Transporte neumático
La tormenta de arena en el desierto o el tornado que cubre los tejados de las casas son procesos naturales del transporte neumático. Técnicamente, sin embargo, se utiliza en una gran variedad de aplicaciones. El transporte neumático tiene lugar en modo de succión o de presión. Las operaciones básicas de un sistema de succión o presión son idénticas:
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Inyección del material a granel en la línea de transporte
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Transporte a través de la línea de transporte debido a una diferencia de presión negativa
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Separación del material a granel del gas de transporte en el punto de recepción (las excepciones son, por ejemplo, la alimentación directa de reactores o quemadores en el caso del transporte a presión, como la combustión de carbón en centrales eléctricas o en la industria cementera).
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Generación de presión (sobrepresión en el caso del transporte a presión, presión negativa en el caso del transporte por succión).
Ilustración: Planta de presión (izquierda) / planta de succión (derecha) con: A - silo de almacenamiento, B - filtro, C - esclusa, D - silo de recepción, E - generador de sobrepresión, F - generador de vacío, G - desviadores de la línea de transporte.
El material a granel se introduce en la línea de transporte en modo presurizado mediante una válvula rotativa, un recipiente a presión, una bomba helicoidal, un inyector (transportador de boquillas), sistemas de aletas o, en caso de transporte exclusivamente vertical, mediante un elevador aéreo. En el punto de recepción, el material a granel se separa del gas de transporte para su posterior procesamiento. Para ello se utilizan ciclones y filtros. En el caso de la alimentación por quemador, por ejemplo, no hay separación de las 2 fases. La mezcla de combustible y aire se alimenta directamente a la lanza del quemador. El gas de transporte también sirve como aire de combustión.
La generación de aire comprimido depende directamente del sistema de transporte. Mientras que los sistemas de recipientes a presión están equipados con compresores, las soplantes (hasta 1,0 bar(g)) y los compresores (hasta 2,0 bar(g)) suministran bombas de tornillo y válvulas rotativas. Los amortiguadores e inyectores se combinan casi exclusivamente con soplantes. Son posibles excepciones a las combinaciones anteriores.
La elección o preferencia de un sistema de transporte neumático frente a uno mecánico depende de muchos criterios. La decisión a favor del transporte neumático suele tomarse cuando el trayecto de transporte es muy largo o la distancia entre los puntos de partida y de llegada se caracteriza por desviaciones y diferencias de altura.
Si tiene problemas con su transporte neumático o está planificando un nuevo sistema de transporte y necesita ayuda, póngase en contacto con nosotros.
Elementos de alimentación del transporte neumático
Un sistema de transporte neumático suele constar de los siguientes componentes de sistema:
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Generador de aire comprimido (ventilador, soplante, compresor, estación de aire comprimido)
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Conducto de aire entre el generador de presión y el dispositivo de alimentación
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Unidad de entrada
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Línea de suministro
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Punto de recepción (silo, quemador, reactor)
La mayoría de los problemas técnicos se producen en la unidad de inyección o a través de ella. La generación de aire comprimido rara vez sufre problemas, pero a menudo está mal dimensionada o energéticamente muy desfavorable. El conducto de aire es insignificante. Las pérdidas de presión debidas a demasiadas desviaciones no suelen ser relevantes en la línea de aire. La línea de suministro suele necesitar optimización. Los recorridos inclinados de la línea de transporte, los codos de tubería incorrectos o mal colocados provocan pérdidas de presión adicionales innecesarias o incluso son la causa de bloqueos del sistema.
El material a granel se introduce en la tubería de transporte presurizada a través del denominado dispositivo de alimentación. Éste debe seleccionarse en función de las condiciones de la planta, el material a granel, el capex y el opex. Cada dispositivo de alimentación tiene su propia razón de ser.
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Transportador inyector
El transportador de inyectores funciona según el principio de la bomba de chorro de agua. Aspira el material a granel que cae verticalmente desde arriba en la zona de entrada y lo transporta a la tobera abajo. Allí, el propulsor se expande. Esto convierte la energía cinética de nuevo en presión. Las ventajas del inyector son el poco espacio que ocupa,
la ausencia de componentes que giren en el flujo de material a granel y la autorregulación de la capacidad de transporte. Debido a la ausencia de componentes, se pueden transportar materiales a granel a temperaturas de hasta 900 °C.
La principal desventaja es el elevado consumo de energía. Los transportadores de inyector sólo convierten una pequeña cantidad de energía (< 25 %) en presión de transporte. La mayor parte de la energía se pierde en la aceleración del material a granel, por lo que respecta a la aceleración del gas. Debido al principio de funcionamiento, la capacidad de transporte se limita a 5 - 10 t/h a distancias de transporte máximas de 200 m.
Los principales problemas de los transportadores de tobera son
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la línea de suministro,
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Problemas de rendimiento debidos a un posicionamiento incorrecto de la boquilla en relación con el tubo de recogida,
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la boquilla de chorro,
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obstrucción del conducto de impulsión.
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Recipiente a presión/recipiente transmisor
El sistema de recipiente a presión es también un dispositivo de alimentación con la tarea de introducir material a granel en la línea de transporte presurizada. El proceso de inyección tiene lugar en típicamente 4 pasos:
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llenado del recipiente a presión
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presurización del recipiente a presión
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transporte / envío del material a granel
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vaciado de la línea / purga del recipiente
El procedimiento ya muestra la desventaja del sistema de recipiente a presión. El material a granel no se transporta de forma continua. Durante los pasos 1, 2 y 4 no hay transporte de material a granel.
Esto puede evitarse utilizando un diseño de recipiente a presión de doble piso. En este caso, se colocan dos recipientes a presión uno encima del otro. El recipiente superior pasa por los 4 ciclos mencionados anteriormente, mientras que el recipiente inferior funciona de forma continua y se alimenta a través del recipiente superior.
Otras desventajas de un sistema de recipiente a presión son la gran altura de construcción para capacidades de transporte de medianas a grandes (> 50 m³/h), el esfuerzo técnico de control (regulación de varias trampillas, sensores de presión y nivel), las inspecciones recurrentes según la DGRL, así como unidades adicionales como secadores y enfriadores de aire comprimido, ya que el punto de rocío a presión se queda por debajo debido a las altas presiones de transporte (3 - 20 bar(g)) y el condensado se precipita del aire de transporte.
Las ventajas son que con el recipiente a presión se pueden alcanzar las presiones de transporte más elevadas. Esto significa que las distancias de transporte más largas pueden superarse con sistemas de recipiente a presión. Debido al alto nivel de presión, se pueden alcanzar las velocidades más bajas del gas de transporte, lo que es más cuidadoso con el producto y reduce el desgaste de las líneas de transporte.
Los problemas típicos de los sistemas de recipientes a presión son
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la línea de suministro,
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Problemas de rendimiento debidos a un diseño y una ingeniería de procesos incorrectos del sistema de recipientes a presión,
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obstrucción de la línea de suministro,
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consumo elevado de aire comprimido,
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"martilleo" de la línea de suministro,
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mayor desgaste.
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Bombas de tornillo
La bomba de tornillo es un dispositivo de inyección utilizado principalmente en la industria de los minerales. Alonzo G. Kinyon, de Wisconsin, inventó el principio de la bomba de tornillo, la bomba Fuller-Kinyon, en 1918, que fue patentada en 1925. Su objetivo inicial era sustituir los recipientes a presión utilizados para bombear el polvo de carbón con el fin de eliminar inconvenientes como la altura libre o las fugas. El sistema, que funciona según el principio del tornillo de presión, se impuso rápidamente en todas las industrias de tratamiento de materiales a granel.
La bomba de tornillo funciona según el principio del tornillo de presión. El material a granel cae en la tolva de alimentación. Allí es recogido por el transportador de tornillo de alta velocidad (velocidad 700 - 1500 rpm) y transportado a la salida. Por el camino, se produce la primera compactación del material a granel. El objetivo es formar un tapón que selle la presión de la línea de transporte. Al final del transportador de tornillo, en la denominada zona de la pala final, tiene lugar una compactación adicional del material a granel; dependiendo del fabricante, ésta se apoya en una aleta adicional. A continuación, el material a granel cae comprimido en la zona de descarga, donde es atrapado por la corriente de aire, fuertemente acelerada mediante una tobera, y transportado a la tubería de salida.
Las ventajas de la bomba de tornillo son:
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Diseño robusto,
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altura total reducida, incluso con caudales elevados,
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posibilidad de altas velocidades de transporte > 200 t/h,
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sin pruebas de presión recurrentes según DGRL,
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Se pueden alcanzar presiones de hasta 2,5 bar(g), dependiendo del material a granel.
Las desventajas son:
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Elevado consumo de energía debido a la boquilla y al accionamiento del tornillo de compresión,
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Mayor desgaste en caso de funcionamiento con poca carga,
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no es adecuado para granulados,
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no apta para sólidos a granel sensibles (palabra clave: destrucción del grano).
Los problemas típicos de las bombas de tornillo son:
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la tubería de impulsión,
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la boquilla de aire de transporte,
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Disminución del rendimiento al variar las propiedades del material a granel,
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Disminución del rendimiento cuando se utilizan coadyuvantes de molienda en el proceso anterior,
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Atasco de la línea de transporte debido a un dimensionamiento incorrecto de la línea de transporte o a un funcionamiento incorrecto de la bomba de tornillo y sus periféricos.
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Elevado consumo de energía del aire comprimido durante el funcionamiento a baja carga,
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Vibraciones de la bomba helicoidal,
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Elevado consumo de energía,
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Mayor desgaste de la bomba helicoidal cuando funciona con carga reducida.
Si tiene problemas con su bomba helicoidal o desea una evaluación mecánica o energética, póngase en contacto con nosotros.
Válvula rotativa
La válvula rotativa, junto con el transportador de boquillas, es el dispositivo de alimentación de funcionamiento continuo más antiguo del transporte neumático. La válvula rotativa se compone principalmente de la carcasa y el rotor. La diferencia de presión en la válvula rotativa provoca el llamado flujo de aire de fuga en la entrada. Este debe descargarse de forma que no se obstruya la entrada de material a granel.
Si el conducto de transporte se monta directamente en la esclusa sin zapata de soplado, se denomina esclusa de soplado. En este caso, el aire de transporte fluye directamente a través del rotor. La ventaja de esta variante es que el gas de transporte expulsa del rotor las partículas de material a granel adheridas.
La desventaja es que el rotor no tiene ventanas laterales, lo que reduce considerablemente la estanqueidad a la presión.
Las ventajas de una válvula rotativa son
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Gran capacidad de transporte con un tamaño reducido,
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Bajo consumo de energía,
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el caudal de transporte es independiente de las fluctuaciones de la entrada,
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puede utilizarse al mismo tiempo como elemento dosificador,
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puede utilizarse para materiales a granel finos y gruesos.
La desventaja de la válvula rotativa es:
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Cantidad de gas de fuga (que a su vez depende de la presión).
Los problemas típicos de las válvulas rotativas son:
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la línea de transporte,
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Problemas de rendimiento debidos a un dimensionamiento incorrecto de la válvula rotativa,
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Reducción del rendimiento al aumentar la vida útil,
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Desgaste,
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Fugas en los cojinetes,
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Fuerte generación de polvo.
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El Airlift
El Airlift se diseñó originalmente para el transporte puramente vertical. Sus principales campos de aplicación son la industria cementera, la industria de centrales eléctricas y la industria del aluminio. Se utiliza cuando hay que transportar grandes flujos de material a granel (> 50 t/h) a través de grandes diferencias de altura (> 50 m). Dado que el requisito para un sistema de este tipo es un nivel muy alto de fiabilidad, el Airlift no contiene ningún componente móvil. El material a granel cae en el contenedor cilíndrico situado en la cabeza del puente aéreo. En el puente aéreo se forma una columna de material a granel.
Su función es sellar la presión de la línea de transporte. La fuerza del peso de la columna de material a granel se opone ahora a la fuerza de la presión de transporte. En la parte inferior ventilada del aerodeslizador se encuentra una tobera de aire. En ella, el aire de transporte se acelera de forma similar al transportador inyector. En su camino hacia la tubería de transporte, recoge el material a granel y lo transporta a través de la tubería de transporte. La capacidad de transporte por aire viene determinada por 2 factores:
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por el caudal másico de alimentación: el aerodeslizador sólo puede transportar tanto material a granel como el que se le introduce. 2. por el peso del material a granel.
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por el peso de la columna de material a granel: que a su vez viene determinado por la densidad del material a granel y la altura de llenado. Sólo puede transportarse la cantidad de material a granel que pueda sellarse en equilibrio por la fuerza del peso.
Las ventajas del transporte aéreo son las grandes capacidades de transporte, las mayores alturas de transporte, la mayor disponibilidad, la ausencia de piezas móviles y un diseño sencillo.
Las desventajas son el mayor consumo de energía y la gran altura total.
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