Soluciones de Filtración para Transporte Neumático

Introducción

El transporte neumático es un proceso importante para muchas industrias, como la producción y el transporte de plásticos, el procesado y envasado de alimentos el transporte y almacenamiento de semillas agrícolas, por nombrar algunas. Las soluciones de filtración y silenciamiento son parte integrante de un sistema de transporte neumático eficaz. Sus funciones abarcan desde la protección del equipo de movimiento de aire hasta el silenciamiento del ruido emitido por el equipo. La filtración es necesaria para limpiar el aire atmosférico que entra en el proceso a través de la entrada del soplador/bomba y de cualquier válvula de purga de aire o de alivio de vacío dentro del sistema. Este artículo analiza el proceso de transporte neumático y la importancia de la filtración en el sistema.

La tolva y tuberías transparentes permiten confirmar visualmente que el sistema de transporte neumático funciona correctamente.

 

¿Qué es un Sistema de Transporte Neumático?

El transporte neumático es un proceso que utiliza aire para transferir productos a granel como polvos, gránulos y otros sólidos del punto A al punto B dentro de tuberías o conductos. El éxito del transporte de material depende del flujo de aire entre los puntos inicial y final del sistema. El flujo se consigue normalmente mediante un soplador, compresor, ventilador o una bomba de vacío.

Los diseñadores y constructores de sistemas de transporte neumático tendrán en cuenta el tipo de producto transportado a la hora de seleccionar el sistema de transporte neumático más adecuado.

Esta instalación de moldeo por inyección utiliza un sistema de transporte neumático para descargar los gránulos de plástico de los vagones a los silos de almacenamiento y distribución.

 

Tipos de Transporte Primario

El tipo más común de sistema de transporte neumático es el sistema de fase diluida o de poco peso, en el que el flujo de aire puede generarse utilizando equipos de presión o de vacío. Las presiones de funcionamiento suelen ser inferiores a 1 bar(g) en entornos de presión, y los sistemas de vacío suelen funcionar en torno a 500 mbar. Estos sistemas utilizan altas velocidades para fluidificar el producto en la corriente de aire.

El transporte neumático en fase densa se aplica como método para mover materiales pesados, frágiles o abrasivos a baja velocidad. El material se desplaza por una tubería cerrada a baja velocidad. Esto permite reducir el desgaste tanto de las tuberías del sistema como de los materiales transportados. Por ello, la fase densa suele ser el sistema elegido cuando hay que transportar materiales a largas distancias.

El transporte neumático en fase densa y en fase diluida se utiliza en aplicaciones agrícolas para mover granos, maíz y otros productos dentro y fuera de los silos de almacenamiento.

 

Velocidad de Saltación

Un factor común en el proceso de diseño del transporte neumático es el cálculo de la velocidad de saltación. La velocidad de saltación es la velocidad del aire por debajo de la cual los sólidos transportados empiezan a sedimentarse en el fondo de las tuberías horizontales. Esta información es importante para seleccionar el tipo de equipo adecuado necesario para el éxito de un sistema de transporte. Un equipo de movimiento de aire incorrecto puede causar daños a los productos transportados o impedir por completo el transporte de los mismos. Para transportar sólidos a granel como polvos o granulados, la velocidad mínima de transporte por aire debe ser MAYOR que la velocidad de saltación.

 

Qué tipos de equipos de movimiento de aire se utilizan en el transporte neumático

En las aplicaciones de transporte neumático se aplican varios tipos de tecnologías de movimiento de aire, que serán decididas por el constructor del sistema. En los sistemas de transporte de presión positiva, los tipos de equipos de movimiento de aire incluyen:

 

En los sistemas de transporte de presión negativa (vacío), los tipos de equipos de movimiento de aire incluyen:

Equipo de transporte neumático en una planta de producción de café. El sistema utiliza bombas de vacío y soplantes PD para empujar y arrastrar los materiales.

 

¿Por qué es necesaria la filtración en el transporte neumático?

Sin una filtración adecuada, un sistema de transporte neumático corre el riesgo de que disminuya el rendimiento del equipo, incluidos los fallos y la contaminación del proceso, lo que puede dar lugar a un aumento de los costes de desechos y residuos.

El tiempo de inactividad de un proceso es tan indeseado como costoso. Un factor común que contribuye al tiempo de inactividad del proceso es el fallo del equipo causado por la entrada de contaminantes ambientales y materiales de proceso en el equipo de movimiento de aire. Esto puede evitarse con la selección de una solución de filtración adecuadamente especificada.

Los filtros de admisión y los silenciadores desempeñan un papel crucial en la protección de los equipos de movimiento de aire a presión positiva. Sin una solución de filtrado adecuado, los objetos externos como el polvo y las partículas suspendidas en el aire, insectos, animales o la tornillería (tuercas, tornillos, etc.) corren el riesgo de ser arrastrados al interior del equipo. Esto puede provocar fallos en la máquina y tiempos de inactividad del sistema. La adición de un filtro de alta calidad para limpiar el aire atmosférico de entrada y proteger el soplante, compresor o el ventilador puede reducir la posibilidad de tiempos de inactividad. Cuando el ruido en el entorno es un problema, un silenciador puede integrarse con el filtro en una solución compacta denominada filtro silenciador de entrada.

Dependiendo de las condiciones de funcionamiento y de las capacidades del equipo, se puede seleccionar un medio filtrante específico para cumplir los requisitos de rendimiento y eficiencia de eliminación. Por ejemplo, un entorno de envasado de alimentos puede requerir un filtro de aire de partículas de alta eficacia (HEPA) de grado E12 para capturar el 99,97% de la carga de partículas de 0,3 micras o más. En este escenario, el dimensionamiento del filtro es crucial para garantizar que la caída de presión a través del filtro tenga un impacto insignificante en el rendimiento del equipo.

En el lado de proceso/entrega del equipo de movimiento de aire a presión positiva, en ocasiones se requieren soluciones de filtración en aplicaciones de transporte neumático. Estos filtros en línea protegen los materiales de proceso de partículas externas y garantizan el suministro de aire limpio. Una vez más, el dimensionamiento es crucial para garantizar que el equipo de movimiento de aire pueda funcionar a niveles óptimos de rendimiento. En la industria farmacéutica, la filtración en línea se especifica habitualmente debido a la naturaleza sensible del producto que se transfiere. Si está contaminado, el coste del desguace del producto puede ser muy elevado. En muchos casos, se requerirá un medio filtrante de alta eficacia, como el filtro de aire de partículas ultrabajas (ULPA) de grado H14, debido a las propiedades de eliminación que ofrece, una eficiencia de eliminación del 99,995% a 0,1 micras.

Otro reto potencial a tener en cuenta es la separación de líquidos que pueda haber entre el equipo de movimiento de aire y el proceso. Algunas tecnologías utilizan aceite como fluido lubricante y, en caso de un fallo, el aceite puede migrar al sistema de transporte. Un conjunto separador de aceite en línea puede garantizar que los niveles elevados de aceite se eliminen correctamente de la corriente de aire. Esto se consigue mediante soluciones de separación multietapa que incorporan diversas tecnologías mecánicas, como deflectores, cambios de velocidad y dirección, y un paquete de medios coalescentes de neblina de aceite de alta eficacia en la etapa final.

En los sistemas de transporte de presión negativa o vacío, las soluciones de filtración sirven de protección para la bomba de vacío. Las propiedades y características de la sustancia que se transporta influyen considerablemente en la selección del tipo de carcasa de filtro adecuado, los materiales de construcción y el medio filtrante necesario para optimizar el rendimiento y la longevidad (es decir, plástico, cemento, cenizas, harina, grano, etc.). Seleccionar el mejor filtro para el trabajo es importante, y hay algunos factores que deben tenerse en cuenta al revisar las especificaciones.

Un soplante PD con filtro silenciador en la entrada que protege una aplicación de transporte de cemento.

Por ejemplo, ¿cuál es el tamaño en micras del producto transportado? Si se trata de un producto grueso, como gránulos de plástico, es probable que un medio industrial de poliéster de 5 micras de eficiencia sea suficiente para el trabajo.

¿Cuáles son los niveles de carga de polvo entrante? En muchos sistemas de transporte neumático, el desafío de partículas al filtro puede ser bastante significativo. Si la carga de partículas es extrema, los filtros pueden obstruirse muy rápidamente, lo que provoca intervalos de mantenimiento excesivos y tiempos de inactividad del proceso. En estos casos, un solo conjunto de filtro primario puede saturarse rápidamente, provocando diferenciales de alta presión y reduciendo el rendimiento del equipo si el filtro no se mantiene adecuadamente. Una solución ideal en este caso es un sistema de filtración de varias etapas con un conjunto de prefiltro para tratar la mayor parte del polvo seguido de un filtro primario de partículas. Un prefiltro mecánico, como la serie Spinmeister® SM fabricada por Solberg, utiliza un impulsor para separar centrífugamente las partículas de 15 micras o más de la corriente de aire. El prefiltro Spinmeister® elimina gran parte del polvo y las partículas, lo que permite que el filtro primario funcione durante más tiempo, ampliando los intervalos de mantenimiento para los operarios.

Otra opción de solución especializada consiste en un sistema de filtración con filtro autolimpiante, como la serie de impulsos inversos RST desarrollada por Solberg. Un sistema de impulsos inversos utiliza aire comprimido para purgar el elemento filtrante cargado de polvo colectado, lo que lo convierte en un sistema de filtración autolimpiante. Ambas opciones contribuyen a prolongar la vida útil del filtro primario, ampliando así los intervalos de servicio y mantenimiento. El resultado es el máximo tiempo de actividad del proceso.

Un paquete con la serie ST de Solberg protege un sistema de transporte neumático de material reciclado en una fábrica de extrusión de plástico.

En aplicaciones de alta temperatura en las que la corriente de gas supera los 100C, el medio filtrante deberá adaptarse al entorno de trabajo. En función de los requisitos de eficacia de filtración, puede seleccionarse un medio filtrante adecuado para altas temperaturas que garantice su longevidad. Las opciones de soportes incluyen fibra de aramida, fibra de vidrio y acero inoxidable tejido, entre otros.

Si la aplicación implica humedad, se diseña un conjunto de separador de líquidos / filtro de vacío multietapa para afrontar el reto del proceso. La mayoría de las tecnologías de bombas de vacío no funcionan bien cuando se contaminan con líquidos, por lo que es importante una filtración y separación adecuadas.

Si el reto líquido contiene productos químicos agresivos o sustancias corrosivas, los materiales de construcción para el conjunto del filtro y el elemento filtrante tendrán que ser resistentes. Los materiales adecuados para entornos corrosivos incluyen acero inoxidable, aluminio o plásticos para las carcasas y una variedad de materiales sintéticos o metálicos para los elementos filtrantes. También pueden aplicarse revestimientos especiales, como PTFE o combinaciones de imprimación y pintura multicapa, a las carcasas metálicas para mejorar la resistencia a la corrosión.

Algunas tecnologías de bombas de vacío, como las de paletas rotativas, tornillo rotativo, pistón rotativo y anillo líquido, utilizan aceite como fluido lubricante. En condiciones de funcionamiento duras, la bomba de vacío puede descargar neblina de aceite y humo en el entorno de trabajo. Aunque la mayoría de los sistemas de bombas de vacío selladas con aceite están equipados con un separador de aire/aceite, a veces es necesario un filtro de pulido para mantener el entorno de trabajo limpio y libre de neblina de aceite. Un eliminador de neblina de aceite externo que utiliza tecnología de coalescencia de neblina de aceite de fibra de vidrio funcionará para eliminar las emisiones aceitosas ventiladas del equipo giratorio. Con un índice de eficacia de eliminación del 99,97% a 0,3 micras, el resultado es un entorno de trabajo mucho más limpio para los operarios de la instalación.

Otra área en la que la filtración es importante dentro de un sistema de transporte neumático es en las válvulas de purga de aire o de alivio de vacío. Cuando se acciona una válvula de alivio de vacío de purga de aire, el aire entra en el sistema y puede introducir contaminantes en la corriente de aire de proceso. La adición de un filtro en este punto de entrada de aire proporciona protección para el equipo de movimiento de aire y ayuda a garantizar la integridad del producto en los diseños de sistemas push-pull. El silenciador del filtro es una opción popular, ya que las características de atenuación del ruido ayudan a reducir el ruido emitido por el sistema, que es causado por el aire que se precipita a través de la abertura de la válvula. Sin un silenciador, el ruido puede ser agudo e incómodo para el oído humano.

Los filtros respiraderos de los silos constituyen una parte importante del sistema. Actúan para limpiar el aire que sale del silo y que contiene partículas del producto que se introduce en el silo. Un conjunto de filtro de aire o silenciador de filtro del tamaño adecuado ayudará a minimizar la descarga de producto al medio ambiente. Al igual que con todos los filtros descritos, el dimensionamiento es un factor crítico que garantiza una restricción mínima en el equipo que está diseñado para proteger.

 

¿Cómo afecta la filtración al rendimiento?

Todos los filtros requieren un mantenimiento periódico. Sin comprobaciones periódicas, un filtro puede cargarse de contaminantes, lo que provoca una caída de presión excesiva y reduce el rendimiento del sistema. El mantenimiento de los distintos tipos de medios filtrantes puede variar. Algunos están diseñados como elementos individuales, por ejemplo, la mayoría de los elementos filtrantes de papel. Algunos materiales sintéticos, como el poliéster, pueden limpiarse lavándolos, cepillándolos o aspirándolos para eliminar el polvo acumulado. Es importante aplicar un programa de mantenimiento preventivo para garantizar el máximo tiempo de actividad del proceso.

 

Consideraciones Especiales

La certificación ATEX se solicita a menudo en aplicaciones de transporte neumático. Se trata de una norma de la Unión Europea que pretende minimizar la posibilidad de explosiones relacionadas con equipos que funcionan en entornos potencialmente explosivos gaseosos o polvorientos. Los conjuntos de filtros pueden requerir una certificación ATEX, ya que pueden actuar como fuente de ignición debido a la acumulación de electricidad estática. Una carcasa de filtro con clasificación ATEX está diseñada de forma que la carcasa, el elemento filtrante y todos los demás componentes sean conductores de la electricidad y, por lo tanto, incapaces de acumular carga estática cuando están correctamente conectados a tierra. Los productos de filtración con certificación ATEX se someten a un estricto régimen de pruebas. Las placas de características y la documentación que verifica las condiciones de funcionamiento adecuadas se incluyen de serie con cada carcasa de filtro.

Este silenciador de filtro de entrada ATEX protege contra la contaminación cuando una esclusa de aire introduce material en la línea de transporte.

 

A menudo se requieren materiales de construcción de acero inoxidable para el conjunto del filtro con el fin de cumplir los requisitos específicos de la aplicación, evitar problemas de corrosión o minimizar el desgaste general. Dependiendo de la industria y de la naturaleza del proceso, los requisitos oscilan entre el acero inoxidable 304 y el 316L. En aplicaciones en las que el entorno de funcionamiento es duro o la naturaleza del producto transportado es especialmente agresiva, pueden aplicarse revestimientos personalizados al recipiente metálico del filtro para resistir el desafío, es decir, revestimientos de PTFE, epoxis de alto grado o pinturas de acero inoxidable.

En algunos casos en los que las presiones de trabajo superan los 0,5 barg (7,5 PSI), puede ser necesaria la construcción PED (Directiva de equipos a presión) o ASME Sección VIII para cumplir las normas de seguridad de la región. Las normas sobre recipientes a presión varían según el país y la región, por lo que es importante conocer los requisitos locales al seleccionar la filtración para el sistema de transporte neumático.

 

Conclusión

Aunque hay que tener en cuenta diversas variables a la hora de diseñar un sistema de transporte neumático eficaz, una cosa es constante: la filtración es esencial. Las soluciones de filtración adecuadas protegerán el equipo de movimiento de aire y mantendrán la pureza del producto transportado.

Solberg Manufacturing es un experto líder del sector en todo tipo de filtros de aire y gas, así como en purgadores de vapor, silenciadores y elementos de recambio. Para obtener más información sobre nuestras soluciones de filtración o realizar un pedido, póngase en contacto con nosotros a través de nuestro formulario en línea y un miembro del equipo de Solberg se pondrá en contacto con usted en breve.