La necesidad de transportar sólidos ha existido siempre, desde la primera revolución industrial, cuando se transportaba el carbón en carretillas hasta las calderas, hasta hoy en día cuando se extrae el mismo carbón de las minas y se transporta hasta la planta para su tratamiento. Desde la primera revolución industrial (1760-1840) han pasado más de dos siglos y la manera en que se transportan los sólidos ha cambiado radicalmente. A continuación, se va a hablar del transporte de sólidos mediante sistema de transporte neumático.
Transporte de sólidos mediante sistema de transporte neumático
El objetivo de un sistema de transporte neumático es el transporte de materiales sólidos, desde un punto a otro por medio de un flujo de gas a presión, ya sea positiva o negativamente, y a través de una tubería. Se pueden transportar materiales con un tamaño de partículas desde micrones hasta de 20mm de forma horizontal y/o vertical hasta distancias de hasta máximo 2 kilómetros y con capacidades de hasta 1000T/h a través de tuberías de hasta 500mm de diámetro.
¿Qué ventajas y desventajas tiene el Sistema de Transporte Neumático?
La principal ventaja del transporte neumático es que los sistemas son cerrados y por lo tanto no contaminantes. El material transportado se encierra dentro de la tubería lo cual protege al producto del ambiente y viceversa. Además, se trata de un sistema que permite transportar producto desde un punto a varios puntos de descarga simplificando la ruta del transporte por planta.
Dentro de las desventajas es importante destacar que no todos los materiales se pueden transportar neumáticamente, sino aquellos materiales secos, no cohesivos y relativamente finos. Los materiales frágiles pueden sufrir en exceso, y los materiales abrasivos, pueden causar desgaste en los equipos e instalación. Otras limitaciones son el tamaño máximo de la partícula, la capacidad máxima de transporte y la distancia a transportar.
¿Qué sistemas para el transporte neumático de sólidos existen?
Existen varios sistemas para el transporte neumático de sólidos, a continuación, se mencionan los más importantes:
Fase diluida:
- Método de transporte más directo.
Las partículas se transportan disueltas con el flujo de aire.- Posible tratamiento térmico del material como secado, calentado y enfriado.
Las partículas se transportan disueltas con el flujo de aire.Fase densa:
- Método que utiliza la fuerza del aire para el transporte.
Se emplea para productos fluidificables.- El producto se mezcla homogéneamente con el aire.
Se emplea para productos fluidificables.
Sistema en fase diluida y baja presión
De los diferentes sistemas que existen para el transporte de sólidos, actualmente los sistemas de baja presión positiva y negativa, continuos, de alta velocidad y fase diluida son los más usados en la industria. Esto es debido a su mayor capacidad de transporte en cuanto a flujo, mayores distancias de transporte y la facilidad de regulación y control.
Fase diluida por presión positiva
En un transporte neumático por presión positiva el elemento motor es normalmente una soplante colocada en la parte de origen del producto y lo “sopla” con gas hasta llevarlo al punto de destino. La presión generada en la salida de la soplante puede variar entre 0 y 1.000 mBar.
Fase diluida por presión negativa
En un transporte neumático por presión negativa el elemento motor es normalmente una soplante o una bomba de vacío. El elemento aspirador se coloca en la parte de destino del producto y lo “aspira” con junto con el gas introducido en el origen. La depresión generada en la entrada de la soplante puede variar entre 0 y -500 mBar.
Una gran ventaja de este transporte es que se trata de un sistema más limpio que el de impulsión ya que en caso de posible fuga en la tubería, el producto tiende a quedarse en el interior de las conducciones.
Dimensionado y diseño de sistemas de transporte neumático
Para describir el funcionamiento de un sistema de transporte neumático es mediante el diagrama de estado. Para un sistema en particular se gráfica la caída de presión por unidad de longitud de la tubería, ΔP/L, en función de la velocidad del gas de transporte, , para curvas sólidos constante .
La caída de presión depende de la velocidad del gas de transporte y del caudal de sólidos. En el caso de sistemas de fase diluida, la caída de presión aumenta al aumentar la velocidad del gas, en cambio en caso de sistemas de fase densa, la caída de presión aumenta al disminuir la velocidad del gas debido a la mayor fricción del sólido con la pared y menor área efectiva de la tubería.
Existe una zona inestable entre ambos y una zona en la cual no es posible el transporte del material.
Para el diseño y cálculo de un sistema nuevo de transporte neumático o para comprobar si un sistema existente es adecuado se ha de determinar las características físicas, así como de la fluidez del material a transportar.
La naturaleza del material puede limitar y condicionar significativamente la elección de un sistema de transporte neumático.
Es de vital importancia conocer las siguientes propiedades:
- Tamaño de las partículas: máximo, mínimo.
- Densidad y granulometría.
- Fluidez del material.
- Otros: abrasividad, toxicidad, fragilidad, dureza, etc.
La velocidad de transporte es uno de los parámetros más importantes para el diseño eficiente de sistemas de transporte neumático en fase diluida. Sistemas de transporte diseñados para trabajar a altas velocidades tienen a necesitar un alto consumo de energía, posible degradación del material y desgaste excesivo de la instalación. Por otro lado, sistemas diseñados para trabajar a bajas velocidades o altos caudales de sólidos pueden sufrir depositación de partículas en las tuberías, flujo inestable e incluso llegar a colapsar la tubería deteniendo por completo el sistema.
La gran variedad de materiales, la integración entre ambas fases (sólido-gas) y la gran cantidad de variables involucradas hacen muy compleja la modelización teórica de este tipo de flujos. Por ello, estudios experimentales resultan de vital importancia para la contribución de una base de datos para entender el funcionamiento y mejorar el diseño de sistemas.
