Transporte en Planta

LUIS JORGE CRUZ REINA COD: 6092265 DOCENTE: GUILLERMO ZAPATA OPERACIONES CON SOLIDOS TRANSPORTE EN PLANTA 1. DEFINICION El transporte en planta es una operación unitaria que combina varios equipos y técnicas, dependiendo de las necesidades de cada cada proceso, para mover de un lugar a otro, o de un equipo a otro, materiales con diversas características, disminuyendo los costos de mano de obra, facilitando y automatizando la transformación de materias primas en un proceso.

2. OBJETIVOS FUNCION   

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Transportar de manera eficiente materiales secos, solidos y a granel. Implementar un sistema económico y sencillo para mover materias primas solidas. Evitar o reducir al mínimo la contaminación de las materias primas cuando son transportadas dentro de la misma planta de proceso. Facilitar el almacenamiento de solidos a granel por medio de sistemas de transporte, accediendo fácilmente a la materia prima cuando sea requerido. Aumentar la velocidad de producción disminuyendo tiempos de transporte dentro de la planta. Controlar la cantidad de solido a granel que ingresa a una operación unitaria para su procesamiento.

3. CLASIFICACION DE EQUIPOS Sistemas de presión. Transportadores de tornillo Sistemas de vacío. Transporteneumático Sistemaspresión-vacío. Transportadores de banda Sistemas de fluidización.

Elevadores espaciados y descargacentrifuga

Elevadores de cangliones continuos

Elevadorestransportadores de cangliones en V

Elevadores espaciados y descargapositiva

Elevadores de cangliones continuos de capacidad superior.

Montacargas de cajón

Elevadores de cangilones TRANSPORTE DE SOLIDOS A GRANEL

Hidráulico y neumático. POSITIVA Y SEMIPOSITIVA

Desequilibrado

Artesa dividida

Se clasifican por las características de la unidad motriz.

Balanceado

Cubierta doble

Banda cerrada

Direccional

Contrapeso

Amortiguadormecánico

Transportadoresvibratorios u oscilantes

Mecánico Transportadores de flujo continuo

De paleta

NEGATIVA

No direccional Eléctrico

De banda articulada o de mandril

4. FUNCIONAMIENTO, CARACTERISTICAS Y ESQUEMAS.

EQUIPO

Transportadores de tornillo

FUNCIONAMIENTO Consiste en un conjunto de aspas helicoidales seleccionadas montadas en una tubería o un eje que gira en una artesa. La potencia de transporte debe transmitirse a través del eje o la tubería y se ve limitada por el tamaño permisible de sus piezas.

CARACTERISTICAS 

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Transportadores de banda.

La hélice: laminada a partir de una barra plana de acero.   Capacidad: se limita      

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Se pueden adaptar a una gran variedad de operaciones de procesado, logrando casi cualquier grado de mezcla con trasportadores de tornillo de aspas cortadas. El uso de aspas de caucho permite manejar materiales pegajosos. Se usan tornillos de paso corto para las aplicaciones de transporte inclinado y vertical, y las unidades de paso corto y aspas evitan eficientemente la acción de inundación. Puede tener varias posiciones de descarga.

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Pueden recorrer distancias de hasta 

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Pueden funcionar a distancias cortas y velocidades suficientemente lentas para recolección manual. Puede recorrer distancias a  velocidades de  , lo  que los hace universalmente utilizados. Se componen de bandas de cojinetes y rodillos que giran moviendo una banda.

ESQUEMA

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Las pendientes de los transportadores de banda se limitan a un máximo de aproximadamente 30º, y las más comunes se encuentran en la gama de 18º a 20º. La humedad en estos transportadores crea malas condiciones de descarga, los materiales se pueden pegar a la banda. Utilizando varios transportadores se puede cambiar de dirección fácilmente. El material no debe caer sobre la banda. El transporte puede terminar en una tolva para su almacenamiento o procesamiento posterior.

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Elevadores de cangilones.

Su funcionamiento consiste en la rotación de un rodillo unido a una banda que consta de cajones o cangliones que transportan el material verticalmente.

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Transportadores vibratorios u oscilantes.

La mayoría de los transportadores vibratorios son esencialmente de impulso direccional que consisten en una placa sobre resortes, que vibra gracias a un brazo excéntrico de conexión directa, pesos excéntricos giratorios, un electroimán o un cilindro neumático o hidráulico.

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Transportadores de flujo continuo.

Su principio es, cuando una superficie se arrastra transversalmente a través de una masa de material granular, en polvo o con terrones pequeños arrastra consigo una sección transversal o de material que es mayor que el área de la superficie misma. Se basa en transportadores de arrastre.

Montados sobre banda o cadena los cangliones se pueden espaciar para evitar la interferencia en la carga y descarga. Puede manejar casi todos los materiales de flujo libre o de terrones pequeños. Cangliones espaciados y descarga centrifuga:  materiales de baja densidad  

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Pueden manejar materiales delicados, pues tienen descarga suave que evita la perdida de material. Tienen un rango de capacidades medias a muy altas. La capacidad se determina por la magnitud del desplazamiento de la artesa. Todos los transportadores oscilantes transmiten vibración a sus estructuras de soporte. Se puede reducir el efecto de la vibración en estos transportadores. Muchos tipos de operaciones de proceso se pueden llevar a cabo en los transportadores vibratorios, porque sus artesas de movimiento se pueden modificar con mucha facilidad. Este transportador es una unidad totalmente cerrada que tiene una capacidad relativamente alta por unidad de área de sección transversal y puede seguir una trayectoria irregular en un plano simple. Se incluyen este tipo de transportadores en unidades de secado. Utilizan un elemento de transporte sostenido por medio de cadena (integralmente). Poseen disposiciones típicas con vueltas de 180º, y disposiciones triangulares y rectangulares, con esquinas de 90º. La capacidad de los transportadores depende del diseño particular que se utilice.

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Se pueden manejar materiales que van desde polvos finos hasta gránulos de 6,35 mm y densidades  aparentes de       . 

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Transportadores neumáticos.

Consiste en el desplazamiento de materiales suspendidos en una corriente de aire para distancias horizontales y verticales que van de unos pocos a centenares de pies.

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La capacidad de un sistema neumático depende 1) la densidad aparente del producto, 2) el contenido de energía del aire de transporte a lo largo de todo el sistema, 3) el diámetro de la línea de transporte, 4) la longitud equivalente de la línea de transporte. Se logran capacidades mínimas cuando la energía del aire de transporte es apenas suficiente para hacer que el producto se desplace a lo largo de una línea recta sin detenerse. La instalación de estos transportadores puede ser permanente o una combinación de permanente y portátil. Los controles varían desde motores de arranque simples o mangueras hasta sofisticados sistemas electro neumáticos controlados por microprocesadores. Poseen flexibilidad de montaje. Las tuberías se conservan siempre limpias y no retienen material. Cuando son sistemas de baja presión el desgaste en las tuberías es menor.

Equipos importantes en el transporte en planta.

Transportador de banda articulada.

Disposiciones de los rodillos en bandas transportadoras.

5. APLICACIONES Los transportadores en planta son muy comunes en la industria, y su uso es necesario en la mayoría de los procesos, desde la recolección y obtención de la materia prima hasta transportarlas a las zonas de embalaje para su comercialización final. Se pueden encontrar transportadores en minería, industria cervecera, industria de los polímeros, medicamentos entre muchas otras.

Aplicaciones de los transportadores: 1. Transportadores de tornillo: El uso de tornillos huecos y de tuberías para la circulación de fluidos calientes o fríos permite que los transportadores de tornillo se usen para operaciones de calentamiento, enfriamiento y secado. Son aptas para la dosificación, dosificación y el transporte de hormigón, barro y materiales inertes de 1 varios tipos. La capacidad de los transportadores de tornillo dependiendo del material varían desde: a) Diámetro del tornillo: de 6 pulgadas a 20 pulgadas b) Tamaño máximo de terrones: terrones 25% desde ¾ hasta 3 ½ c) Capacidad en pies cúbicos/hora: a rpm máxima (para un servicio económico), 375 a 10000 d) Área aproximada que ocupa el material: 45%, 35% y 15%

2. Transportadores de banda: Este tipo de transportadores son utilizados como componentes en la distribución automatizada y almacenamiento. Se utilizan ampliamente en la industria minera, para transportar el material fuera de las minas, almacenarlo y posteriormente transportarlo. Son ideales para el transporte con flujo regulable de materiales que por sus características deben ser transportados a granel o en bulto, como fertilizantes, minerales y granos. Sus aplicaciones varían dentro de los valores (para rodillos antifricción): a) Ancho de banda: desde 35 a 150 centímetros. b) Área transversal de carga: desde 0.010 hasta 0.223 m 2 c) Velocidad de banda: Normal: desde 61 hasta 137 m/min; Máxima: desde 91 hasta 183 m/min. d) Capas de banda: Mínima: de 3 a 6; Máxima: de 5 a 16. e) Tamaño máximo de terrones: Material clasificado por tamaño 80% o menos: de 51 a 406 mm f) Capacidad y potencia para material de 100 lb/ft3: caballos de fuerza en centros: (30.48 m) de 0.44 hasta 29.90.

3. Elevadores de cangilones: son de alto desempeño, se relacionan mucho con el traslado de materiales en usos agrícolas e industriales donde se requiere evitar al máximo la pérdida de elementos finos. Se pueden encontrar en las dragas de cangilones, que son barcazas utilizadas en remoción u obtención de material 2 sumergido. Los transportadores de cangilones tienen la función de elevar el material y descargarlo . Sus especificaciones son: a) Tamaño del cangilón (ancho x proyección proyección x profundidad) y espaciamiento: desde 6x4x4 ½ - 12 hasta hasta 16x8x8 ½ - 18 pulgadas. b) Centros del elevador (pies): 25 a 75 c) Capacidad (tons/h): 14 a 150 d) Velocidad de los cangilones (ft/min): desde 225 hasta 400 e) Eje principal (rpm): 43 a 38 f) Caballos de potencia requeridos en el eje principal: desde 1 hasta 16.7 g) Diámetro del eje (in): cabeza: desde 1 15/16 hasta 3 15/16; cola: 1 11/16 hasta 2 7/16 h) Diámetro de las poleas (in): cabeza: 20 a 30; cola: 14 a 20 i) Ancho de banda (in): 7 a 18 1 2

ALNICOLSA S.A Perú, http://taninos.tripod.com/tornillo.html, Transportadores de tornillo. DISMET, http://www.dismet.com/industrial/transportadorescangilones.html, http://www.dismet.com/industrial/transportadorescangilones.html, Transportadores cangliones.

4. Transportadores vibratorios u oscilantes: Se pueden utilizar en cualquier proceso donde sea necesaria una descarga de tolvas, tiene como función dosificar a través de variadores de frecuencia y dosificar los flujos. Son muy comunes en la industria cerámica, eléctrica, alimenticia, fundición, pulpa de papel, piedra y 3 arcilla entre otros . Sus valores se establecen por medio de graficas y tablas.

5. Transportadores de flujo continuo: Se utilizan ampliamente en operaciones donde se requiere un secado, como en la industria alimenticia, específicamente en la modificación de frutos. Se usan también para descargar grandes toneladas de granos, productos granulados con capacidades de 1000 tn/h. a) Ancho del mandil (in): de 18 a 60 b) Capacidad 50 lb/ft3 (tons/h): de 28 a 94

6. Transportadores neumáticos: se utilizan ampliamente, desde transporte de botellas plásticas y latas hasta la descarga de materiales a granel secos. Se utilizan en la industria azucarera, del cemento, de harina y materiales similares. Los transportadores neumáticos tienen un rango de aplicación dependiendo de: a) Velocidad del flujo (Kg/h): 4536 hasta 45360 b) Diámetro interior de la tubería del transportador (in): 4 a 8 c) Potencia requerida (hp): de 25 a 200 d) Inversión en dólares (Automático): de 46000 a 312000

e) Varios sistemas: 1. Sistemas de vacío: se caracterizan por el desplazamiento de materiales en una corriente de

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aire de presión menor a la ambiental. Toda la energía de bombeo se utiliza para mover el producto. El material permanece suspendido en la corriente de aire hasta que llega a un receptor. Sistemas de presión: Se deja caer el material en una corriente de aire por encima de la presión atmosférica mediante un alimentador de exclusa giratorio. La velocidad de la corriente mantiene el material a granel suspendido hasta llegar al receptor. Son ideales cuando una sola fuente deba abastecer a varios receptores. Sistemas de presión-vacío: usan el vacío para inducir al material a entrar al transportador y desplazarse a una corta distancia hasta un separador. Se alimenta el material a la corriente de aire a presión positiva del transportador mediante un alimentador giratorio que sale del lado de descarga del ventilador. Sistemas de fluidización: transportan con frecuencia materiales prefluidizados, divididos finamente y que no fluyen con libertad a distancias cortas. La fluidización se logra por medio de una cámara en la que se hace pasar aire por una membrana porosa. Requieren menos potencia que los otros sistemas neumáticos.

VIBRASEC S.A. http://www.vibrasec.com/pag/tecmmatavib3.htm, alimentadores y transportadores vibratorios.

6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS EQUIPO  

Transportadores de tornillo

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VENTAJAS

Son muy versátiles. Se pueden adaptar a una gran variedad de operaciones. Permite manejo de materiales pegajosos. Tienen un control excelente para aplicaciones de alimentación. Se pueden utilizar en operaciones de secado. Se puede diseñar con una descarga por el fondo para facilitar la limpieza. Tiene varias disposiciones de descarga. Pueden volverse herméticos fácilmente.

DESVENTAJAS 

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Resistentes al agua y al aceite. Resistente a productos químicos. Resistentes al corte. Resistentes a la abrasión. Fáciles de instalar. Fácilmente reparables. Historiales económicos sobresalientes.

Transportadores de banda

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Elevadores de cangilones

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Transportadores vibratorios u oscilantes

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Transportadores de flujo continuo

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Transportadores neumáticos

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Operan a distancias verticales. Son las unidades mas sencillas y seguras para desplazamientos verticales. Pueden lograr una descarga suave. Manejan materiales suaves o finamente pulverizados. Se utilizan para transportar solidos pesados. Pueden manejar materiales calientes. Bajo costo de operatividad. Alta disponibilidad. Larga vida útil. Buena relación costo/beneficio. Manejo cuidadoso del material. Puede manejar materiales húmedos, secos, calientes, fríos. Incorporación a otros procesos. Es una unidad totalmente cerrada que tiene una capacidad relativamente alta. Es extremadamente versátil. Adaptable a muchas operaciones de procesamiento. Necesidades de potencia bajas. La duración de la banda es buena. Logra manejar materiales que van desde polvos finos hasta gránulos de 6,35 mm.

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Hay golpeteo continuo del material. Los mas eficientes solo tienen un área ocupada por el material de 45% No operan con tamaños superiores a 50 m Operan con volúmenes bajos. No transporta materiales delicados, frágiles o abrasivos.

El material no debe golpear la banda. Las pendientes solo se limitan a un máximo aproximado de 30º. No trabajan con materiales húmedos. Con terrones grandes hay peligro de que el material se salga o ruede hacia atrás. Gran inversión inicial. Para minerales especiales y capacidades altas es necesario un diseño especial del equipo. Tiene perdidas de transmisión y perdidas de recolección. Sensibles a las sobrecargas.

No tienen buen rendimiento para funciones a otras frecuencias. No se adaptan a los cambios frecuentes de capacidad. La frecuencia del vibrador no debe acercarse a la frecuencia natural de la estructura soporte. No se adapta fácilmente a manejo de materiales pegajosos. Requiere diseño especial para materiales propensos a la aireación. Costo inicial relativamente alto. Alto costo de operación. No maneja materiales

Información detallada por parte de los fabricantes. Las instalaciones pueden ser permanentes o portátiles. Variación de controles, desde manuales a microprocesadores. Seguridad de funcionamiento. Al contener turbulencia, favorece las mezclas. Bajos costos de conservación y mantenimiento.

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pegajosos. No puede transportar materiales granulados con diámetro superior a 20mm.

7. CRITERIOS DE SELECCIÓN Y DISEÑO. CRITERIO DE SELECCION La capacidad requerida.

Longitud del desplazamiento

La elevación

Características de los materiales.

Requisitos del proceso

Los costos comparativos

ESPECIFICACIONES Y EQUIPOS Los transportadores de bandas que se fabrican en tamaños relativamente grandes para operar a velocidades elevadas transportan económicamente grandes cantidades de material. Los transportadores de tornillo se hacen torpes cuando aumentan de tamaño y no pueden operar a velocidades elevadas sin crear problemas de abrasión. Esta limitada para ciertos tipos de transportadores. Los transportadores de bandas pueden ser de varios kilómetros, los transportadores por aire, se limitan a 305 metros, y los vibratorios a unos cientos de metros o pies. Con forme aumenta la longitud del recorrido la selección se va haciendo mas estrecha. Puede hacerse de manera económica con elevadores de cangilones verticales o inclinados. Los transportadores que combinan varias direcciones de desplazamiento resultan los más costosos, pero solo requieren una unidad motriz, esta característica compensa el costo básico adicional. Tanto químicas como físicas, especialmente la fluidez. Son importantes la capacidad de abrasión, el tamaño de los terrones y si es desmenuzable. Los efectos de la humedad o la oxidación por la exposición a la atmosfera pueden ser perjudiciales para el material que se transporta y ser necesario un cierre total del transportador. Pueden ser satisfechos por algunos transportadores con algún o ningún cambio en su diseño. El transportador de flujo continuo puede proporcionar enfriamiento deseado, simplemente poniendo en contacto el solido con metales conductores de calor. Los transportadores vibratorios se pueden adaptar a plataformas de cribado para hacer operaciones simples de clasificación. Los transportadores de tornillo se pueden usar para una gran variedad de operaciones, como mezclado, secado, calentamiento y enfriamiento. Se basa en problemas específicos. Para los transportadores de banda, los rodillos de alta calidad pueden ser 3 veces más costos que los de gama normal. Las características de diseño que facilitan la limpieza y el mantenimiento hacen que se agregue costo al equipo.

Dependiendo de la función del transportador se pueden escoger diferentes equipos: 

FUNCION Transporte materiales

horizontal

TIPO DE TRANSPORTADOR de

De banda, de banda articulada, de flujo continuo, de arrastre por paletas, de tornillo, vibratorio, de cangilones de volteo, de aire.

Transporte de materiales arriba De banda, de banda articulada, de flujo continuo, de paletas, de tornillo, o abajo en pendiente. montacargas de cajón, de aire. Elevación de materiales. Elevador de cangilones, de flujo continuo, montacargas de cajón, de aire. Manejo de materiales en De flujo continuo, de cangilones de descarga por gravedad, de cangilones de trayectoria horizontal y vertical volteo, de aire, combinadas. Distribución o recolección de De banda, de paletas, de tornillo, de flujo continuo, de cangilones de materiales de depósitos, descarga por gravedad, de cangilones de volteo, de aire. almacenes, etc. Retirada de materiales de Volquete, pala mecánica, de aire. vagones de ferrocarril, camiones, etc. Hay que tener en cuenta el tamaño de las partículas según la clasificación por características del material, por tamaño: muy finos: < 149 µm, fluidez, abrasividad, y las características especiales como higroscopia, muy corrosivo, muy ligero o esponjoso, entre otros.

8. CUADRO COMPARATIVO. Equipo

Tamaño o capacidad

Transportado res de tornillo Se limita a 3

10000ft  /h,

Transportado res de banda Elevadores de cangilones Transportado res vibratorios u oscilantes Transportado res de flujo continuo

Transportado res neumáticos.

Vel: 1000ft/min Con 4539 tm/h Densidad material menor a 3 641 kg/m Varios miles de toneladas hasta pocas onzas.

Costos

Inversión media,

Costo inicial elevado.

Inversión media.

Alta inversión.

Velocidade s de 0,25 a 0,38 m/s

Alta inversión.

Gránulos hasta de 6,35 mm

Alta inversión

Eficiencia

Mantenimiento

Potencia de trabajo

Funciona a velocidades bajas. Depende del tamaño de las piezas.

Diseño especial para mantenimient o sencillo.

Capacidad

Muy eficientes. Eficientes para materiales suaves. Alta, permite adaptación fácil a procesos.

Alta, permite adaptación a procesos. Baja contaminación Alta, baja contaminació n. No hay pérdidas en equipo.

Material a trabajar Materiales a granel, y pegajosos.

Sistema de transmisión Eje central que proporciona movimiento.

A cap. Máxima: 29.90 hp

Materiales a granel.

Rodillos giratorios por motores.

Fácil

Cap máxima: 20

Cadena integrada a un motor.

Costoso cuando se averían piezas internas.

Poca potencia para operación .

Granos, carbón, productos secos. Polvos finos y material no muy grande.

Costoso, es necesario desarmar los que son herméticos.

Depende de las variables. Bajas potencias.

Sencillo.

Máximo: 200 hp

Rutinarios, fácilmente.

máxima: 13 hp.

No materiales pegajosos. No muy pesados o gruesos. Materiales finos y fluidos. No pegajosos.

Unidades motrices unidas a superficies.

Cadenas de tracción, cremalleras y rodillos de apertura.

Motor de aire.

9. RESUMEN / REVIEW En todas las industrias es necesario el transporte de materia prima dentro de la planta, pues generalmente los procesos de transformación de materia prima no se dan en únicamente una etapa, hay que someter el

producto a variaciones para lograr un resultado. Cuando se están realizando estas operaciones y es necesario cambiar de equipo, la contaminación y la mano de obra resultan problemas que afectan la calidad y aumentan significativamente el tiempo total de operación, por ello la automatización en la industria utilizando equipos eficientes y diseñados para propósitos específicos permiten contrarrestar estos costos adicionales que se traducen en perdidas para las empresas. Los tipos de transportadores mas utilizados son los de banda, que permiten grandes distancias y una vida útil considerable. Los transportadores neumáticos se consideran como los más complejos pero para su uso específico son muy eficientes y se observa un costo-beneficio a corto plazo, pasando por una gama de equipos específicos entre estos. In all industries need raw material transport within the plant, usually because the processes of transformation of raw materials not found in only one stage is to have the product variations to achieve a result. When these operations are being conducted and equipment is necessary to change, pollution and labor are problems that affect the quality and significantly increase the total operating time, so the automation industry using efficient equipment and designed for specific purposes allow offsetting the additional costs that result in losses for businesses. The types of conveyors are used more bandwidth, allowing long distances and significant life. Pneumatic conveyors are considered the most complex but for its intended use are very efficient and there is a cost-benefit in the short term, through a range of specific equipment between them.

10. BIBLIOGRAFIA.  

PERRY, Manual del ingeniero químico. 6ª Edición. Ed. McGraw-Hill. Warren McCabe  – Julian C. Smith- Peter Harriott, Operaciones básicas en ingeniería química. 4a Edicion. Ed. McGraw-Hill.

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GRUBER HERMANOS S.A. Transporte neumático. TN 100-2 es. Catálogos de equipos. VIBRASEC S.A. http://www.vibrasec.com/pag/tecmmatavib3.htm, alimentadores y transportadores vibratorios.