño y tipo de sistema que se necesita diseñar para el transporte. Si vas solo a un parque, puedes caminar. Si el mismo parque está a dos millas de distancia, es posible que desees tomar una bicicleta. ¿Llevar a los niños a un partido de béisbol al otro lado de la ciudad? Entonces cargar la minivan es una mejor opción. ¿Necesita hacer un viaje a través del país desde Nueva York a Los Ángeles para una reunión mañana? Entonces un avión probablemente sea una mejor opción.

En términos de transporte, la distancia es la primera consideración. Es importante recordar que al calcular la distancia, lo que debe recordar es la distancia total. Esto incluye la distancia horizontal, la distancia vertical y el número de curvas, codos o cambios de dirección. Si necesita llevar material de una mezcladora a un silo de carga de camión que está a 100 pies de distancia, también es importante recordar que el silo tiene 60 pies de altura cuando llegue allí. Además, debido a la construcción de soportes para tuberías y otros equipos existentes en el camino, es posible que sea necesario enrutar su tubería a distancias de 140 pies y tomar tres codos para llegar allí en lugar de la distancia óptima en línea recta de 100 pies. Al igual que cuando viajas, si bien el tiempo de vuelo de Nueva York a Los Ángeles puede ser solo de cinco horas sin escalas, planificar tu día puede ser completamente diferente si tomas en cuenta el estacionamiento, las filas de seguridad y una conexión con una escala en Ciudad de Kansas.

La tasa también debe definirse detalladamente. En términos de nuestros escenarios de viaje, si está en St. Louis el miércoles y necesita llegar a Orlando antes del viernes, es posible que tenga tiempo suficiente para conducir hasta allí y ver los lugares de interés a lo largo del camino. Sin embargo, si tiene una reunión en la oficina a las 8 a.m. el viernes por la mañana, es posible que deba tomar un vuelo el viernes por la tarde para asistir. Del mismo modo, algunas plantas pueden producir 24.000 libras de material al día. Pero si ese material se produce en 24 horas (1000 lb/hr) o en 8 horas (3000 lb/hr) hace una gran diferencia en la velocidad requerida para el diseño adecuado del sistema. En otro ejemplo, una planta puede usar 100 lb de material en una mezcla que hace una vez por hora, pero ¿es necesario alimentar ese material en una hora (tasa de 100 lb/hr) o en un minuto (tasa de 6000 lb/hr)? ?

Finalmente, el transporte en sí puede ser importante en función de cuántas personas vayan. Una pareja puede disfrutar fácilmente de un viaje por carretera en un convertible de dos asientos, pero si lleva a dos niños y a la tía Edna desde Chicago a Wally World, es posible que necesite una camioneta nueva y deportiva. En términos de un sistema de transporte, el tamaño de un transportador para mover 3000 lb/hr, más de 100 pies, de 100 lb/pie cúbico de cemento puede ser muy diferente al tamaño de un transportador que mueve 3000 lb/hr, más de 100 pies, de sílice de humo de 6 lb/pie cúbico. Esta es otra forma de decir que puedes transportar muchos más kilos de ladrillos que de plumas en la misma carretilla.

Transporte por gravedad versus transporte mecánico versus transporte neumático Si necesita mover material de un proceso a otro, la gravedad es una buena forma de hacerlo. Lo mejor de la gravedad es: 1) es gratis; 2) Siempre funciona (o al menos, si deja de funcionar, probablemente tendrá problemas más urgentes que su sistema de manejo de materiales).

La parte problemática de la gravedad es que no siempre es práctica. Cuestiones como las limitaciones en la altura de los techos, los costos de las grandes estructuras y plataformas de acceso, y el acceso a las materias primas, pueden hacer que los mejores diagramas de proceso sean imposibles de implementar únicamente con flujo por gravedad. Cuando esto sucede, probablemente necesites aplanar la pila y colocarla en una cinta transportadora. ¿Pero qué método de transporte debería elegir? El transporte de materiales secos a granel se puede dividir en dos categorías: mecánico y neumático.

El transporte mecánico tiene ventajas en los siguientes escenarios, dada la información general ya comentada:

La razón de la mayoría de estos parámetros limitantes no es el diseño o la capacidad de ingeniería, sino más bien la eficiencia y los costos. En otras palabras, no se trata de lo que es posible hacer, sino de lo que es práctico desde el punto de vista de la eficiencia.

Los sistemas que son extremadamente cortos o de bajo costo generalmente no son rentables porque el costo fijo de comprar un filtro y un soplador versus el costo variable de la distancia de la tubería, hace que los sistemas neumáticos con filtros de chorro de pulso, sopladores de desplazamiento positivo y rotativos válvulas ineficientes en comparación con un simple transportador de tornillo o un elevador de cangilones. (Nota de la industria: esto no se aplica necesariamente a los sistemas de secuenciación por vacío de pequeñas empresas vendidos por algunos fabricantes).

Los sistemas que son muy largos o de alta velocidad generalmente no son rentables de operar debido al consumo de energía relativamente alto requerido para operar los dispositivos de generación de aire (sopladores o compresores de desplazamiento positivo) en comparación con los requisitos de potencia de una cinta transportadora que transporta (por ejemplo ) 100 tn/h de carbón a más de 2000 pies. Si bien un sistema neumático a menudo puede ser más limpio, más autónomo y requerir menos mantenimiento, los grandes costos de funcionamiento de un soplador de aproximadamente 500 hp que pueden ser necesarios para hacer una planta tan grande que el sistema funcione, tiende a hacer que los costos operativos sean poco prácticos.

Sin embargo, entre estos parámetros altos y bajos, los sistemas neumáticos tienen un "punto óptimo". Suelen tener un coste competitivo para estas tarifas y distancias y ofrecen una serie de ventajas en términos de flexibilidad, limpieza y bajo mantenimiento. Esto es especialmente cierto en el enrutamiento. Muchos tipos mecánicos de transportadores, como correas, cangilones, transportadores vibratorios y transportadores de tornillo rígido, no ofrecen un cambio de dirección. En el mejor de los casos, pueden funcionar en pendiente o en declive, pero girar requiere un cambio a otro transportador o dispositivo. Otros dispositivos mecánicos pueden ofrecer cierto alivio, como tornillos flexibles, elevadores de cangilones tipo Z y transportadores de arrastre aeromecánicos o tubulares. Estos dispositivos pueden ofrecer uno o dos cambios de dirección, pero ese suele ser el máximo. Los sistemas neumáticos pueden cambiar de dirección con sólo añadir un codo, a los que un solo sistema puede tener hasta 12 vueltas, siempre y cuando se tengan en cuenta en el diseño de dimensionamiento original.

Transporte a presión versus transporte al vacío Al transportar materiales secos a granel neumáticamente, el diseñador del sistema también debe decidir si el sistema será un sistema de presión o un sistema de vacío. Hay razones válidas para hacer cada uno. Los sistemas de presión suelen ser más eficientes y ofrecen límites de presión absoluta más altos posibles que los sistemas de vacío en un tamaño de línea determinado con un tipo determinado de dispositivo de movimiento de aire. Otra forma de pensar en esto es que su automóvil a menudo puede conducir mejor hacia adelante que hacia atrás. Sigue siendo el mismo automóvil de cualquier manera, pero los parámetros de diseño de cómo operarlo le permiten operar de manera más eficiente en un modo que en otro. Dicho esto, a menudo hay ocasiones en las que es necesario ir por el otro lado por diferentes motivos.

El soplador de desplazamiento positivo es el “motor” de la mayoría de los sistemas neumáticos de fase diluida. Estas unidades pueden funcionar en modo de presión positiva o presión negativa. Sin embargo, debido a razones de deslizamiento y enrarecimiento del aire, el mismo tamaño de soplador puede generar +14 psig, pero solo -7 psig (aproximadamente -14 pulgadas Hg). Dado que la presión es "fuerza" o "trabajo" en un tamaño de línea, un sistema de presión puede hacer más en una línea determinada que un sistema de vacío.

Sin embargo, los sistemas de vacío todavía tienen un lugar y, a menudo, pueden presentar ventajas sobre los sistemas de presión en diferentes situaciones. Un breve resumen de ellos se encuentra a continuación. Como todo diseño, es importante saber que se trata de generalizaciones que son ciertas en la mayoría de los casos, pero que tienen excepciones. Algunas de esas variables son:

Inquietud

Presión

Vacío

Mejor para múltiples puntos

en el destino

en la entrada

Se necesita esclusa de aire

en la entrada

en el destino

Se requiere más altura

en la entrada

en el destino

Materiales sensibles al calor

Puede requerir refrigeración por aire

Sin efecto

Materiales tóxicos/peligrosos

Mayor amenaza de exposición

Más contenido

Además, hay algunos dispositivos de almacenamiento de material que no pueden presurizarse, como los vagones de fondo de tolva, o que pueden requerir consideraciones de diseño adicionales debido a problemas de fugas de aire, como el material en polvo que se descarga de un supersaco revestido. Las circunstancias de estos dispositivos a menudo hacen que un sistema de vacío sea más atractivo que un sistema de presión. Estos desafíos tienen opciones de diseño que pueden implementarse para permitir que un sistema de presión siga funcionando si es necesario, pero pueden conllevar costos o restricciones adicionales.

Transporte en fase diluida o transporte en fase densa Una tercera consideración importante en el transporte neumático es la elección de diseñar para un sistema de fase diluida o un sistema de fase densa. El transporte neumático consiste en mover materiales secos a granel con aire. Puedes mover muchas cosas con la velocidad y la potencia del aire. Un tornado es prueba de ello. La pregunta es ¿qué tipo de forma tiene el material que se movió una vez finalizado el transporte?

El transporte en fase diluida consiste en suspender materiales en una corriente de aire y moverlos del punto A al punto B con relativa rapidez. Debido a que hay menos fricción del producto con la tubería y se desea que el producto quede suspendido en la corriente de aire, las velocidades son altas y las presiones necesarias para contrarrestar la fricción son bajas. Los sistemas de fase densa mueven el producto relativamente lentamente y lo deslizan a través de la tubería, a menudo en forma de trozos u ondas. Esto requiere velocidades más bajas y presiones más altas.

Las estimaciones de la industria muestran que la mayoría de los sistemas de transporte neumático son de fase diluida en lugar de fase densa (80 % frente a 20 %) porque son más rentables de comprar y operar. La mayoría utiliza sopladores de desplazamiento positivo en lugar de compresores para generar el flujo de aire. La mayoría de los sistemas de fase diluida también utilizan válvulas rotativas para controlar las proporciones de material a aire en lugar de recipientes a presión. La diferencia de precios de estos artículos suele ser significativa. Sin embargo, los sistemas de fase diluida pueden ser menos deseables en una de dos situaciones: cuando los materiales son friables (quebradizos; degradables en tamaño de partículas) o cuando son altamente abrasivos.

Debido a que los sistemas de fase diluida operan a altas velocidades y transportan material rápidamente, los productos friables pueden tender a dañarse más fácilmente durante su transporte. Si está fabricando un producto en forma de bolita, escama o forma y desea que el producto mantenga esta forma, golpearlo contra la tubería (especialmente los codos en una curva) puede ser problemático. Mover estos productos más lentamente deslizándolos a lo largo de la tubería reduce en gran medida la posibilidad de sufrir daños. Las formas extruidas, como alimentos para mascotas y cereales para el desayuno, mantienen las formas deseadas para el embalaje y no terminan con menos producto en forma de polvo en el fondo de la bolsa.

Además, las bajas velocidades del transporte en fase densa también ofrecen ventajas a los materiales abrasivos. El transporte de arena en fase diluida, por ejemplo, consiste esencialmente en limpiar con chorro de arena el interior de su equipo desde adentro hacia afuera. Si bien es posible realizar el transporte en fase diluida de materiales como cemento y sílice, el equipo tenderá a durar mucho más y será menos susceptible al desgaste por impacto cuando se transporte más lentamente en modo de fase densa.

Pensamientos finales Diseñar un sistema de transporte puede ser una tarea llena de matices. Los factores que influyen en el diseño incluyen velocidad, distancia, volumen, tipos de equipos o procesos que alimentan el sistema, o que se descarga y las propiedades deseables de los materiales que se transportan. Cuanta más información se recopile sobre estos factores, se podrá hacer una recomendación más completa y precisa en el diseño del sistema. Tener una buena idea de hacia dónde se dirige y cómo y cuándo quiere llegar allí puede ayudarle a trazar más fácilmente el camino hacia un sistema exitoso.

Larry Eagan es gerente de ventas regional de Mangum Systems. Para obtener más información, envíe un correo electrónico a [email protected], llame al 800-748-7000 o visite www.magnumsystems.com.

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