Transporte Neumatico Por Tuberia Para Hojuelas de Papas

Transportador Neumático por Tubería para hojuelas de papa

PROLOGO 1. Proyecto 2. Marco referencial del proyecto 3. Planteamiento del problema 4. Justificación 5. Objetivos del proyecto 6. Marco referencial técnico 7. Aspectos generales que caracterizan el proyecto 8. Especificaciones funcionales 9. Especificaciones finales 10. Sistemas 11. Subsistemas 12. Análisis independiente se sistemas y subsistemas 13. Parámetros del diseño 14. Análisis previos al diseño 15. Diseño 16. Conclusiones 17. Bibliografía

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1. Proyecto

DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR NEUMATICO POR TUBERIA

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2. Marco referencial del proyecto El transporte neumático es el mejor sistema para el transporte, carga y/o descarga de productos granulares, pulverulentos y micronizados de cualquier densidad. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El transporte neumático se basa en el movimiento de sólidos en una corriente de aire a una velocidad determinada y en una dirección predeterminada. El volumen y presión de aire necesarios se calculan en cada caso, en función de la distancia a recorrer y de la naturaleza del producto a transportar. Una instalación de transporte neumático consta, en líneas generales, de los siguientes elementos: •Ventilador centrífugo; •Sistema de carga (tolva, válvula dosificadora, boquilla Venturi,...); •Ciclón y sistema de descarga; •Filtro de mangas; •Red de tuberías de diámetro adecuado.

VENTAJAS DEL TRANSPORTE NEUMATICO El transporte neumático ofrece positivas ventajas frente a otros sistemas mecánicos de transporte como cintas, tornillos sin-fin, elevadores de cangilones, etc. Enumeramos a continuación algunas de ellas: SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO

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�Únicamente necesita un elemento mecánico: el ventilador. De esta manera se reducen sus costos de mantenimiento. � No se precisa desmontar la instalación en caso de averías. � El diseño del ventilador permite sobrecargas sin peligro de quemar el motor. � Mínimos gastos de conservación y mantenimiento. � No existen mecanismos complicados ni órganos sujetos al desgaste. FLEXIBILIDAD DE MONTAJE. � La red de tuberías puede acomodarse a la configuración de sus instalaciones, sujetándose a los techos y paredes, aprovechando zonas muertas para dejar el mayor espacio útil libre. � Los tubos pueden atravesar paredes, tomar curvas, elevarse en vertical y acomodarse a cualquier trazado que difícilmente podría ser adoptado por cintas o elevadores mecánicos. � Un gran número de cintas transportadoras puede sustituirse con éxito por una sola tubería. OTRAS VENTAJAS � Las tuberías se conservan siempre limpias y no retienen parte alguna del producto transportado, lo que permite transportar alternativamente materiales diferentes sin presentarse contaminación apreciable. Este detalle es de gran importancia en

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instalaciones para productos alimenticios, farmacéuticos, químicos, dietéticos, etc. �El transporte neumático intensifica las mezclas ya que la corriente turbulenta mezcla aún más íntimamente los productos transportados. � La corriente de aire favorece el producto, se encarga de enfriarlo, airearlo y entregarlo en óptimas condiciones para el envasado o procesos posteriores.

El proyecto y cálculo de las instalaciones de transporte neumático no es una técnica de parámetros fijos. Cada instalación requiere un estudio particular, orientado empíricamente y basándose en nuestra acumulada experiencia en este campo. Por lo tanto, solamente los fabricantes especializados pueden responsabilizarse.

SISTEMAS BASICOS DEL TRANSPORTE NEUMATICO

A.- Circuito por inducción. Ventilador de baja o media presión. Tolva de carga con boquilla Venturi. Apropiado para distancias cortas y pequeños rendimientos. Sistemas para cargar, transportar y/o descargar productos a granel. Oswaldo Fong Landivar

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Imprescindible para el transporte de granos, productos químicos granulados y toda clase de productos no muy finos, abrasivos o pegajosos. B.- Circuito por presión. Ventilador de media o alta presión (soplante). Válvulas dosificadoras en la tolva de carga y en la descarga del ciclón. Apto para cubrir distancias de hasta 200 metros y con rendimientos medios grandes. C.- Circuito cerrado Sistema muy eficiente y totalmente libre de polvo. Distancia hasta 100 metros. D.- Circuito por depresión. Ventilador de media o alta presión. Capacidad según sección de los conductos. Distancia hasta unos 100 metros. Recomendamos estas instalaciones de alta eficiencia para el transporte neumático de productos pulverulentos y finamente molidos. El sistema por depresión o vacío evita pérdidas del producto en las posibles fugas del sistema de tuberías, garantizando así una atmósfera de trabajo completamente libre de polvo.

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El ventilador va siempre colocado en la salida del ciclón, impidiendo que el producto pueda obstruir o desgastar el rodete del ventilador.

Sistemas Básicos de Transporte Neumático. Este tipo de transporte neumático 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.

VENTAJAS DEL TRANSPORTE NEUMÁTICO A BAJA PRESIÓN FRENTE A OTROS. � 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.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Actualmente existe la necesidad de disponer de máquinas eficientes que optimicen el transporte de materiales de forma económica, en este caso hojuelas de papas fritas.

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Este requerimiento esta dado por actividades en la industria química como es el caso del transporte de sólidos.

4. JUSTIFICACION

Entre los aspectos que influyen para la implementación de un sistema de transporte neumático:  Su costo es bajo comparado con otros tipos de transportadores.  Puede trabajar ininterrumpidamente por periodos de tiempo realmente largos, requiriendo paradas solo para su mantenimiento.  Requieren de un mínimo de personal de operación, puesto que sus mandos son operados directamente desde una cabina de mandos. Actualmente incluso las tovas de carga operan automáticamente según la carga que se desee, de tal manera que las paradas por material atascado en la entrada de la tolva se presentan en muy rara ocasión.  Además este tipo de transporte puede contar con una rueda de paletas como alimentador, el cual Oswaldo Fong Landivar

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lanza al solido dentro del tubo de secado aproximadamente por el centro. Con este sistema las aglomeraciones de material se rompen.  Requiere escaso mantenimiento, especialmente cuando sus elementos están bien diseñados y se tiene que tener cuidado en mantener en buen estado los distintos filtro de la maquina. El poco mantenimiento se debe a las pocas partes móviles que posee la máquina

5. OBJETIVOS DEL PROYECTO a. OBJETIVOS GENERALES Diseño de un transportador neumático por tubería para un Sistema de lazo cerrado para transportar 9 tn/hr. De hojuelas de papa frita (potato flake)

b. OBJETIVOS ESPECIFICOS Considerados como pasos necesarios para alcanzar nuestro objetivo general:  Recopilación de información referente al diseño y construcción transporte neumático.  Ampliar conocimientos adquiridos.  Verificar la disponibilidad de materiales que se puedan emplear en el diseño.  Calculo del sistema de trasporte.

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6. MARCO REFERENCIAL DEL PROYECTO La maquina transportadora tiene las siguientes características generales:  el material tiene un peso específico absoluto (absoluto circa) entre 500-600kg/m3  con una capacidad de transporte de 9 ton/hora.  hd = 10 mm. de agua (presión dinámica)

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7. ASPECTOS GENERALES QUE CARACTERIZAN EL PROYECTO Para la seguridad de su operación es necesario que la máquina esté señalizada adecuadamente, especialmente en su sector motriz, por la presencia de parte móviles que pueden ser peligrosas, así mismo en los sectores por donde circula el material, es necesario colocar protectores de seguridad para proteger a las personas de sectores calientes de la tubería. Debe existir un control constante de presión, temperatura y humedad en el proceso.

8. ESPECIFICACIONES FUNCIONALES Sistema de accionamiento La máquina esta acciona por un motor con las siguientes características:  Motor eléctrico de 6 polos  Potencia de 30 kw  Velocidad de 1750 rpm Dicho motor acciona un ventilador, cuyas características son:  Serie: 05 Oswaldo Fong Landivar

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    

Clasificación en construcción: 2 Diámetro: 36 Tipo: MH Potencia: 40 HP RPM: 1750

9. SISTEMAS -

Sistema Sistema Sistema Sistema Sistema

de mecanismos de control u operación de la maquina de regulación de seguridad térmico

10. SUBSISTEMAS - Motor - Freno - Ventilador - Ciclones - Tablero de control del motor-reductor - Regulación de la cantidad de material que circula - Regulación de la temperatura - Regulación del caudal y velocidad 11.

ANALISIS INDEPENDIENTE DE SISTEMAS Y

SUBSISTEMAS SISTEMA DE MECANISMOS - Motor Freno - Ventilador - Ciclones

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SISTEMA DE CONTROL U OPERACIÓN DE LA MAQUINA - Tablero de control del motor-reductor SISTEMA DE REGULACION - Regulación de la cantidad de material que circula - Regulación del caudal y velocidad

SISTEMA DE SEGURIDAD - Interruptores para paradas de emergencia

HOJA DE DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR NEUMATICO POR TUBERIA

Características del material -

Caudal requerido: 9 Tn/hora Peso especifico de las hojuelas de papa: 500-600 kg/m³ Tamaños de la mayoría de las partículas: 20-30 mm Presión dinámica experimental: 10 mm de agua.

Elección del caudal de aire. El caudal de aire necesario para entregar es: Oswaldo Fong Landivar

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1438.4/(1.28*(450-120)) = 3.4053 m3/s Diámetro del tubo de secado Determinación del caudal El caudal másico en kg/s es el siguiente: Pm = Caudal (ton/hr) / 3.6 Pm = 2.5 kg/seg Determinación de los litros de aire por kilogramo de material transportado Mediante la siguiente expresión: La = 110*(peso especifico abs. del material) Con el peso especifico en Kg/dm3 La = 60.5

Calculo del volumen de aire necesario por segundo El caudal volumétrico de aire es el siguiente: Va = (Pm*la)/1000 Va = 0.15 m³/seg Oswaldo Fong Landivar

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Calculo de la velocidad de aire necesaria Mediante la siguiente expresión, con el peso especifico en Kg/dm3: v =24∗√ peso especifico|.|del material

v = 17.79 m/seg Calculo inicial del diámetro del tubo Primero se determina el diámetro mediante formula y luego se normaliza: D=

√

4∗V v∗π

D = 0.103 m

Determinación final del diámetro mediante normalización. El diámetro mas próximo encontrado en catalogos de tubos de acero inoxidable es el de 0.106 m Los espesores disponibles son de 0.8, 1, 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6 mm DIN 2463

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Determinación del Requerimiento de potencia

Perdida por Presión dinámica (hd) Se la calcula de la siguiente manera: hd = ((peso esp. Del aire)*v2) / (2*g) hd = 20 Perdida por ingreso al circuito (hi) La perdida por el ingreso al circuito es aproximadamente el doble de la anterior calculada: hi = 2 * hd hi = 40 Perdida por fricción en el tubo (hta) Mediante la siguiente expresión: L γa∗v 2 ∗ D 2∗g

( )(

h ta=λ∗

Donde: λ=0.0125+0.0011 /D λ=¿ 0.023

L = 90 m.

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)

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h ta=399.88 kg /m ²

Perdidas por codos (hda) Se tienen quince codos en todo lo que es el conducto hda = 2*10*D hda = 2.12 kg/m² Para quince codos será de 31.8 kg/m2 Perdidas en el ciclón Las pérdidas se producen en dos ciclones: h1 = 50*D h1 = 5.3 kg/m² h2 = 40*D h2 = 4.24 kg/m² h3 = 100*D h3 = 10.6 kg/m² h = h1 + h2 + h3 Para los dos ciclones es: 40.28 kg/m2 Perdida producida por la entrada del material al circuito (him) Oswaldo Fong Landivar

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him = 0.008*Q*v2/Va him= 155.52 kg/m²

Perdida por fricción del material en el tubo (htm) ha =

h a=λ

L∗Ɣ∗v ² D∗2 g

L= 65 m ha = 128.1 kg/m²

Perdida por tramo vertical (hHm) H= 69 m hHm = 0.278*Q*H/Va hHm = 115 kg/m² Perdidas por desviaciones (hdm) Razón de peso (rp) rp = Pm/1.2*Va rp= 13.89 hdm =rp*hda hdm = 441.7 kg/m²

Perdida por el ciclón (hcl) hcl = 50*D*rp hcl = 73.61 kg/m²

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Potencia requerida (N) Pérdida total Pérdida total = Sumatoria de pérdidas producidas el todo el circuito = 1445.89 kg/m² N = (v*hma)/(75*n) = 34.70 HP.

Elección del ventilador Se elige el siguiente ventilador: 052-12.2-MH-S-2

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Elección del motor Se selecciona un motor de:

5.1. Ciclón Si tenemos un ducto a la entrada de forma circular, con un diámetro de 30.5 cm, tenemos: El área a la entrada es: 352.9 cm2. Flujo de aire: 7786.8 litros por hora La velocidad del aire a través del área de sección transversal es: 31.93 m/s.

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El diámetro interno del ciclón: 75 cm. El diámetro del ducto de salida del gas: 50 cm. Altura del cilindro: 105 cm. Altura de la sección cónica: 105 cm. Altura total del ciclón: 220.4 cm. Diámetro del ducto de salida que contiene el sólido: 24.3 cm.

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BIBLIOGRAFIA - Transporte neumático por tubería- texto y apuntes Ing. Fernando Torrez - Motores Siemens - http://www.globogal.ch/index.php?nav=10,65,163 - http://www.tubinox.com/Productos/catalogo.asp - http://www.cisatubos.com.ar/ - http://spanish.exair.com/linevac/LineVac.php? source=google&group=line - vac&origin=spanish&gclid=CL2VrqqW368CFUIQNAodGmp8 DQ - http://www.solids.es/es/instalacionessistemas/transporte-neumatico.html - http://www.essolidos.es/fase-diluida.php - http://www.bulker.eu/web/bulker-transporte-neumatico/ - http://www.codols.com/tecnologias/transporte-neumaticoen-fase-diluida - http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/65441Tecnicas-de transporte-neumatico.html - http://www.sahivo.es/categories/detail/id/23/categoria_p rincipal_id/1

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- http://www.air-tec.it/es-PE/FAQ/FAQ.aspx

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