FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA: INGENIERA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR.

TRASNPORTE NEUMATICO

INTEGRANTES: ALAYO SNCHEZ, BRENDA LA ROSA CORDOVA, KATTY. NARVAEZ CASTILLO, MARGARITA. PRETELL PEREZ, ERIKA RODRIGUEZ VALDERRAMA, JOHANA. URBINA GARCA, ALVARO.

DOCENTE: SNCHEZ GONZALEZ, JESS ALEXANDER.

CURSO: INGENIERIA AGROINDUSTRIAL I.CICLO: VII

TRUJILLO-PER2014

TRANSPORTE NEUMTICO 1. INTRODUCCIN Por muchos aos los gases han sido utilizados satisfactoriamente en la industria para transportar un amplio rango de slidos particulados desde harina de trigo a granos de trigo y de chips plsticos a carbn. Hasta hace relativamente poco, la mayora del transporte neumtico se realizaba en suspensiones diluidas usando grandes volmenes de aire a gran velocidad. Desde mediados de los 60, sin embargo, hubo un incremento en el inters en el modo de transporte comnmente denominado fase densa en el cual las partculas slidas no estn completamente suspendidas. Consecuentemente, en transporte en fase densa, una mnima cantidad de aire es entregada al proceso junto con los slidos (de particular inters en el caso de alimentacin de slidos en reactores de lecho fluidizado, por ejemplo). Un menor requerimiento de aire, generalmente, tambin implica un menor requerimiento de energa (a pesar de que se necesitan mayores presiones). Las bajas velocidades de slido resultantes implican que en transporte en fase densa, la degradacin del producto por abrasin y la erosin de las caeras no son grandes problemas como s lo son en transporte neumtico en fase diluida. En este apunte se trataran las principales caractersticas del transporte tanto en fase diluida como en fase densa, as como tambin los sistemas y equipos utilizado en ambos casos. El diseo de sistemas de fase diluida ser tratado en detalle mientras que se har un resumen del diseo de sistemas en fase densa.

INSTALACIONES NEUMTICAS: COMPONENTESDesde el ao 1885 en Pars, hubo que enfrentarse realmente con el problema que significaba hacer llegar el aire comprimido a larga distancia a cada boca de consumo. El problema reviste bastante importancia pues con l estn relacionados muchos diferentes aspectos: tipo de red, material de la tubera, tipos de unin, dimensiones, prdidas de carga, accesorios, formas de montaje,...En este apartado vamos a analizar detalladamente cada uno de los componentes que conforman una red de aire comprimido, desde la generacin hasta el consumo.Vemos en la figura siguiente (Fig.1.12), los elementos principales de una red neumtica. En los apartados siguientes iremos detallando y pormenorizando cada uno de ellos.

Fig. 1. 12 - Principales elementos de una instalacin neumtica 1.3.1.- GENERACIN DEL AIRE COMPRIMIDO: EL COMPRESOR

Para producir aire comprimido se utilizan compresores, que elevan la presin del aire al valor de trabajo deseado. Todos los mecanismos y mandos neumticos se alimentan desde una estacin central de generacin. De esta manera no es necesario calcular ni proyectar la transformacin de la energa para cada consumidor. El aire comprimido viene de la estacin compresora y llega a las instalaciones a travs de tuberas.

1) Elementos y funcionamiento bsico del compresor

Los compresores son mquinas cuya finalidad es aportar energa a los fluidos compresibles, para hacerlos fluir aumentando al tiempo su presin. eamos primero los elementos principales del compresor en los puntos muertos superiores en las etapas de aspiracin y de compresin (Fig.12).

Fig. 1. 13 - Elementos principales del compresor Bsicamente, un compresor admite gas o vapor a una presin pl dada, descargndolo a una presin p2 superior, comprimindolo en una cmara y hacindolo pasar a travs de un conducto de menor seccin (para poder vencer la fuerza en la vlvula generada por la sobrepresin conseguida). La energa necesaria para efectuar este trabajo la proporciona un motor elctrico, de combustin o una turbina de vapor (ver Fig.13).

Fig. 1. 14 - Esquema y partes de un compresor alternativo hermtico2) Tipos de compresores

Los compresores se clasifican por la forma de obtener el aumento de energa interna en el gas. Hay dos grandes grupos: los de desplazamiento positivo y los dinmicos.En los del primer grupo el aumento de presin se consigue disminuyendo el volumen de una determinada masa de gas. En los del segundo, el concepto cambia, el aumento de presin surge como consecuencia del aumento de energa cintica, que ha conseguido comunicrsele al gas. Dentro de estos grandes, existen subgrupos con caractersticas bien definidas, en cuanto a su principio de funcionamiento y a su comportamiento. Se nombran en la figura siguiente todos los tipos.

Fig. 1. 15 - Tipos de compresores

3) Seleccin del compresor

Los puntos que intervienen en la eleccin son numerosos e importantes: presin mxima y mnima pretendidas, caudal necesario, crecimiento previsto de la demanda, condiciones geogrficas (altitud, temperatura, etc.), tipo de regulacin, espacio necesario, tipo de refrigeracin, accionamiento, lugar de emplazamiento exactoEs muy importante diferenciar a la hora de elegir si el compresor va a ser estacionario o de tipo porttil. Esta segunda situacin se suele dar en los casos de campaa donde deben realizarse operaciones con la ayuda del aire comprimido.

1.3.2.- DEPSITOSTodas las plantas de produccin de aire comprimido tienen normalmente uno o ms depsitos de aire. Sus dimensiones se establecen segn la capacidad del compresor, sistema de regulacin, presin de trabajo y variaciones estimadas en el consumo de aire.El depsito de aire sirve para:

- Almacenar el aire comprimido necesario para atender demandas punta que excedan de la capacidad del compresor.- Incrementar la refrigeracin (por la superficie de este) y recoger posibles residuos de condensado y aceite.- Igualar las variaciones de presin en la red de aire.- Evitar ciclos de carga y de descarga en el compresor demasiado cortos.

Fig. 1. 16 - Elementos principales de un depsito.1.3.3.- REDES NEUMTICAS. INSTALACIN DE TUBERAS

La red de distribucin de aire comprimido es el sistema de tubos que permite transportar la energa de presin neumtica hasta el punto de utilizacin. Las redes de distribucin se dividen en tres grandes grupos tpicos. (Aunque en la realidad pueden aparecer combinados total o parcialmente), dependiendo de la finalidad elegiremos uno u otro.

Fig. 1. 17 - Tipos de redes neumticas.Despus de los tratamientos necesarios a realizar sobre el aire, que aclararemos ms adelante, el aire evoluciona por la tubera de distribucin, que debe cumplir unos requisitos importantes para el correcto funcionamiento del sistema.

Fig. 1. 18 - Disposicin de la lnea principal y zonas de presin.

1) Prdidas de carga

El dimetro de las tuberas debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la prdida de presin entre l depsito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la cada de presin excede de este valor, la rentabilidad del sistema estar amenazada y el rendimiento disminuir considerablemente.

2) Dimensionado de las tuberas

El dimetro de las tuberas no debera elegirse conforme a otros tubos existentes ni de acuerdo con cualquier regla emprica, sino en conformidad con: el caudal, la longitud de las tuberas, la prdida de presin (admisible), la presin de servicio, la cantidad de estrangulamientos en la red.

1.3.4.-ACONDICIONAMIENTO Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDOEn toda instalacin neumtica se hace necesario tratar el aire por varias circunstancias, no necesariamente ajenas a la propia instalacin. El aire atmosfrico lleva consigo partculas nocivas para los dispositivos de la instalacin neumtica. El compresor lleva filtros previos, pero no depura el aire. Adems, el aire tambin tiene cierta cantidad de vapor de agua, que puede llegar a condensar y es necesario evacuar (purgar), si no, los componentes mecnicos del circuito sufrirn una oxidacin, adems del desgaste por otras partculas.Una vez que el aire ha superado al compresor, comienza la etapa de acondicionamiento industrial, entendiendo por esto, los procesos a que debe ser sometido para que pueda ser utilizado sin ningn riesgo mecnico ni qumico, consiguiendo las prestaciones deseadas. Vemos a continuacin un sistema tipo para el acondicionamiento del aire, con sus componentes (Fig.26).

http://dim.usal.es/areaim/guia%20P.%20I/PAGINA%20NEUMATICO.HTM

Fig. 1. 19 - Esquema de elementos principales para acondicionamiento del aire.

Lnea PrincipalSon los equipos A, B, C, D y E. Estos equipos podemos pensarlos como de uso obligatorio para cualquier instalacin. Cuando el compresor aspira aire, se inicia un proceso de comprensin que siempre viene acompaado por un aumento de la temperatura y por ciertas modificaciones en la humedad relativa, densidad, para acondicionar previamente este aire, utilizamos estos componentes. Sub - LneaSon los equipos F, G y H. Aqu comienza una primera hipottica distribucin hacia tres grupos caractersticos segn grado de humedad requerido. Toda la distribucin, antes de llegar a cada rama, estara evacuando la eventual condensacin por el drenador automtico. En el primer grupo no se trata el aire que se distribuye pero se colocan drenadores.En el segundo, en cambio, aparecen los secadores, cuya misin es retirar la mayor parte posible del agua que no fue retirada por los equipos aguas arriba. Los secadores por refrigeracin son capaces de secar el aire hasta un punto de roco de -17C aproximadamente. El drenador sugerido se coloca como proteccin para el caso en el que el secador salga de servicio o sea eliminado momentneamente para su mantenimiento. El tercer grupo de la sub-lnea trata el aire para un punto de roco de -30C. La instalacin del secador por adsorcin se hace directamente en serie y se protege con un filtro J cuyas caractersticas repasaremos en el punto siguiente. Lnea LocalCada uno de los grupos de la sub-lnea contina por las lneas correspondientes donde, antes del consumo, se trata el aire de acuerdo con lo especificado y con respecto a slidos, aceite y olor. 1)Filtro-Regulador-Lubricador. La unidad de Mantenimiento FiltrosEl aire ambiente que aspira el compresor, contiene impurezas. A stas, se le agregan las que el propio compresor genera y tambin las que pueda encontrar en camino hacia los puntos de distribucin. Esas impurezas son de distinta ndole y de distinto tamao. El rol fundamental de cualquier filtro es el de protector aguas abajo. Filtros EstndarEl filtro est construido de manera tal que imprime al aire comprimido entrante un movimiento de rotacin por medio del deflector de paletas eliminando los contaminantes como polvo y gotas de agua por centrifugado, filtrando luego las partculas ms pequeas mediante un elemento filtrante para que el aire comprimido procesado pueda fluir hacia la salida. RegulacinGracias a ellos podemos conseguir una presin menor a la que genera el compresor, que adaptaremos a nuestras necesidades de trabajo. Podemos distinguir dos presiones (o niveles de energa) diferentes: la que entrega la fuente compresora y la que usamos para trabajar. Reguladores de Presin EstndarSu funcionamiento se basa en el equilibrio de fuerzas en una membrana que soporta en su parte superior la tensin de un resorte, que puede variarse a voluntad del operador por la accin de un tornillo manual.

LubricacinLa funcin de estos aparatos es incorporar al aire tratado una determinada cantidad de aceite, para lubricar los actuadores neumticos que, al fin y al cabo, son elementos mecnicos.El Lubricador EstndarEn este se produce una cada de presin provocada por la restriccin del flujo. Esta cada produce un desbalance de presiones que adecuadamente dirigido provoca la elevacin de la columna de aceite y su incorporacin en la corriente de aire.

Fig. 1. 20 - Unidad de mantenimiento combinada Marca SMC Serie AC20.

Fig. 1. 21 - Seccin de una unidad de mantenimiento (FRL) de propsito general1.3.5.-VALVULERALas vlvulas neumticas controlan o regulan el paso del aire comprimido y su clasificacin se efecta por la funcin que desarrollan. Siguiendo las recomendaciones de CETOP, la norma DIN 24300 establece la siguiente divisin: Los diferentes tipos de vlvulas existentes son: direccionales o distribuidoras, de bloqueo, de presin, de caudal y de cierre. Veamos a continuacin los principales tipos de vlvulas.1)Vlvulas direccionales o distribuidorasEstas vlvulas controlan el arranque, detencin de la direccin del flujo neumtico y con ello la direccin del movimiento y las posiciones de detencin de los motores o cilindros. Constitucin: las vlvulas son la que determinan su duracin, fuerza de accionamiento, modos de inversin, racordaje y fijacin.Segur la construccin de sus cierres, distinguimos los siguientes tipos:

Fig. 1. 22 - Clasificacin vlvulas direccionales.2) Vlvulas de bloqueoSon vlvulas con la capacidad de bloquear o permitir el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito. En este tipo de vlvulas encontraremos:-Antirretorno-De simultaneidad-De seleccin de circuito (selectoras) -De escape.3)Vlvulas de regulacinSon las vlvulas para regular caudal y presin. En esta clase de vlvula, nos encontramos con dos maneras diferentes de regular la cantidad de aire o fluido: Por la entrada o por la salida, segn actuemos sobre el fluido entrante o saliente del actuador.Su funcionamiento en la deformacin de una membrana, que por un lado tiene la presin de entrada y por otro un resorte posicionable mediante tornillo para controlar la regulacin.

1.3.6.-ACTUADORES NEUMTICOSSon elementos que permiten efectuar la transformacin de la energa de presin transmitida por el aire, en energa mecnica, es decir en trabajo.Un actuador neumtico estndar adecuado para una instalacin debe cumplir:- Que exista en el tamao que lo necesito (dimetro y longitud).- Que su rozamiento interno sea lo ms bajo posible y su vida til sea lo ms larga posible.- Que su montaje o instalacin sea simple y rpida. - Que existan gran variedad de diseos para adaptarlos a nuestra necesidad.- Que pueda utilizase con o sin lubricacin.- Que resista los esfuerzos de traccin, compresin y trmicos sin deformarse.1)Tipos de cilindros Cilindro simple efectoEs un actuador capaz de recibir en una cmara una determinada cantidad de aire comprimido que al expandirse, mueve un eje o vstago que realiza un trabajo mecnico.

Cilindro doble efectoSu denominacin obedece a la caracterstica que tienen de posibilitar el trabajo en los dos sentidos (avance y retroceso). Su construccin es similar a los de simple efecto, pero sin resorte de reposicin y requieren obligatoriamente estanqueizar las dos cmaras.

Otros tipos de cilindrosExisten otras configuraciones para cilindros neumticos segn las aplicaciones. Podemos encontrar:- Cilindros de doble vstago- Cilindros tndem- Cilindros de impacto- Cilindros de giro1.3.7.- MOTORES NEUMTICOSLos motores neumticos son unos elementos capaces de transformar la energa neumtica en energa mecnica.Las principales ventajas que obtenemos del uso de motores neumticos son:-Compactos y livianos-Sencilla instalacin-Fcil inversin del giro-Sin daos por sobrecargas

APLICACIONES INDUSTRIALES

TRASNPORTE NEUMATICO EN FASE DENSA: (alta presin, baja velocidad)El transporte neumtico en fase densa se distingue de otras tecnologas por labaja velocidad de transportey unaexcelente relacin de eficiencia producto/aire.Elsistema de transporte neumtico en fase densa preserva la integridad del material, incluso en caso de mezclas de ms productos. La baja velocidad es adecuada para productos muy frgiles, como atomizado cermico, caf, arroz, fibra de vidrio. El desgaste de los tubos utilizando el transporte neumtico en fase densa es mucho menor respecto a otros sistemas.Este tipo de transporte es posible de lograr, slo si el material a transportar presenta una buena permeabilidad y un tamao de partculas homogneo. Materiales granulados y semillas son transportados de esta forma en fase densa.

Transporte por presin en fase densaEl transporte por presin en fase densa mueve el material a una velocidad relativamente baja para reducir la degradacin del producto, el consumo de aire y la abrasin de las tuberas, codos y vlvulas desviadoras.El transporte en fase densa es ideal para un trasvase suave de materiales frgiles o abrasivos a largas distancias, tpicamente ms de 80 metros. Transporte en fase densa por vacoEl transporte en fase densa por vaco es ideal para el transporte suave de materiales frgiles o abrasivos a distancias cortas, generalmente de 60 a 80 metros.

TRASNPORTE NEUMATICO EN FASE DILUIDA: (baja presin, alta velocidad)Segn (Mills, 2004), prcticamente cualquier material puede ser transportado en fase diluida La principal limitante de este modo de transporte son los requerimientos de velocidad, ya que se necesitan velocidades relativamente altas para asegurar el flujo de las partculas. Un sistema de baja concentracin o sistema de fase diluida es aquel en donde el flujo es impulsado a travs de la tubera de transporte a una relativa baja presin y alta velocidad, donde el medio de transporte es un gas, usualmente aire. El material a ser transportado es introducido a la tubera de una manera controlada permitiendo a las partculas ser llevadas en suspensin hasta el punto de destino.

Transporte en fase diluida por presinEl transporte en fase diluida por presin es uno de los mtodos comnmente ms usados para el trasvase de materiales en polvo o en grano. Se utiliza habitualmente para materiales no abrasivos que no son frgiles, con una densidad aparente baja, tpicamente menor de 1 kg/dm. Se emplea baja presin y altos volmenes de gas para transferir el material dentro de una tubera. Transporte en fase diluida por presin son sencillos de operar, econmicos y requieren un espacio razonable, siendo ideales para el transporte de un solo origen a mltiples destinos.

Transporte en fase diluida por vacoEl transporte en fase diluida por vaco es ideal para el trasvase de materiales que tienden comprimir cuando se someten a presin, como pueden ser los materiales fibrosos, y para productos txicos donde los escapes de material no son aceptables. Se usa generalmente para distancias cortas, bajas capacidades y cuando la degradacin del material es tolerable.requiere mayores volmenes de aire para mover el material que el aire necesario en sistemas de presin por fase densa. Para aclarar: la fase diluida consiste en inyeccin de grandes cantidades de aire para pequeas cantidades de material; la fase densa consiste en la inyeccin de pequeas cantidades de aire para grandes cantidades de material.

Transporte neumtico de materiales slidos a granel: Sistemas de transporte neumtico se utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y a granel porque son extremadamente verstiles, adecuados y econmicos para muchos procesos. El transporte neumtico de slidos se ha practicado por ms de un siglo en el mundo y hoy se puede encontrar sistemas de este tipo en las ms variadas industrias: la minera, industria del cemento y construccin, qumica y farmacutica, plsticos, de alimentos, papel, vidrio, energa, etc. Por ejemplo, el transporte y descarga neumtica de cemento, cal, azcar, y sistemas similares para carbn pulverizado que alimentan calderas y hornos; sistemas de transporte neumtico de fertilizantes, yeso, coke, cenizas, sal, alimentos, granos, aserrn, etc.

DISEO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE NEUMTICO

Para disear y/o seleccionar un sistema nuevo de transporte neumtico y/o para comprobar si un sistema existente opera adecuadamente, el primer paso es determinar las caractersticas fsicas y de fluidez del material a manejar. Adems, la naturaleza del material a transportar es de vital importancia y puede limitar significativamente la eleccin de un sistema de transporte neumtico. Es imprescindible:

Tamao de partculas: mximo, mnimo y la distribucin granulomtrica, Densidad y forma de las partculas, Fluidez del material y su permeabilidad, Otros: abrasividad, toxicidad, fragilidad, dureza, reactividad, compresibilidad, tendencia a segregarse, efectos electrostticos, etc.

El segundo paso es realizar ensayos de laboratorio en un sistema de transporte neumtico similar para determinar experimentalmente parmetros tales como el tipo de flujo desarrollado en la caera, la velocidad mnima de transporte del material, la relacin de carga y la cada de presin en funcin de la velocidad de transporte. Con estos datos se podr construir el diagrama de estado para determinar el punto ptimo de operacin, y seleccionar y dimensionar los componentes bsicos que conforman el sistema, como se ilustra a continuacin:

Uno de los parmetros ms importantes para el diseo y la operacin eficiente de sistemas de transporte neumtico en fase diluda es la correcta determinacin de la velocidad de transporte para un material y sistema en particular. Este parmetro afecta adems el tipo de flujo desarrollado en la caera y la cada de presin.

Sistemas de transporte neumtico diseados para operar a altas velocidades (flujo homogneo) estn sujetos a un alto consumo de energa, posible degradacin y/o segregacin del material, y desgaste excesivo de caeras y codos, lo cual se puede traducir en una operacin costosa y poco rentable. Por otro lado, sistemas diseados para operar a bajas velocidades o elevados flujos de slidos pueden sufrir la depositacin de partculas sobre el fondo de la caera, flujo errtico de material, e incluso llegar a tapar o embancar la caera, lo cual detiene completamente el sistema. Por lo tanto, como determinar la velocidad ptima de transporte es considerado uno de los pasos ms importantes en el correcto dimensionamiento y operacin de sistemas de transporte neumtico.

An no existe un procedimiento universalmente reconocido para determinar la velocidad mnima de transporte en base a las caractersticas de los materiales a transportar, dimensiones y trazado de la caera, y las condiciones de operacin del sistema para un material y sistema de transporte neumtico en particular. Una diversidad de correlaciones empricas y semi-empricas para estimar este parmetro se han ido acumulando en la literatura especializada junto con una serie de trminos y definiciones como velocidad crtica de transporte, velocidad ptima de transporte, velocidad de desprendimiento, velocidad de depositacin, etc. que ms que ayudar a un usuario lo confunden al momento de tener que estimar la velocidad mnima de transporte para un material determinado. Estos trminos y definiciones para referirse a la velocidad mnima de transporte se basan en observaciones visuales del tipo de flujo desarrollado, mediciones de la cada de presin y/o mediciones de la velocidad de partcula.

Dos tipos de flujo se pueden distinguir claramente en sistemas de transporte neumtico horizontales: flujo sobre la velocidad mnima de transporte y flujo bajo la velocidad mnima de transporte del material, como se mencion anteriormente. En el primer caso, las partculas fluyen a alta velocidad, en suspensin y homogneamente dispersas en la misma direccin que el aire (flujo homogneo). En el segundo caso, algunas partculas se depositan en el fondo de la caera mientras otras deslizan sobre estas dunas en reposo, como se muestra esquemticamente siguiente figura:

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

Perry R., Perrys chemical engineers handbook, McGraw-Hill, 6th edition, 1997.

Rhodes M., Introduction to particle technology, Jon Wiley & Sons, 2nd Edition, 2008.

Ratnayake C., A comprehensive scaling up technique for pneumatic transport systems, The Norwegian

University of Science and Technology, Department of Technology, 2005.Disponible en:http://maqlab.uc3m.es/NEUMATICA/Capitulo1/C1_apartado3.htm

Cabrejos F., TRANSPORTE NEUMTICO DE MATERIALES SLIDOS A GRANEL, Universidad Tcnica Federico Santa Mara, CONGRESO CONAMET/SAM 2004. Disponible:http://www.materiales-sam.org.ar/sitio/biblioteca/laserena/21.pdf

Walper P., trasnporte neumtico de alimento peletizado, Universidad Austral de Chile, 2011.Disponible:http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2011/bmfciw218t/doc/bmfciw218t.pdf