TRANSPORTE NEUMÁTICO
Balcázar, Alejandra*; Hernández, Ángel Sebastián*; Restrepo, Maritza*. Universidad A!"#$"ngenier%a A!"#$"ngenier%a de procesos. procesos. abalcaza&ea't.ed(.co RESUMEN: Se RESUMEN: Se realizaron ) ensaos de transporte ne(+ático para -- g de (n lodo biolgico en polvo, variando el diá+etro de la +ang(era en /(e eran transportados. n el pri+er caso con (na de ),0 c+ en el seg(ndo con (na de 1,0 c+ para as% as% co co+p +par arar ar el e2ec e2ecto to del del diá+ diá+et etrro dete deterr+ina +inarr los los pará pará+e +etr tros os +á +áss i+po i+port rtan ante tess a tene tenerr en c(en c(enta ta para para la correcta operacin de estos siste+as tales co+o la velocidad del aire aire en la /(e se obt(vo obt(vo ),03 +$s para para la +ang(era +ang(era 1 4,40 +$s para la +ang(era ) la ca%da de presin en la /(e se obt(vo 1,0)) lb$in ) 5-,1-4 6g$c+)7 para la +ang(era 1 1,898 lb$in) 5-,1:- 6g$c+)7 para la +ang(era ). l transporte se logr gracias a (n siste+a co+binado de presin vac%o prod(cido +ediante (n
e dia+eter o2 t>e >ose being transported. "n t>e 'rst case =it> a to ),0 c+ and t>e second =it> a to 1,0 c+ in order to co+pare t>e e?ect o2 dia+eter dia+eter and deter+i deter+ine ne t>e +ost i+portant i+portant para+eter para+eterss to consider 2or proper operation o2 t>ese sste+s, sste+s s(c> as t>e air velocit in in =>ic> =as obtained obtained ),03 + $ s 2or >ose >ose 1 and 4,40 + $ s 2or t>e >ose ) and t>e press(re 2all in =>ic> =as obtained 1,0)) lb $ in ) 5-,1-4 6g $ c+ )7 2or >ose 1 and 1,898 lb $ in) 5-,1 5-,1::-6g 6g $ c+)7 2or t>e >ose >ose ). #ranspo ransporta rtatio tion n =as ac>i ac >iev eved ed t>r t>ro(g> o(g> a co+b co+bin ined ed pres press( s(rreva evac( c((+ (+ sst sste+ e+ prod(ced b a
1. INTRODUCCIÓN l objetivo principal de (n siste+a de transporte ne(+ático es transportar +ateriales slidos a granel, general+ente secos 'nos, desde (n p(nto a otro por +edio de (n @(jo de gas a presin, a sea positiva o negativa, a travs de (na t(ber%a. Materiales general+ente, co+p(estos por part%c(las 'nas, /(e van desde las +icras >asta part%c(las de )- ++ p(eden ser transportados en 2or+a >orizontal $o vertical, desde alg(nos +etros >asta +ái+o dos Cil+etros de distancia, con capacidades de >asta 1--- t$> a travs de t(ber%as de >asta 0-- ++ de diá+etro 5D(bile, )-117. Se p(ede encontrar aplicaciones del transporte ne(+ático en (na gran cantidad de ind(strias co+oE +iner%a, constr(ccin, /(%+ica, 2ar+ac(tica, plásticos, ali+entos, papel, vidrio, energ%a, entre otras. l transporte ne(+ático es (sado en +(c>os tipos de procesos debido a las ventajas @eibilidades /(e posee 2rente a otros siste+as de transporte. For eje+plo, el transporte ne(+ático tiene (na gran capacidad de transporte, si+plicidad en la constr(ccin, posibilidad de recorridos sin(osos, b(en aisla+iento al a+biente del +aterial transportado, evitando /(e entre en contacto con 2actores eternos de >(+edad conta+inantes evitando e+isiones a la at+os2era c(ando se transporta +ateriales peligrosos, ticos, etc., as% co+o (n alto grado de a(to+atizacin ntre s(s desventajas está la selectividad de las part%c(las a transportar, a /(e slo es posible transportar a/(ellas
+asas de part%c(las /(e tengan (n @(jo relativa+ente libre, p(esto /(e los @(jos de tipo no libre, debido a los aglo+erados o ta+aGos de part%c(las grandes p(eden obstr(ir las t(ber%as de transporte s( @(idizacin se v(elve +( co+plicada l transporte p(ede e2ect(arse de +anera >orizontal $o vertical. as capacidades en c(anto a distancia p(eden variar desde pocos +etros >asta dos Cil+etros co+o +ái+o, en c(anto a área de s(ccin $o transporte, el diá+etro de (na t(ber%a p(ede variar desde los 0 c+ de diá+etro a escala ind(strial5!rancisco Dabrejos, )--:7. Ieneral+ente el +edio de transporte (tilizado es aire, pero p(eden (sarse otros gases para el transporte, co+o por eje+plo Fara slidos con riegos de oidacin deterioro se s(ele (tilizar el nitrgeno el diido de carbono para slidos con riesgos de eplosin, p(es este no ali+enta las reacciones de co+b(stin. SegJn las necesidades de distrib(cin de la red, se p(eden (sar siste+as de vac%o, siste+as de presin o siste+as de co+binados de presin vac%o. n la presente práctica de laboratorio se llev a cabo (n transporte de presinvac%o en (n arreglo acia el 'nal en donde >ab%a (na válv(la de globo para dejar salir el +aterial, el co+presor está (bicado al inicio para a(dar al desplaza+iento del aire /(e es el /(e per+ite /(e se transporte el +aterial.
a presin el ca(dal de aire necesarios, se calc(lan de ac(erdo a la nat(raleza del prod(cto a transportar la distancia a recorrer 5Ir(ber Her+anos, s.2.7. a capacidad de (n siste+a ne(+ático de transporte depende deE •
a densidad del prod(cto, de la 2or+a ta+aGo de las
2. Objetiv! 2." Objetiv #e$e%&' •
#ransportar lodo biolgico a travs de dos +ang(eras de diá+etros di2erentes >aciendo (so de (na corriente de aire a presin, para vis(alizar el e2ecto del área respecto a la velocidad de transporte del +aterial.
2.2 Objetiv! e!(e)*+)! •
•
•
Keter+inar las ca%das de presin del siste+a en t(ber%as accesorios. val(ar el e2ecto del diá+etro de t(ber%a en el transporte ne(+ático de lodo biolgico. !a+iliarizarse con las caracter%sticas del e/(ipo de transporte (tilizado en este tipo de operaciones para la identi'cacin de 2actores i+portantes /(e p(eden tener in@(encia sobre los res(ltados.
part%c(las. l contenido de energ%a del aire de transporte a lo largo del siste+a. l diá+etro de la l%nea de transporte. a longit(d e/(ivalente de la l%nea de transporte. 5Keparta+ento de "ngenier%a de Frocesos, )-107
•
•
•
•
,. M&te%i&'e! - t0! ,." L)&'i1&)i$ a práctica de transporte ne(+ático se llev a cabo en el laboratorio de +anejo de slidos de la Universidad A!"# 5Medell%n, Dolo+bia7. Se trabaj bajo pará+etros de te+perat(ra a+biente de )0LD presin at+os2rica de -,9:)1 at+ aproi+ada+ente. ,.2
M&te%i&'e!
Fara llevar a cabo la práctica de transporte ne(+ático se (tilizaron los sig(ientes +aterialesE • •
odo biolgico. Aire 5@(ido de transporte7.
,.,E34i(! T%&$!(%t&0% $e45ti), e/(ipo (tilizado con el 'n de llevar a cabo el transporte de part%c(las de s%lice a travs de (na serie de t(ber%as verticales >orizontales /(e lo con2or+an. C(%e!%, (tilizado para el s(+inistro de aire al e/(ipo de transporte ne(+ático. B&'&$1&, (tilizada con el 'n de registrar la +asa de slidos a trasportar. C%$et%, (tilizado con el 'n de to+ar el tie+po total de transporte de las part%c(las de lodo biolgico, del p(nto de entrada al p(nto de salida l(ego de pasar por (n cicln. M&$#4e%&! ,.6 Met0'#*& "nicial+ente se >izo el reconoci+iento de las partes /(e con2or+aban el e/(ipo de transporte ne(+ático con el c(al se iba a trabajar, para analizar s( 2(nciona+iento. ste está co+p(esto principal+ente por t(ber%as +ang(eras disp(estas de +anera vertical >orizontal, (n t(bo ace (n e2ecto de vac%o para dar inicio a la ali+entacin del transporte, (n silo de al+acena+iento de las part%c(las transportadas, (n 'ltro /(e colecta las part%c(las 'nas separadas por el cicln. A contin(acin se presenta la !ig(ra ), en la c(al p(ede apreciarse el e/(ipo descrito.
7i#4%& ". T%&$!(%t&0% $e45ti) 4$ive%!i0&0 EA7IT8 t&0 0e: 9De(&%t&e$t 0e I$#e$ie%*& 0e P%)e!!8 2";< Una vez reconocidas las partes co+prendido el 2(nciona+iento del e/(ipo, se dio inicio a la operacin de trasporte ne(+ático. Fara ello, se encendi el co+presor antes de dar inicio a la ali+entacin de las part%c(las de lodo, se pes el +aterial se registraron las presiones del e/(ipoE la presin de vac%o la presin atrib(ida al aire s(+inistrado por el co+presor. Don el 'n de eval(ar el e2ecto del diá+etro de la t(ber%a en el transporte ne(+ático, las +ang(eras >orizontales 2(eron ca+biadas. n la eperiencia, l(ego de la preparacin del e/(ipo se trabaj con (na +ang(era >orizontal de diá+etro de ),0 c+ (na +ang(era de diá+etro de 1,0 c+. n el +o+ento en /(e se dio inicio a la ali+entacin de lodo se inici el crono+etraje del tie+po de transporte. l tie+po 2(e to+ado >asta /(e la Jlti+a part%c(la pasara a travs del cicln reposara en el recipiente de al+acena+iento.
7i#4%& 2. S'i0! %ete$i0! e$ '& &$#4e%& "
Di5et% i$t 9)<
),0
1,0
A'ie$t 9#<
13,-
)-,1-
tie( 9!<
--
--
C&(&)i0&0 9#/!<
-,0:
-,39
C&(&)i0&0 9'b/=<
:,)
0,4
6.2. Ve')i0&0 0e' &i%e 0e!(4! 0e' Ve$t4%i
V v =C v∗
7i#4%& ,. Re)%%i0 0e' '0 t%&$!(%t&0 =&!t& e' )i)'$ 6. C5')4'! 6." C&')4'&% '& )&(&)i0&0 0e' Si!te&
√
2 g∗(
P1 P 2
1−
γ
−
γ
)
( ) A 2
2
A 1
V v velocidad del aire en el vent(ri C v coe'ciente de velocidad g gravedad
Capacidad=
masa tiempo
Konde la +asa está en gra+os corresponde a la del slido transportado el tie+po está en seg(ndos es lo /(e tarda en recorrer el siste+a ne(+ático. T&b'& ". M&te%i&' t%&$!(%t&0 tie( 0e (e%&)i$ M&$#4e% M&$#4e% &" &2
P1 P2 presiones de entrada 5ali+entacin7 del peso espec%'co del aire A 1
A 2
son el área
transversal de la entrada 5ali+entacin7 del
V v∗ A v =V d∗ A d
Konde V v y A v son la velocidad
T&b'& 6. C5')4' 0e '& ve')i0&0 0e!(4! 0e' Ve$t4%i (&%& '& &$#4e%& " - 2
el área trasversal del vent(ri
M&$#4e M&$#4e %& " %& 2
V d y A d son la velocidad el área
trasnversal de la t(ber%a desp(s del
1,14-
L$#it40 9)<
03,0--
Ai$t 92<
-,---1-9
T&b'& ,. D&t! (&%& e' )5')4' 0e '& ve')i0&0 0e' Ve$t4%i
Di5et% i$t 9)<
),0-
1,0-
Á%e& i$t 92<
-,---: :
-,---1:
V0 9/!<
),03-
4,40-
3. 4.3. Calcular el caudal del aire
Q= Á rea∫ ¿ Vd KondeE Q
Cv
-,8)3
? 9N/,<
11,91-
P" 9N/ <
14)3,98 -
P2 9N/2<
-
2
A&'i 92< -,---1-9 Ave$t4%i 92<
4,-3-*1-
Vv 9/!<
104,-:-
ca(dal del aire en + $s. Á%e& i$t > área interna de la +ang(era en +). V0> velocidad en +$s. T&b'& ;. C5')4' 0e' )&40&' 0e' &i%e e$ '&! &$#4e%&!. M&$#4e% M&$#4e% &" &2 Á%e& i$t 92<
-,---: -,---1: 4 1
-3
V0 9/!< @ 9,/!<
),03--
4,40--
-,--111-
-,--11-8
ete%
6.6. C&')4'&% '& '$#it40 e34iv&'e$te 0e '&! &$#4e%&! Al no >aber accesorios en el recorrido de las +ang(eras, la longit(d e/(ivalente de estas es la longit(d +edida para cada (na. 6.;. C&')4'&% '&! (%0i0&! 0e (%e!i$ 0e' !i!te&. C(&%&% e!te %e!4't&0 )$ e' bte$i0 (% $#%&&!8 (&%& ' )4&' !e 0ebe &!4i% 4$ &)t% 0e 0i!e i#4&' & 2. Re'&)i$ 0e !'i0! RS= 0,280683∗Capacidad
0,974987
−
Q
∗
0,9953
KondeE
Capacidad = capacidad en lb$> Q
ca(dal del aire en 2t $+in
Le 0e' !i!te& Fara calc(lar la longit(d e/(ivalente del siste+a se tienen en c(enta las +ang(eras, t(ber%as accesorios del recorrido /(e va desde la ali+entacin al cicln 5ver 'g(ra .7. Fara el cálc(lo del diá+etro interno K se s(p(so /(e la t(ber%a +etálica es de acero inoidable calibre :-. os datos de los diá+etros internos los e$K se to+aron de 5Ag(ilar, )-1:7. T&b'& . Di5et%! i$te%$! (&%& '&! t4be%*&! et5'i)&! T4be%*&
#(ber%a desde la válv(la de globo a la +ang(era
1,41
#(ber%a /(e va desde la +ang(era >asta el cicln
),34
T&b'& . C5')4' 0e '& '$#it40 e34iv&'e$te 0e )&0& (&%te 0e' !i!te& Le Di5e 9)< t% 1,14
A))e!%i
Le/D
+ang(era de ali+entaci n
31,83 4),03 -
:-,- :)0,válv(la de --globo t de paso directo t de paso de lado t de paso directo +ang(era 1 +ang(era ) t de paso de lado #(ber%a
)-,-- )0,-3-,-- 40,-)-,-- )0,--
1,)0 1,)0 1,)0 1,)0
30,1 10,0 8 --
),0
44,:- 1-:,0 4 --
1,0
3-,-- 1)0,: -18,08,-
),-8 ),-8
codo 8-L
-,-- 3),4-
),-8 KF 56g$c+ ) 7
T&b'& . L$#it40 e34iv&'e$te tt&' 0e' !i!te&
8:,3--
89,3--
9<
8,:3
8,93
9t<
-,33)
),)4-
6.. Dete%i$&% e' %#ie$ 0e G4j 0e &i%e.
ℜ=
VD γ
KndeE
P%0i0& 0e (%e!i$ −
DELP=3,7454
-,1:-
No es posible realizar el cálc(lo de prdida de presin del siste+a +ediante no+ogra+as debido a /(e los e 5-,33) 2t ),)4- 2t7 sobrepasan el l%+ite in2erior 50- 2t7.
Le tt Si!te& )$ Si!te& )$ &' &$#4e%& " &$#4e%& 2 9) <
-,1-4
10
5
L e
∗
1,04016
F D
∗
1,038
V > velocidad del aire en +$s. D > diá+etro de la +ang(era en
+.
γ viscosidad cine+ática del
KondeE Le > longit(d e/(ivalente del siste+a en 2t. DELP > prdida de presin en lb2$in ).
aire a )-LD /(e es
−5
1,51∗10
m2 s .
T&b'& H. R#ie$ 0e G4j e$ &$#4e%& " - 2.
7D > )--. T&b'& F. C5')4' 0e (%0i0& 0e (%e!i$ (&%& e' !i!te& )$ &$#4e%& " - &$#4e%& 2
C5')4' RS KF 5lb$in )7
Si!te& )$ &$#4e%& " :,4-4 1,0))
Si!te& )$ &$#4e%& 2
M&$#4e%& M&$#4e%& " 2 D 9<
-,-):
-,-1:
V0 9/!<
),03-
4,40-
Re
89:,1-3
38)9,9-9
0,9) 1,898
6.. Dete%i$&% e' G4j 5!i) )%*ti) 0e &i%e 9'b/=%<
W =
0,53∗ P∗ A∗C ∗3600 0.5
T
W > !l(jo +ásico del aire en lb$>. P > Fresin absol(ta a la entrada del Área de la bo/(illa del Doe'ciente de entrada adi+ensional -,83. T > #e+perat(ra absol(ta en LR. W =
0.53∗( 2,5 + 12,375 )∗ 8107,32∗0,96 ∗36 536,67
0.5
;. Di!)4!i$ - &$5'i!i! 0e '! %e!4't&0! Se realiz la práctica de transporte ne(+ático e+pleando dos cond(ctos o +ang(eras de di2erentes diá+etros co+o se p(ede observar en la tabla 1. s i+portante considerar /(e el +aterial e+pleado para realizar la práctica 2(e (n +aterial con condiciones gran(lo+tricas adec(adas >aciendo +ás 2ácil el transporte por el tipo de @(jo /(e presenta. Se realiz el cálc(lo de la capacidad para las dos eperiencias encontrando /(e para la +ang(era ) la capacidad 2(e +aor 50,4 lb$>7 /(e para la +ang(era 1 5:,9 lb$>7 co+o p(ede observarse en la tabla 1; esto debido a /(e se ali+ent +ás cantidad de +aterial para la +ang(era ). n realidad la +ang(era de +aor capacidad es la 1 debido a /(e el diá+etro interno es +aor /(e el de la +ang(era ), lo /(e s(cedi es /(e la velocidad era +enor en la +ang(era ), lo /(e
prod(jo retencin de slidos /(e no 2(eron arrastrados 5ver 'g(ra ).7. Seg(ido de esto, se calc(l la velocidad de @(jo en las dos eperiencias trabajadas 5tabla :7 obteniendo /(e la velocidad para la +ang(era ) 54,40 +$s7 2(e ,- veces la velocidad de la +ang(era 1 5),03 +$s7, lo c(al tiene /(e ver con la relacin indirecta eistente entre esta variable el área de la seccin transversal del cond(cto, donde a +aor diá+etro +enor velocidad. l transporte ne(+ático se basa en la (tilizacin de (n @(ido, general+ente aire para transportar part%c(las slidas, basándose en di2erentes 2(nda+entos para lograr esto co+o el vac%o o la presin. l a (tilidad c(ando se trabajan di+ensiones pe/(eGas a /(e la escala es +( li+itada, estos no+ogra+as se +(estran e'cientes para transportadores ne(+áticos de +aores di+ensiones al transportador analizado en la práctica, ser%a de +aor (tilidad b(scar otros +odelos tericos para representar el @(ido. Fara realizar el cálc(lo +ediante no+ogra+as se s(giere, ade+ás, (tilizar (n 2actor de diseGo +ás apropiado para las di+ensiones /(e se tienen del transportador ne(+ático (tilizado, a /(e el 2actor de )-- ca(sa la obtencin de datos
por 2(era de los rangos establecidos por los no+ogra+as. Analizando el res(ltado del nJ+ero de Renolds 5ver tabla 8.7 /(e se obt(vo para las dos +ang(eras, se p(de decir /(e para la +ang(era 1 de +aor diá+etro 589:,1-37 el siste+a 2(nciona a (n rgi+en de aire en transicin para la +ang(era ) de +enor diá+etro 538)9,9-97 el aire viaja en (n rgi+en t(rb(lento, esto debido a /(e la velocidad es +aor en la +ang(era ) >ace /(e el aire viaje con +ás energ%a cintica es (n @(jo +ás OcaticoP. F(ede >aber errores en el cálc(lo de la prdida de presin para el siste+a a /(e se >izo la s(posicin de /(e la t(ber%a es de acero inoidable calibre :- no se tiene seg(ridad en esto, sin e+bargo, para el objetivo de la práctica de co+parar el ca+bio en las ) +ang(eras, es aceptable p(es se >izo la +is+a s(posicin en los ) casos el Jnico ca+bio son las +ang(eras, por lo /(e en caso de no ser correcta la s(posicin, no a2ectar%a los res(ltados en este sentido. a prdida de presin obtenida para la +ang(era 1 de +aor diá+etro 2(e de -,1-4 6g$c+) para la +ang(era ) 2(e de -,1:- 6g$c+), por lo /(e se obt(vo (na prdida +aor en la +ang(era ) /(e es la de +enor diá+etro, lo c(al tiene se debe a /(e >a (na +aor velocidad /(e >ace /(e a(+enten las prdidas por 2riccin, las prdidas por accesorios ser%an las +is+as para los dos siste+as a /(e es la +is+a t(ber%a con los +is+os accesorios. l ca(dal obtenido en los ) +ontajes 5ver tabla 0.7 2(e práctica+ente el +is+o 5-,--111+$s para +ang(era 1 -,--11-8
+$s para +ang(era )7, lo c(al conc(erda con lo esperado con'r+a /(e, sin i+portar el diá+etro de la +ang(era el ca(dal va a ser el +is+o, a /(e no depende de este sino de la potencia del co+presor. . CONCLUSIONES as di+ensiones de la t(ber%a son (no de los 2actores +ás i+portantes a tener en c(enta a la >ora de transportar (n slido, p(es deben contrib(ir a la 2or+acin de (n @(jo 5general+ente tapn7 tal /(e se genere (na presin negativa /(e s(ccione los slidos a travs de la t(ber%a /(e ade+ás per+ita circ(lar los slidos a travs de ella teniendo en c(enta las di+ensiones 2or+a de part%c(la para no crear obstr(cciones /(e i+pidan el adec(ado transporte de +aterial. Al a(+entar el diá+etro longit(d de la +ang(era, la velocidad del @(jo del aire en s( es +enor pero el ca(dal de todo el siste+a es constante a /(e no depende del diá+etro de la +ang(era sino de la potencia del co+presor. a capacidad es (na variable /(e depende directa+ente del área del cond(cto por el c(al pasa el @(ido. l incre+ento de la velocidad del @(%do de transporte a(da a crear +aores reg%+enes de @(jo, lo c(al aporta a la e'ciencia en tr+inos de capacidad del siste+a. n concl(sin se p(ede a'r+ar /(e se obt(vieron res(ltados lgicos en el transporte ne(+ático para el lodo biolgico /(e per+itieron >acer análisis de las variables /(e intervienen se p(ede decir /(e el transporte +ás adec(ado en este
caso se dio con la +ang(era ) /(e es +ás delgada a /(e 2(e la /(e obt(vo +enos prdidas de part%c(las, /(e al ser tan poco +aterial, la +aor%a /(edaba atascado al pasar por la +ang(era 1 /(e no ten%a la s('ciente velocidad para arrastrarlo debido a s( +aor diá+etro. os 2actores +ás i+portantes /(e in@(en en el transporte ne(+ático de part%c(las slidas son el ta+aGo de las part%c(las 5(n +aor ta+aGo per+ite (na +ejor rec(peracin del +aterial7, de la velocidad de @(jo del aire o +edio transportante, el tipo de @(ido el diá+etro de la t(ber%a. a ca%da de presin del siste+as se ve a2ectada por la velocidad del aire a la salida del as prdidas el +aterial a transportar es denso, se re/(ieren de (n co+presor lo s('ciente+ente potente. l siste+a de 2(nciona+iento del transportador ne(+ático del laboratorio es a presinvac%o a
/(e está co+p(esto de (n co+presor /(e s(+inistra el aire al siste+a (n
ile. Rec(perado el 1 de +ao de )-13, de >ttpE$$===.+ateriales sa+.org.ar$sitio$biblioteca$las erena$)1.pd2 Keparta+ento de "ngenier%a de Frocesos. 5)-107. Manual de laboratorio de manejo de sólidos. Medell%nE Universidad
A!"#. Ir(ber Her+anos. 5s.2.7. Transporte neumático. Rec(perado el 1 de +ao de )-1), de >ttpE$$===.gr(ber>er+anos.c o+$doc(+entos$#ransporte )-ne(+atico.pd2.
