Soluções de filtragem para transporte pneumático

Introdução

O transporte pneumático é um processo importante para muitas indústrias, incluindo produção e transporte de plásticos, processamento e embalagem de alimentos e transporte e armazenamento de sementes agrícolas, para citar alguns. As soluções de filtragem e silenciamento são parte integrante de um sistema de transporte pneumático eficaz. As funções vão desde a proteção do equipamento de movimentação de ar até o silenciamento do ruído emitido pelo equipamento. A filtragem é necessária para limpar o ar atmosférico que entra no processo através da entrada do soprador/bomba e quaisquer válvulas de sangria de ar ou válvulas de alívio de vácuo dentro do sistema. Este artigo discute o processo de transporte pneumático e a importância da filtragem para o sistema.

A tremonha e a tubulação transparentes permitem a confirmação visual de que o sistema de transporte pnuematico está funcionando corretamente.

 

O que é um sistema de transporte pneumático?

O transporte pneumático é um processo que usa ar para transferir produtos a granel, como pós, pellets e outros sólidos do ponto A para o ponto B dentro de tubulações ou tubulações. O transporte bem-sucedido do material depende do fluxo de ar entre a partida e as extremidades do sistema. O fluxo é normalmente obtido usando um soprador, compressor, ventilador ou bomba de vácuo.

Os projetistas e construtores de sistemas de transporte pneumático considerarão o tipo de produto que está sendo transportado ao selecionar o sistema de transporte pneumático mais apropriado.

Esta instalação de moldagem por injeção usa um sistema de transporte pneumático para descarregar pellets de plástico dos vagões para os silos de armazenamento e distribuição.

 

Tipos de transporte primário

O tipo mais comum de sistema de transporte pneumático é o sistema de fase diluída ou pobre, no qual o fluxo de ar pode ser gerado usando equipamentos de pressão ou vácuo. As pressões operacionais são normalmente inferiores a 1 bar(g) em ambientes de pressão, e os sistemas de vácuo normalmente operam em torno de 500 mbar. Esses sistemas usam altas velocidades para fluidizar o produto no fluxo de ar.

O transporte pneumático de fase densa é aplicado como um método para mover materiais pesados, frágeis ou abrasivos em baixa velocidade. O material se move ao longo de um tubo fechado em baixa velocidade. Isso permite menos desgaste na tubulação do sistema e nos materiais que estão sendo transportados. Portanto, a fase densa costuma ser o sistema de escolha quando os materiais precisam ser transportados por longas distâncias.

O transporte pneumático de fase densa e fase diluída é usado em aplicações agrícolas para mover grãos, milho e outros produtos para dentro e para fora dos silos de armazenamento.

 

Velocidade de saltação

Um fator comum no processo de projeto de transporte pneumático é o cálculo da velocidade de saltação. A velocidade de saltação é a velocidade do ar abaixo da qual os sólidos que estão sendo transportados começam a se depositar no fundo dos tubos horizontais. Essas informações são importantes para selecionar o tipo de equipamento adequado necessário para um sistema de transporte bem-sucedido. O equipamento de movimentação de ar incorreto pode causar danos aos produtos que estão sendo transportados ou impedir que os produtos sejam transportados completamente. Para transportar sólidos a granel, como pó ou granulados, a velocidade mínima de transporte de ar deve ser MAIOR que a velocidade de saltação.

 

Que tipos de equipamentos de movimentação de ar são usados no transporte pneumático

Vários tipos de tecnologias de movimentação de ar são aplicados em aplicações de transporte pneumático, que serão decididas pelo construtor do sistema. Em sistemas de transporte de pressão positiva, os tipos de equipamentos de movimento de ar incluem:

 

Nos sistemas de transporte de pressão negativa (vácuo), os tipos de equipamentos de movimentação de ar incluem:

Equipamento de transporte pneumático em uma instalação de produção de café. O sistema usa bombas de vácuo e sopradores PD para empurrar e puxar os materiais.

 

Por que a filtragem é necessária no transporte pneumático

Sem a filtragem adequada, um sistema de transporte pneumático corre o risco de diminuir o desempenho do equipamento, incluindo falhas e contaminação do processo, o que pode resultar em aumento dos custos de sucata e desperdício.

O tempo de inatividade de um processo é indesejado e caro. Um fator comum que contribui para o tempo de inatividade do processo é a falha do equipamento causada por contaminantes ambientais e materiais de processo que entram no equipamento de movimentação de ar. Isso pode ser evitado com a seleção de uma solução de filtragem especificada adequadamente.

Os filtros de admissão e os silenciadores de filtro desempenham um papel crucial na proteção do equipamento de movimentação de ar de pressão positiva. Sem uma solução de filtragem de tamanho adequado, objetos estranhos, como poeiras e partículas transportadas pelo ar, insetos, animais ou ferragens (porcas, parafusos, etc.) correm o risco de serem atraídos para dentro do equipamento. Isso pode levar à falha da máquina e ao tempo de inatividade do sistema. A adição de um filtro de alta qualidade para limpar o ar atmosférico de entrada e proteger o ventilador, o compressor ou o ventilador pode reduzir a possibilidade de tempo de inatividade. Quando o ruído no ambiente circundante é um problema, o silenciamento pode ser integrado com o filtro em uma solução compacta chamada filtro silenciador de entrada.

Dependendo das condições de operação e das capacidades do equipamento, um meio filtrante específico pode ser selecionado para atender aos requisitos de desempenho e eficiência de remoção. Por exemplo, um ambiente de embalagem de alimentos pode exigir um filtro de ar particulado de alta eficiência (HEPA) de grau E12 para capturar 99,97% da carga de partículas em ou acima de 0,3 mícron. Nesse cenário, o dimensionamento do filtro é crucial para garantir que a queda de pressão no filtro tenha um impacto insignificante no desempenho do equipamento.

No lado do processo/entrega do equipamento de movimentação de ar de pressão positiva, muitas vezes há uma demanda por soluções de filtragem em aplicações de transporte pneumático. Esses filtros de estilo em linha fornecem proteção para os materiais do processo contra partículas estranhas e garantem que o ar limpo seja fornecido. Novamente, o dimensionamento é crucial para garantir que o equipamento de movimentação de ar possa operar em níveis de desempenho ideais. Na indústria farmacêutica, a filtragem em linha é comumente especificada devido à natureza sensível do produto que está sendo transferido. Se contaminado, o custo do descarte do produto pode ser extremamente alto. Em muitos casos, um meio filtrante de alta eficiência, como o filtro de ar de partículas ultrabaixas de grau H14 (ULPA), será necessário devido às propriedades de remoção oferecidas, 99,995% de eficiência de remoção a 0,1 mícron.

Outro desafio potencial a ser considerado é a separação de líquidos que podem estar presentes entre o equipamento de movimentação de ar e o processo. Algumas tecnologias usam óleo como fluido lubrificante e, em caso de falha, o óleo pode migrar para o sistema de transporte. Um conjunto separador de óleo em linha pode garantir que níveis elevados de óleo sejam removidos com sucesso do fluxo de ar. Isso é obtido por meio de soluções de separação em vários estágios que incorporam uma variedade de tecnologias mecânicas, incluindo mudanças desconcertantes, de velocidade e direcionais e pacote de meios coalescentes de névoa de óleo de alta eficiência no estágio final.

Em sistemas de transporte de pressão negativa ou vácuo, as soluções de filtragem servem como proteção para a bomba de vácuo. As propriedades e características da substância que está sendo transportada influenciam fortemente a seleção do estilo de carcaça do filtro apropriado, materiais de construção e o meio filtrante necessário para otimizar o desempenho e a longevidade. (ou seja, plástico, cimento, cinzas volantes, farinha, grãos, etc.) Selecionar o melhor filtro para o trabalho é importante e há alguns fatores a serem considerados ao revisar as especificações.

Um soprador PD com um silenciador de filtro de entrada protegendo uma aplicação de transporte de cimento.

Por exemplo, qual é o tamanho do mícron do produto que está sendo transportado? Se for um produto grosseiro, como pellets de plástico, uma mídia industrial de poliéster com eficiência de 5 mícrons provavelmente será suficiente para o trabalho.

Quais são os níveis de carga de poeira de entrada? Em muitos sistemas de transporte pneumático, o desafio de partículas para o filtro pode ser bastante significativo. Se a carga de partículas for extrema, os filtros podem entupir muito rapidamente, levando a intervalos excessivos de manutenção e tempo de inatividade do processo. Nesses cenários, um único conjunto de filtro primário pode ficar sobrecarregado rapidamente, levando a diferenciais de alta pressão e desempenho reduzido do equipamento se o filtro não for mantido adequadamente. Uma solução ideal neste caso é um sistema de filtragem de vários estágios com um conjunto de pré-filtro para lidar com a maior parte da poeira seguido por um filtro de partículas primário. Um pré-purificador mecânico, como a série SM Spinmeister® fabricada pela Solberg, usa um impulsor para separar centrífugamente partículas a 15 mícrons e maiores do fluxo de ar. O pré-purificador Spinmeister® remove grande parte da poeira e partículas, permitindo que o filtro primário opere por um período mais longo, estendendo os intervalos de manutenção para os operadores.

Outra opção de solução especial envolve um sistema de filtragem de filtro autolimpante, como a série de pulso reverso RST desenvolvida pela Solberg. Um sistema de pulso reverso usa ar comprimido para purgar o elemento filtrante carregado das poeiras coletadas, tornando-o um sistema de filtragem autolimpante. Ambas as opções ajudam a prolongar a vida útil do filtro primário, estendendo assim os intervalos de serviço e manutenção. O resultado é o máximo tempo de atividade do processo.

Uma serie da série Solberg ST protege um sistema de transporte pneumático para material reciclado em uma fábrica de extrusão de plástico.

Em aplicações de alta temperatura onde o fluxo de gás é superior a 100C, o meio filtrante precisará ser adaptado para se adequar ao ambiente de trabalho. Dependendo dos requisitos de eficiência de filtragem, um meio filtrante de alta temperatura adequado pode ser selecionado para garantir a longevidade. As opções de mídia incluem fibra de aramida, fibra de vidro e aço inoxidável tecido, entre outros.

Se a aplicação envolver umidade, um conjunto separador de líquido de vários estágios / filtro de vácuo é projetado para lidar com o desafio do processo. A maioria das tecnologias de bombas de vácuo não tem um bom desempenho quando contaminadas com líquido e, portanto, a filtragem adequada e a separação são importantes.

Se o desafio líquido contiver produtos químicos agressivos ou substâncias corrosivas, os materiais de construção para o conjunto do filtro e o elemento filtrante precisarão ser resistentes. Os materiais adequados para ambientes corrosivos incluem aço inoxidável, alumínio ou plástico para as carcaças e uma variedade de materiais sintéticos ou metálicos para os elementos filtrantes. Revestimentos especiais, como PTFE ou combinações de primer e tinta multicamadas, podem ser aplicados a carcaças de metal para melhorar a resistência à corrosão também.

Algumas tecnologias de bomba de vácuo, como palheta rotativa, parafuso rotativo, pistão rotativo e anel líquido, usam óleo como fluido lubrificante. Sob condições operacionais adversas, a bomba de vácuo pode descarregar névoa de óleo e fumaça no ambiente de trabalho. Embora a maioria dos sistemas de bomba de vácuo vedada a óleo esteja equipada com um separador de ar/óleo, às vezes é necessário um filtro de polimento para manter o ambiente de trabalho limpo e livre de névoa de óleo. Um eliminador de névoa de óleo externo que usa tecnologia de coalescência de névoa de óleo de fibra de vidro operará para remover as emissões oleosas ventiladas do equipamento rotativo. Com uma classificação de eficiência de remoção de 99,97% a 0,3 mícron, o resultado é um ambiente de trabalho muito mais limpo para os operadores da instalação.

Outra área em que a filtragem é importante dentro de um sistema de transporte pneumático é nas válvulas de alívio de vácuo ou sangria de ar. Quando uma válvula de alívio de vácuo de sangria de ar é acionada, o ar entra no sistema e pode introduzir contaminantes no fluxo de ar do processo. A adição de um filtro neste ponto de entrada de ar fornece proteção para o equipamento de movimentação de ar e ajuda a garantir a integridade do produto para projetos de sistemas push-pull. O silenciador de filtro é uma escolha popular, pois os recursos de atenuação de ruído ajudam a reduzir o ruído emitido pelo sistema, que é causado pelo ar que passa pela abertura da válvula. Sem um silenciador instalado, o ruído pode ser agudo e desconfortável para o ouvido humano.

Os filtros de respiro do silo formam uma parte importante do sistema. Eles atuam para limpar a ventilação de ar do silo que contém partículas do produto que está sendo soprado para o silo. Um filtro de ar de tamanho adequado ou conjunto de silenciador de filtro ajudará a minimizar a descarga do produto no meio ambiente. Tal como acontece com todos os filtros descritos, o dimensionamento é um fator crítico que garante uma restrição mínima ao equipamento que foi projetado para proteger.

 

Como a filtragem afeta o desempenho da filtragem

Todos os filtros requerem manutenção periódica. Sem verificações regulares, um filtro pode ficar carregado com contaminantes, levando a uma queda de pressão excessiva e desempenho reduzido do sistema. Diferentes tipos de meios filtrantes podem ser reparados de forma diferente. Alguns são projetados como itens únicos, ou seja, a maioria dos elementos filtrantes de papel. Algumas mídias sintéticas, como o poliéster, podem ser limpas lavando, escovando ou aspirando para remover o acúmulo de poeira. É importante implementar um cronograma de manutenção preventiva para garantir o máximo tempo de atividade do processo.

 

Considerações especiais

A certificação ATEX é frequentemente solicitada em aplicações de transporte pneumático. Esta é uma norma da União Europeia que busca minimizar a possibilidade de explosões relacionadas a equipamentos operando em ambientes potencialmente explosivos, gasosos ou empoeirados. Os conjuntos de filtros podem exigir a certificação ATEX, pois atuam potencialmente como uma fonte de ignição devido ao acúmulo de eletricidade estática. Uma carcaça de filtro com classificação ATEX é projetada para que a carcaça, o elemento filtrante e todos os outros componentes sejam eletricamente condutores e, portanto, incapazes de acumular uma carga estática quando devidamente aterrados. Os produtos de filtragem certificados pela ATEX passam por um rigoroso regime de testes. Placas de identificação e documentação que verificam as condições operacionais adequadas são padrão em cada carcaça de filtro.

Este silenciador de filtro de entrada ATEX protege contra contaminação, pois uma câmara de ar alimenta o material na linha de transporte.

 

Os materiais de construção de aço inoxidável são frequentemente necessários para que o conjunto do filtro atenda aos requisitos específicos da aplicação, evite problemas de corrosão ou minimize o desgaste geral. Dependendo da indústria e da natureza do processo, o requisito varia de aço inoxidável 304 a 316L. Em aplicações em que o ambiente operacional é hostil ou a natureza do produto transportado é particularmente agressiva, revestimentos personalizados podem ser aplicados ao vaso filtrante de metal para suportar o desafio, ou seja, revestimentos de PTFE, epóxis de alta qualidade ou tintas de aço inoxidável.

Em alguns casos em que as pressões de trabalho excedem 0,5 barg (7,5 PSI), a construção PED (Diretiva de Equipamentos de Pressão) ou ASME Seção VIII pode ser necessária para atender aos padrões de segurança da região. Os padrões de vasos de pressão variam de acordo com o país e a região, por isso é importante conhecer os requisitos locais ao selecionar a filtragem para o sistema de transporte pneumático.

 

Conclusão

Embora existam várias variáveis a serem consideradas ao projetar um sistema de transporte pneumático eficaz, uma coisa é constante: a filtragem é essencial. As soluções de filtragem corretas protegerão o equipamento de movimentação de ar e manterão a pureza do produto que está sendo transportado.

A Solberg Manufacturing é uma especialista líder do setor em todos os tipos de filtros de ar e gás, bem como armadilhas de vapor, silenciadores e elementos de substituição. Para saber mais sobre nossas soluções de filtragem ou para fazer um pedido, entre em contato conosco através do nosso formulário on-line e um membro da equipe Solberg entrará em contato em breve.