Transporte-neumatico Completo 2

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TRANSPORTE NEUMATICO I.

INTRODUCCION

Una de las técnicas más importantes de manejo de materiales en la industria es el desplazamiento de materiales suspendidos en una corriente de aire, sobre distancias horizontales y verticales que van de unos pocos pies a varios centenares. El utilizar el aire permite reducir o eliminar la fricción sólido. Se pueden manejar materiales que van de polvos finos hasta gránulos de 1/4 de pulgada densidades de masa de 16 a más de 3200 Kg/m3 A los sistemas en donde se lleva a cabo este tipo de desplazamiento, se les llama transportadores neumáticos. Un transportador neumático está compuesto de caños y codos de conducción que absorben el material dentro del sistema, algunos medios para separar el grano de la corriente de aire, y un ventilador o fuelle. Este sistema utiliza una corriente de aire de alta velocidad para llevar el material dentro del ducto. Los materiales que pueden ser transportados en estas máquinas son: material granulado, canchado, granos alimento molido, forraje picado y harinas, etc. Los materiales muy finos son difíciles de transportar debido a que tienden hacerse abrasivo o apelotonarse. Los polvos son transportados manejando una masa relativamente densa de partículas a lo largo de una tubería que usa gradiente de presión (Adams et al., 1992). Estos transportadores se clasifican con respecto a la presión estática dentro de la cañería, en negativas y positivas. El sistema es negativo cuando la presión dentro del caño de conducción es menor que la presión atmosférica. Esto se produce cuando el dispositivo de impulsión del aire está instalado en el extremo final del sistema. Es positivo cuando el ventilador está instalado antes del punto en el que el grano ingresa a la cañería, puesto que la presión entonces sería mayor que la presión atmosférica. Es una práctica común en la industria llevar los materiales en polvo mediante sistemas neumáticos a los silos 0064el almacenamiento. En este sistema, las colisiones de partículas con otras partículas pueden generar que se carguen electrostáticamente. Esto puede generar la producción de descargas eléctricas que pueden encender el polvo inflamable (Manna, 2005).

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Dentro de un silo, la carga electrostática es asociada con artículos de metal desenterrados, mientras que el riesgo de incendio por descarga electrostática es afectado por la proporción de generación de cargas y por la resistencia del polvo a la Energía Mínima de Ignición (MIE). Durante el transporte neumático, la carga de los materiales sueltos depende del material de la tubería, la humedad relativa del aire (HR), el tamaño de las partículas y las condiciones de transporte (velocidad de transporte de carga y sólidos). El número de factores que pueden causar la electrificación es tan grande que hasta ahora no se ha desarrollado la teoría que permita predecir el nivel de electrificación de materiales sueltos transportados neumáticamente. Sólo es posible en teoría, evaluar los niveles máximos de carga electrostática que puede ser generada en un transportador neumático (Gajewshi, 1989). En cierta medida, el transporte neumático de material articulado en las tuberías es más bien un mal uso de un principio que es adecuado principalmente para el transporte de líquidos o gases. Por lo tanto, no es sorprendente que el transporte neumático de sólidos se caracteriza por importantes ventajas, desventajas y dificultades (Molerus, 1996). II.

DEFINICION, USO Y VENTAJAS

Los sistemas de transporte neumático se utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y áridos. Estos sistemas son extremadamente versátiles, económicos y adecuados para diferentes procesos. El propósito principal de un sistema de transporte neumático es el de transporte de sólidos a granel de un punto a otro por medio de un flujo de gas presurizado a través de una tubería, tanto sea por presión positiva o por presión negativa. Las partículas finas, en el rango de micrones y hasta 20 mm, pueden ser transportadas en posición horizontal y / o verticalmente desde unos pocos metros hasta más de 3 kilómetros de distancia. Estos sistemas tienen capacidad de transporte de hasta varias toneladas/hora. La principal ventaja del transporte neumático de sólidos a granel es que al ser sistemas cerrados son no contaminantes. El material transportado está completamente "cerrado" dentro de la tubería, lo cual protege el producto del medio ambiente y viceversa (esto es particularmente importante en el transporte de materiales tóxicos peligrosos, explosivos, biológicos, etc.) 2

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Los sistemas de transporte neumáticos son limpios, adecuados para diferentes procesos, flexibles en términos de cambio de ruta y expansión, requieren poco espacio y son fáciles de automatizar. Un sistema de transporte neumático puede transportar el producto a cualquier lugar donde una tubería pueda ser instalada, incluyendo las líneas verticales o cualquier otra configuración compleja. III.

FUNDAMENTO

En esta sección introducimos algunas relaciones básicas que gobiernan el flujo de gas y partículas sólidas en una tubería. 2.1. Velocidades del gas y las partículas Debemos ser cuidadosos al definir las velocidades del gas, de las partículas y la velocidad relativa entre el gas y las partículas, la velocidad de resbalamiento. Los términos utilizados en la literatura se definen a continuación. El término “velocidad superficial” es comúnmente utilizado. Las velocidades superficiales del gas y los sólidos se definen como: ν

ν

sg=

qg caudal volumetrico degas = secciontransversal decañeria A

…(1)

ss=

caudal volumetrico desolidos qs = secciontransversal decañeria A

…(2)

La fracción del área transversal de la cañería disponible para el flujo del gas usualmente se asume igual a la fracción volumétrica ocupada por este, es decir igual a la porosidad ε. La fracción del área para el flujo de sólidos es por lo tanto (1- ε). Dado esto, las velocidades reales del gas y los sólidos son: ν

ν

g=

g=

..(3)

qg ε∗A

qs ( 1−ε )∗ A

..(4)

Estas están relacionadas con las velocidades superficiales a través de las ecuaciones:

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ν

ν

g=

s=

ν sg ε

ν ss (1−ε)

…(5) …(6)

La velocidad relativa entre las partículas y el gas, denominada velocidad de resbalamiento, se define como: ν res =ν g−ν s

…(7)

En tramos verticales es común asumir que, en condiciones de flujo de fase diluida, la velocidad de resbalamiento es igual a la velocidad terminal de una partícula individual. A la relación entre los dos caudales másicos se la denomina carga de sólidos y esta se expresa según: w s ν s∗( 1−ε )∗ρs = wg ν g∗ε∗ρ g

…(8)

2.2. Caída de presión Para obtener una expresión de la caída de presión total a lo largo de una cañería de transporte neumático plantaremos la ecuación de cantidad de movimiento para un tramo de la misma. Considere un tramo de tubería de sección transversal A y longitud δL inclinado respecto de la horizontal un ángulo θ, que transporta una suspensión de porosidad ε (ver Figura 1).

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Figura 1. Caída de presión

El balance de cantidad de movimiento es: neta sobre = velocidad de cambio [ Fuerza ] [ la cañeria de cantidad de movimiento ] …(9) Entonces, Friccion −[ Gravedad ] =[ Acum . de cant ] +[ Acum de cant . ] [ gas− pared ] [ solido− pared ] de mov . en el gas de mov en el sol

[ presion ] − Friccion −

…(10) Expresado matemáticamente queda:

−Α∗δp −F wg∗A∗δL−F ws∗A∗δL− [ A ( 1−ε ) ρs∗δL ]∗g∗sinθ− [ A∗ε∗ρ g∗δL ]∗g∗sinθ=ρ g∗A∗ε∗ν g∗δ ν g+ donde Fwg y Fws son la fuerza de fricción por unidad de volumen sólido-pared y gas-pared respectivamente. Reordenando la ec. 11 e integrando, asumiendo constantes la densidad del gas y la porosidad: 1 2 1 2 p1− p2= ∗ε∗ρg∗ν g+ ∗( 1−ε )∗ρs∗ν s + F wg∗L+ F ws∗L+ ρ g∗L∗ε∗g∗sinθ+ ρs∗L∗( 1−ε )∗g∗sinθ …(12) 2 2

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La ec. 12 es general y puede aplicarse a cualquier sistema gas-sólido circulando en una cañería. Esto es debido a que no se ha hecho ninguna suposición sobre si las partículas eran transportadas en fase diluida o fase densa. Esta indica que la caída de presión a lo largo de una cañería recta se debe un número de factores:  Caída de presión debida a la aceleración del gas  Caída de presión debida a la aceleración de las partículas  Caída de presión debida a la fricción entre el gas y la pared  Caída de presión debida a la fricción entre las partículas y la pared  Caída de presión debida a la columna estática de sólidos  Caída de presión debida a la columna estática de gas Algunos de estos términos deben ser omitidos en ciertas circunstancias. Si el gas y los sólidos ya están acelerados en la línea, entonces los primeros dos términos no deben tomarse en cuneta; si la tubería es horizontal los últimos dos términos se omiten. Las mayores dificultades están en determinar la fricción sólido-pared, y si la fricción gas-pared puede considerarse independiente de la presencia de sólidos; esto se analizara posteriormente. IV.

FACTORES DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRANSPORTE NEUMÁTICO

1. Velocidad del aire La velocidad es considerada uno de los parámetros más importantes en el transporte neumático de sólidos. La mayoría de los alimentos se pueden transportar satisfactoriamente a velocidades de aire del orden de 15-25 m/seg. A velocidades superiores, pueden crear problemas la abrasión de los codos de la tubería y causar lesiones mecánicas en el producto. A velocidades demasiado pequeñas, los sólidos tienden a depositarse y bloquear los ramales horizontales de la tubería El funcionamiento exitoso de sistemas neumáticos depende en la predicción o determinación de la velocidad mínima a que los sólidos pueden llevarse a través de una

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tubería. Innecesariamente una velocidad alta requeriría mayor energía, aumentaría la corrosión, y aumentaría la degradación de los sólidos. Por otro lado, una velocidad muy baja puede producir la deposición de sólidos en el fondo de la tubería o puede bloquearla (Cabrejos y Klinzing, 1992). Se ha desarrollado una ecuación generalizada para predecir la velocidad de partículas en función de las propiedades del sistema. La forma, tamaño y densidad de las partículas, el coeficiente de fricción, el coeficiente de restitución y acabado de la superficie también afecta su velocidad (Chand y Ghosh, 1968). 2. Presión del aire Se necesita para proporcionar energía, con objeto de: 

Acelerar el aire de transporte



Mantener las partículas en suspensión.



Superar las resistencias debida a las colisiones entre partículas y entre las partículas y las paredes.

El gradiente de presión (Δp) entre la entrada y la salida del sistema es función de numerosas propiedades del mismo, como el diámetro, la longitud, la inclinación y la geometría de la tubería, la densidad y la viscosidad del fluido (y por tanto su temperatura), la densidad de la cápsula, la forma de la misma y la fisura de su superficie. En general, suelen bastar gradientes de presión relativamente bajos para alcanzar velocidades de flujo de las cápsulas que sean aceptables. Para el diseño del sistema de transporte neumático, es esencial conocer no sólo la velocidad mínima del aire que garantiza una buena circulación de la material, sino también la caída de presión que tienen lugar a lo largo de la tubería. La velocidad de las partículas es un parámetro muy importante en la determinación de la caída de presión que se producen durante el transporte neumático desde la transferencia de energía, que tiene lugar desde el flujo de aire para las partículas y que depende únicamente de la velocidad relativa de las partículas (Ghosh y Kalyanaraman, 1970).

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Para encontrar la caída de presión, un conocimiento de la velocidad de las partículas es, por tanto, absolutamente necesario. El cálculo exacto de la caída de presión es muy complejo. La experiencia confirma que hay una cierta velocidad mínima del aire, que garantiza la fluidez del material sin ningún tipo de sedimentación y la obstrucción, por debajo del cual se puede producir calce. La presencia de sólidos en la corriente de aire provoca una sensible caída de presión adicional que es una función lineal de los sólidos y los flujos de aire. 3. El tamaño de la partícula Determina la velocidad a que viajan a lo largo de la tubería. No es necesario que se ajusten apretadamente a ésta. Las partículas de diámetro “d” viajan en una tubería de diámetro “D” a la velocidad de líquido si el cociente (d/D) se aproxima a 0,95; en tanto que, si el cociente (d/D) es de aproximadamente 0,8 se desplazan a una velocidad de aproximadamente de sólo el 65% de la velocidad del líquido. A cocientes de diámetro no Superiores a 0,5 las partículas pueden sedimentar y bloquear la tubería. La longitud de las partículas sólo tiene importancia para asegurar que pueden atravesar fácilmente los codos. Cuando las propiedades del material ya sean a granel o en unidades individuales, es importante tener una estimación precisa de la forma, tamaño, volumen, densidad, superficie y otras características que pueden considerarse como parámetros de ingeniería para dicho producto. Forma, tamaño, volumen, densidad, porosidad son importantes en muchos problemas asociados con el diseño de una máquina específica o el análisis del comportamiento del producto en el manejo del material. La porosidad es a menudo necesaria en el flujo de aire y los estudios de calor, así como otras aplicaciones. A granel, la densidad real de los productos agroindustriales juegan un papel importante en el secado y almacenamiento, el diseño de silos y depósitos de almacenamiento, la separación de materiales no deseados, y la clasificación (Mohsenin, 1980). La velocidad terminal y el coeficiente de arrastre son las propiedades más importantes para la separación, el transporte neumático, y la limpieza de los granos de la semilla. Con el fin de diseñar equipos para la limpieza, la manipulación, la aireación, almacenamiento y procesamiento de granos de la semilla,

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es necesario estudiar las características de transporte neumático de granos de la semilla. Para el diseño de un sistema de transporte neumático se debe tener en cuenta lo siguiente: 

Capacidad del sistema.



Distancia de transporte (horizontal y vertical).



Característica del material (tamaño, formas, gravedad especifica)



Sistema de tuberías (diámetro, material codos)



Potencia del ventilador.

La capacidad de un sistema neumático de transporte depende de: 

La densidad de masa del producto (así también, hasta cierto punto de la forma y el tamaño de las partículas).



El contenido de energía del aire de transporte a lo largo de todo el sistema.



El diámetro de la línea de transporte.



La longitud equivalente de la línea de transporte.

Se logra una capacidad mínima cuando la energía del aire de transporte es apenas suficiente para hacer que el producto se desplace a lo largo de la línea sin detenerse. Para evitar las detenciones, es conveniente proporcionar un incremento adicional de energía al aire, con el fin de que exista un factor de seguridad que permita cambios mínimos en las características de los productos. El principal requisito de un transportador neumático es la potencia necesaria para la propulsión del dispositivo que desplaza el aire. Esta cantidad está relacionada con el volumen de aire y con la presión estática que este dispositivo debe superar. La presión estática total ante la que debe de operar puede ser la suma de nueve presiones individuales. Estas presiones se deben a los siguientes factores: 

Aire que entra al sistema.

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

Tipo de absorción del aire.



Entrada y aceleración del material.



Codos y doble aceleración del material.



Transporte del material en dirección horizontal.



Movimientos del aire en dirección horizontal.



Transporte del material en dirección vertical.



Movimiento del aire en dirección vertical.



Colector.

4. Potencia del Ventilador La potencia del ventilador está en función al caudal másico del material y la pérdida de presión en todo el sistema. La potencia en HP del ventilador puede ser calculada mediante la ecuación siguiente: Pot=

Q x PT 6356 x n

Donde: Q = Caudal de aire utilizado PT = Pérdida de presión en todo el sistema en pulg de agua. n = Eficiencia (en la práctica de 80 a 85%). 5. Pérdida de presión debido al flujo de aire en la tubería L V2 Pf =f x x D 2g

……Ec. De Darcy

Siendo f el coeficiente de fricción de Fanning que depende del número Reynolds (Re) y la rugosidad del material. f = f(Re, ε/D)

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ℜ=

D xVa x ρ μ

Donde: L = Longitud de la tubería D = Diámetro de la tubería Va = Velocidad de transporte ρ = Densidad del aire μ = Viscosidad dinámica del aire fse calculará interceptando en la gráfica del anexo 21 Re con ε/D. 6. Pérdida de presión debido al flujo del material Pérdida de presión por elevación: Donde: Pe =

RxH 69.4

Donde: R = Carga del material H = Altura de elevación (pies) R=

Wm Wa

Donde: Wm = Cantidad de material por unidad de tiempo (lb/min) Wa = Cantidad de aire (lb/min) Wa = Q x ρ = Vaire x A x ρa Donde: Q = Caudal de aire (pie3/min) 11

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ρa= Densidad del aire (lb/pie3) Vaire= Velocidad del aire (pie/min) A = Área de la sección transversal del ducto (pie2) 7. Pérdida de presión por aceleración del material Pa=

R x V 2 pm 69.4 x 2 g

V pm=

V mv +V mh 2

Donde: Vpm = Velocidad promedio del material Vmv = Velocidad del material en la tubería vertical. Vmh = Velocidad del material en la tubería horizontal. Ejercicio Aplicativo Se desea transportar 300 toneladas de maíz desgranado durante 12 horas a través de una tubería de hierro galvanizado de 6pulgadas de diámetro; de acuerdo a la siguiente figura determine la potencia del ventilador. El sistema trabajará con una eficiencia del 80%.

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Características de los materiales: Área frontal de la partícula ( A p ): 0.034

2

pulg

Volumen promedio de la partícula ( V p )= 0.004

−4

= 2.36x 10 3

pulg

pie

2

−6

=2.31 x 10 pie

3

3 3 Densidad del maíz ( ρ p ): 650 kg/ m = 40.57 lb/ pie

μ a=1.24x 10−5 lb/pie.s (a 20°C) ρ a= 0.074lb/ pie3 Para el cálculo de la potencia del ventilador se empleará la ecuación 1, realizando procedimientos previos para el cálculo de la pérdida de presión del sistema ( PT ) y el caudal (Q) de aire utilizado. PT =

PF +

Pe +

Pa + Pfc +

Pfd + Pen +

Psal +

Pse

Cálculo de la pérdida debido al flujo de aire en la tubería ( Pf )

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(ecuación 1)

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Para este cálculo se empleará la ecuación 2, realizando procedimientos previos para el cálculo la velocidad de transporte ( V a ¿ y del factor de Fanning (f). Para el cálculo de V a , interpolamos los valores de anexo 1 en función de la densidad del material: 3

35 lb/ pie

------------ 5000 pie/min 3

40.57 lb/ pie 3 50 lb/ pie

----------- V a

------------ 6000 pie/min

V a =5400 pies/min = 90 pies/seg Para el cálculo de f se interceptará en la gráfica del anexo 3 Re con ε /D Cálculo del número de Reynolds (Re): pies 3 x 0.074 lb/ pie seg −5 10 lb 1.24 x . seg pie

0.5 pie x 90 ℜ=

5 Re= 2.69 x 10

Cálculo de ε /D : ε = 1.5 x 10−4 m (dato para hierro galvanizado) −4 ε 1.5 x 10 m =0.01 D = 0.5 pie

Interceptando en la gráfica del anexo 3 f = 0.0077 Finalmente en la ecuación 2:

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Pf = 0.0077 x

80 pie 0.5 pie x

(

90 pie seg

2 x 32.15

2

)

pie 2 seg

Pf = 155.20/69.4 Pf = 2.24 pulg de agua Cálculo de la pérdida de la presión debido al flujo del material Cálculo de la pérdida de la presión por elevación ( Pe ) Para este cálculo se empleará la ecuación 4, realizando procedimientos

previos para el

cálculo de la carga del material (R). La carga del material se calculará empleando la ecuación 5, de donde la carga del material por unidad de tiempo ( W m ) es: W m = 300 t/12h = 918.60 lb/min Y la cantidad de aire ( W a ) empleando la ecuación 6, será: W a = 5400 pies/min x π (0.5 pie /2)2 x 0.74 lb/ pie3 W a = 78.46 lib/min Entonces de la ecuación 5:

R=

918.60lb/min 78.46 lb/min

R= 11.71 Reemplazando en la ecuación 4: Pe =

11.71 x 50 pies 69.4

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Pe =8.43 pulg de agua Cálculo de la pérdida de presión por aceleración del material ( Pa ) Para este cálculo se empleará la ecuación 7, realizando procedimientos previos para el cálculo de la velocidad promedio del material (Vpm). Para el cálculo de la Vm, se empleará la ecuación 8, Realizando procedimientos previos para el cálculo de la velocidad del material en la tubería vertical (Vmv) y horizontal (Vmv). Así mismo, para el cálculo de la Vmv se empleará la ecuación 9, realizando procedimientos previos para el cálculo de la velocidad de flotación (Vf) (ecuación 10). El valor de la velocidad de transporte (Va) se calculó interpolando valores del anexo 1. De la ecuación10:

Vf= 60 x

√

pie 40.57 lb x x 2.31 x 10−6 pie 3 2 3 seg pie lb 1 x 0.074 x 2.36 x 10−4 pie 2 3 pie

2 x 32.15

Vf = 1114.53 pie/min Entonces, en la ecuación 9: Vmv= 5400 – 1114.53 Vmv= 4285.47 pie/min Para el cálculo de Vmh se empleará la ecuación 12, realizando procedimientos previos para el cálculo de la velocidad relativa del material en el ducto horizontal (Vrh) (ecuación 13). El valor de la velocidad de transporte (Va) se calculó interpolando valores del anexo 1. De la ecuación 13: −4 Vrh: 1114.53 pie/min (0.18 + 0.65 x 10 x 5400)

Vrh: 411.26 pie/min Entonces, en la ecuación 12:

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Vmh: 5400-411.26 Vmh= 4808 pie/min Reemplazando en la ecuación 8:

Vpm= V

4271.03+4808 2

pm=4988.74

pie min

Vpm ¿ 83.15

pie seg

Finalmente la ecuación 7:

Pa=

pie seg 83.15¿ ¿ ¿2 11.71 x ¿ ¿

Pa= 18.14 pulg de agua Cálculo de la pérdida de presión por fricción del material en los codos ( Pfc ) En la ecuación 15: 2

pie ) seg Pfc= 69.4 x 2 x 32.15 pie/ seg2 0.4 x 11.71 x (83.15

Pfc= 7.56 pulg de agua Cálculo de la pérdida de presión total del sistema Considerando máximas las pérdidas a la entrada (Pent), salida (Psal) y separador (Pse): Pent= 2 pulg de H2O Psal= 1 pulg de H2O

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Pse= 3 pulg de H2O Entonces, en la ecuación 17: PT = 2.24+ 8.43+18.14+ 7.56+5.40+ 2 + 1 +3 PT = 42.37 pulg de agua Cálculo de caudal (Q) De la ecuación 6: Qa = 5400 pie/ min x π (0.5 pie /2)2 Qa =1060.29

pie3 /min

Finalmente la ecuación 1: 1060.29 pie 3 / min x 42.37 pulgde agua 6356 x 0.8

Pot=

Pot= 8.34 HP 8. Velocidad en la tubería vertical Para el movimiento vertical se debe tener en cuenta la presión estática que será afectada por: 

Pérdida de energía debido a la fricción del aire con las paredes del ducto.



Pérdida de presión debido al peso del material en los ductos en cualquier instante.

 

Pérdida de presión debido a la fricción entre materiales. Para el movimiento vertical se debe considerar el flujo de aire necesario para mantener en suspensión el material más el aire necesario para promover la velocidad del material (ver anexo 2). Vmv = Va – Vf

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Donde: Va = Velocidad de transporte (ver anexo 1) Vf = Velocidad de flotación (pie/min)

√

V f =60∗

2 g ρpV p F d ρa A p

Donde: 1 para partículas irregulares 0.5 para partículas esféricas g = Aceleración de la gravedad (pie/s2) Fd = Coeficiente de arrastre (adimensional) ρa = Densidad del aire (lb/pie3) ρp = Densidad del material (lb/pie3) Vp = Volumen de la partícula (pie3) Ap = Área frontal de la partícula (pie2) Para partículas esféricas: V f =60 x

√

1 x g ρ p dp 3 x F d x ρa

Donde: dp = diámetro de la partícula (pies) 9. Velocidad en la tubería horizontal La velocidad del aire varía de acuerdo al peso del material por unidad de volumen (peso específico). En el anexo 1 se presentan velocidades mínimas recomendadas de aire de acuerdo a la densidad del material. Vmh = Va – Vrh Donde: 19

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Vrh = Velocidad relativa del material en el ducto horizontal Vrh = Vf (0,18 + 0,65 x 10-4 x Va) Donde: Vf = Velocidad de flotación (pie/min) Va = Velocidad del aire (pie/min) 10. Velocidad relativa en el ducto vertical Vrv = Vf Donde: Vrh = Velocidad relativa del material en el ducto horizontal 11. Pérdida por fricción del material en los codos (accesorios) Pfd =

F x R x Vpm2 69.4 x 2 g

Donde: F = factor de fricción del material con la tubería (ver tabla 1). 12. Pérdida por fricción del material en el ducto (horizontal) Pfd =F

RxL 69.4

Nota: Se utilizó el siguiente factor de corrección: 1 pulg de agua = 69.4 pie de aire Otras pérdidas Pérdida de entrada (Pent): generalmente varía de 1,5 a 2 pulg de agua. Perdida de presión total Pt = Pf + Pe + Pa + Pfc + Pfd + Pent + Psal + Psep Tabla 1. Factor de fricción para diferentes materiales

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V.

Componentes básicos de un sistema neumático

En el transporte neumático se emplean distintos sistemas de desplazamiento. En la figura 2 se señalas los compontes básicos para cada sistema: aspirador, compresor y mixto.

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Figura 2. Esquema de instalaciones de transporte neumático. a) Aspiradora; b) Compresora; c) Mixta. 1. Toberas; 2. Tuberías; 3. Separador; 4. Obturadores de compuerta; 5. Filtro; 6. Soplador; 7.Compresor; 8.Colector de aire; 9. Separador de agua; 10. Alimentador. Fuente: Miravete y Larrodé, (1996)

V.1.

Alimentador

Para originarse en el ducto presiones relativamente bajas (inferiores a la atmosférica) es posible el empleo de inyectores como aparatos alimentadores, funcionando según el principio de bomba de chorro. Con estos dispositivos no es posible alcanzar importantes capacidades de transporte, puesto que solamente la energía cinética del chorro de aire sirve para vencer la presión dorsal existente en el conductor del transporte. Sin embargo, este tipo de equipo se usa para la extracción de material pulverizado que abarcan cantidades relativamente pequeñas y distancias de transporte relativamente cortas.

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Para mayores presiones se emplean otros tipos de alimentadores como los alimentadores de válvula rotativa (fig. 3), los cuales funcionan como cierre de aire. Para trabajar con materiales adherentes, con tendencia a pegarse, se usa una forma especial de alimentador rotativo, provista de unos chorros de aire que despegan el material por sucesivos impulsos (Labahn y Kohlhaas, 1985).

Figura 3. Principio de una válvula rotativa. Fuente: Labahn y Kohlhaas (1985).

Para altas presiones pueden usarse para la introducción del material en la corriente de aire alimentadores de rosca. Frente a la gran ventaja que presentan de una alimentación continua, está la gran potencia exigida y su fuerte desgaste. La rosca alimentadora gira, generalmente, a gran velocidad (750-1500 r.p.m.) y el cierre del aire se consigue por la rosca y el material en si mismo. Un ejemplo de rosca alimentadora es la bomba Fuller (fig. 4) con la cual se alcanzan capacidades de hasta 200 m 2/h y distancias normales de transporte comprendidas entre 40 y 200 m (Labahn y Kohlhaas, 1985).

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Figura42. Bomba Fuller. Para alimentación de material en un sistema de alta presión. Fuente: Labahn y Kohlhaas (1985).

Cuando hayan de transportarse materiales finamente granulados o pulverizados en un sentido sensiblemente vertical, los dispositivos de alimentación pueden tomar la forma de un recipiente montado verticalmente (fig. 5), donde el material se introduce por un transportador neumático de canaleta.

Figura 5. Alimentador de un transportador neumático vertical. Fuente: Labahn y Kohlhaas

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V.2.

Tanque Soplador

También debe mencionarse el recipiente a presión del sistema de transporte neumático. Un recipiente especial (tanque soplador) se llena parcialmente con el material a transportar, se cierra la entrada de alimentación y se introduce el aire comprimido, formando una mezcla de aire y material que se descarga por el fondo a través del tubo transportador. Por este mecanismo se pueden cubrir largas distancias y grandes elevaciones de hasta 200 m (Labahn y Kohlhaas, 1985). V.3.

Red de tuberías

Para el equipo de transporte neumático por succión, se utiliza tubos metálicos forrados (galvanizados) y flexibles. El extremo del conducto es rígido envuelto de una capa metálica con espacio entre ellos y ajustable para permitir una mayor o menor mezcla del material granular con el aire (Miravete y Larrodé, 1996). V.4.

Ciclones

El ciclón es esencialmente una cámara de sedimentación en que la aceleración gravitacional se sustituye con la aceleración centrifuga. En las condiciones de operación utilizadas comúnmente, la fuerza o aceleración centrifuga de separación varia de 5 veces la gravedad, en los ciclones de baja resistencia y diámetro muy grande hasta 2500 veces la gravedad en las unidades muy pequeñas de alta resistencia. La entrada inmediata a un ciclón es casi siempre rectangular. (Agostini, 2009). Los separadores de ciclones ofrecen las incomparables ventajas de poder trabajar con materiales a altas temperaturas a costos razonables. Son frecuentemente utilizados como dispositivos para la recepción de producto o separadores de polvo en sistema de transporte neumático como pre-filtros para filtros de mangas de alta eficiencia o como filtro final en aplicaciones con polvo grueso.

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Figura 6. Ciclón de descarga para transportar el material del medio portante. Fuente: Labahn y Kohlhaas (1985).

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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VII.

ANEXOS

Anexo 1. Velocidad mínima del aire recomendada en el transporte neumático según la densidad del material transportado.

Anexo 2. Cantidad de aire recomendado en el transporte neumático según la densidad del material transportado.

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Anexo 3. Factor de fricción de Fanning según el número de Reynolds para ser utilizado en los cálculos del transporte neumático.

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