Superar las distancias largas de transporte 

¿Qué pasaría si usted pudiera ampliar un sistema existente de transporte de resina sin necesidad de cambiar la tubería, aumentar el número de bombas o aumentar los costos de operación y consumo de energía? La clave puede estar en reemplazar la bomba de vacío del sistema de transporte.

El aire es la clave

Los sistemas de transporte por vacío utilizan aire para llevar los materiales a través de una tubería o tubo. Las bombas generan flujo de aire para recoger y mover la resina a través de la tubería de un sistema de transporte. Este flujo de aire se define típicamente en unidades de pies cúbicos por minuto (cfm). Dividiendo este flujo de aire por el área transversal del tubo da la velocidad en pies por minuto, fpm. Cuanto mayor sea el flujo de aire en una tubería, mayor será la velocidad del aire. Demasiada velocidad al mover la resina puede desperdiciar parte de la energía de vacío de la bomba, así como la electricidad que mueve la bomba. La velocidad excesiva también conduce a una variedad de ineficiencias operativas, incluidas la degradación del material, la contaminación, la abrasión de la tubería y del codo, costos adicionales de mantenimiento y reposición, y un tiempo de vida reducido del sistema de transporte. La bomba de un sistema de transporte también debe vencer la resistencia generada por movimiento del aire y el material a través de la tubería. Esta resistencia es la caída de presión, que define la energía necesaria para mover el aire y el material de una fuente a su destino. Caída de presión se define por las pulgadas de la unidad del mercurio ("Hg). En general, la caída de la presión se incrementa a medida la tubería se hace más larga o el número de codos en el sistema es mayor. La caída de la presión también aumenta cuando se añade más material a la corriente de aire; más material añade más fricción, haciendo que la bomba trabaje más duro para acelerar ese material adicional.

Para muchas resinas, la velocidad de recogida mínima es aproximadamente 3.000 fpm. En un sistema de 2 pulgadas de diámetro, esta velocidad requiere un flujo de aire de aproximadamente 60 cfm. Ese aire viaja a través de la línea de transporte, por sí mismo y sin el material mezclado — crea una caída de presión de aproximadamente 0,75" Hg por 100'. Sobre una longitud de 400 pies de tubería de 2 pulgadas de diámetro, la caída de presión sería aproximadamente 3" Hg, solo al mover el aire. Por lo que el vacío de la bomba disponible para mover el material en esa configuración se reduce a 3" Hg.

Tipos de bombas 

Varios tipos de bombas de vacío pueden circular el aire en un sistema de transporte de resina (ver tabla 1). Las bombas regenerativas de fase sencilla son las más pequeñas, menos ruidosas y menos costosas. También tienen la capacidad de vacío más baja (un máximo de 6-9" Hg, dependiendo del diámetro del tubo). Estas bombas son ideales para el transporte de cargas livianas a través de distancias cortas en sistemas con tubos de hasta 2,5 pulgadas de diámetro. 

Las bombas regenerativas de fase doble son similares, pero físicamente más grandes, que las bombas regenerativas de fase sencilla. Utilizan más potencia que las bombas de fase sencilla para crear vacíos mayores, de hasta 12" Hg. Estas bombas son ideales para transportar los materiales a través de distancias moderadas a tasas moderadas, con diámetros de tubería de hasta 2.5" de diámetro. 

Las bombas de desplazamiento positivo, (PD), consideradas por muchos el estándar en la industria, proporcionan la más amplia gama del flujo de aire (por ejemplo, 55 a 470 cfm) y niveles de vacío de hasta 14" Hg. Estas bombas se instalan a menudo para el transporte de resinas a través de largas distancias en sistemas con tuberías de hasta 4" de diámetro. Las bombas regenerativas de fase doble son más silenciosos y más compactas que las bombas PD, pero estos últimos son más eficientes. 

Los dos tipos de bombas de vacío de alta eficiencia producen hasta 25% más de capacidad de vacío que las bombas PD estándar. Un mayor vacío produce mayores tasas de transporte y distancias más largas. Las bombas PD de máxima eficiencia producen vacíos operativos de hasta 14" Hg (vacío máximo de hasta 15" Hg) a través de una construcción robusta, que incluye un cojinete de rodillos de alta resistencia, engranajes helicoidales, un rotor de tres lóbulos, con modelos que van desde 5 hp a 20 hp. Estas bombas consumen menos energía que las bombas regenerativas y son más silenciosas que las bombas PD. 

Otra opción de bomba de alta eficiencia es la bomba de vacío de rotor enganchado (también llamado "gancho y garra" o "tipo garra"). El diseño de la garra comprime el aire mientras está dentro de la carcasa de la bomba, aumentando el vacío operativo para el transporte de hasta 15" Hg (vacío máximo de 17" Hg). Estas bombas vienen en modelos de 4 hp a 15 hp y son muy eficientes energéticamente, ya que requieren casi la mitad de energía de las bombas regenerativas y hasta 25% menos energía que las bombas PD estándar para un objetivo determinado de vacío y flujo de aire. También son más silenciosas que las bombas PD en rangos de vacío comparables. Las bombas de garra proporcionan la velocidad de transporte más alta y la capacidad de eliminar las obstrucciones como ninguna otra bomba. Sin embargo, el alto costo relativo de estas bombas (tabla 1) generalmente limita su uso, excepto en condiciones inusuales, que no pueden ser superadas por otras bombas. 

Es importante comprender que el vacío operativo y el vacío máximo son diferentes. El vacío operativo es el vacío máximo que debe manejar un sistema de transporte durante el funcionamiento normal, y es la base para el cálculo de velocidad de transporte máxima del sistema. El diseño de un sistema de transporte al vacío máximo de la bomba no deja "margen de maniobra." Por ejemplo, un filtro sucio puede causar que el sistema exceda la capacidad máxima de vacío y posiblemente abra una válvula de alivio, que efectivamente disminuirá o detendrá el movimiento del material. El diseño del vacío operativo también deja algún vacío adicional en reserva para limpiar una línea de transporte sobrealimentada de gotas frías de material.
 

Bombas para la ampliación del sistema 

Considere un sistema de transporte con tubería de 2 pulgadas de diámetro, varios codos y estaciones que ascienden a 400 pies de la distancia de transporte equivalente. (Ver tabla de distancia equivalente) Una bomba de fase sencilla generaría un vacío de diseño operativo de 6,5" Hg; una bomba de 2 etapas, 10.5" Hg; una bomba de PD, 11.5" Hg (ver tabla 2). 

Como se señaló anteriormente, la caída de presión por el aire que pasa a través de esta configuración del sistema, con una velocidad de recolección de 3.000 fpm, es de 3" Hg. Ya que la bomba PD suele ser accionada por correas, puede ser diseñada para girar a las rpm requeridas para proporcionar ese rendimiento. Ya que las bombas regenerativas son de transmisión directa, operan a una velocidad fija y normalmente crea una velocidad de recogida de 4.000 fpm o más. Más velocidad de aire en la recolección crea más resistencia del sistema al movimiento del aire, dando como resultado una caída de la presión de 4" Hg para la misma instalación. 

Al hacer la comparación del vacío operativo y la caída de presión de aire de sistema, vemos que las tres bombas son muy diferentes en términos de vacío disponible para transportar materiales. Para la bomba de fase sencilla, tenemos disponible 2.5" Hg; para la bomba 2 etapas, 6,5" Hg; y para la bomba PD están disponibles, 8,5" Hg— más del triple de la capacidad de la bomba de fase sencilla. Este exceso de vacío ayuda a entregar más velocidad de transporte para dar cabida a nuevas estaciones y para superar las largas distancias que por lo general se requieren al agregar estaciones nuevas. Reemplazar una bomba por un modelo que puede generar más vacío utilizable con el flujo de aire necesario puede evitar la necesidad de retirar todas las líneas de transporte e instalar un nuevo sistema. 

Consideremos una continuación de este ejemplo. Digamos que el sistema hasta ahora de 400 pies es alargado, se agregan más codos junto con algunos tubos flexibles, y la bomba de vacío es reposicionada más cerca de los puntos de recogida de resina, alargando así la línea de vacío. Esta ampliación ha más que duplicado la longitud del ejemplo anterior a 1.000' (equivalente). La caída de presión necesaria es ahora de 9" Hg. Mientras que el vacío de diseño de las tres bombas es la misma, el vacío disponible para el transporte es más pequeño (véase, tabla 3). La bomba de fase sencilla no funcionará en absoluto en el sistema ampliado. Las bombas de fase doble y el PD estándar serán suficientes —con apenas pequeño vacío extra para vaciar las tuberías o para una expansión futura. 

Estas son las opciones. La solución sencilla es cambiar, si es posible, la bomba de vacío existente por otra que proporcione más vacío (es decir, un aumento de la capacidad). Por ejemplo, un reemplazo fácil es una bomba regenerativa de fase sencilla por una bomba PD. Con una bomba PD, podría cambiar las poleas para cambiar la velocidad de la bomba. Debido a que la velocidad de la bomba es proporcional a la cantidad de flujo de aire generado, a mayor velocidad de la bomba se producirá flujo de aire mayor. Sin embargo, puede conducir a la degradación del material y al desgaste de la tubería. Este cambio también aumentará la caída de presión en el sistema de transporte, así como consumo de energía de la bomba. 

Una opción más costosa es transportar el material en dos etapas a través del sistema ampliado. Sin embargo, añadir una segunda bomba requiere un nuevo filtro central, nueva línea de vacío y recolección y, posiblemente, un sistema de control, así como todos los costos asociados en gasto de capital, confiabilidad y mantenimiento. Otra opción es retirar toda la línea de transporte y reemplazarla con tubería de 2.5" o 3", de diámetro, con una nueva bomba. Esta es la opción más cara. 

Probablemente la mejor opción, más rápida de instalar, menos perturbadora, menos costosa, en términos de costos de operación, y que evitaría obstrucciones en la línea, alimentación insuficiente de la máquina y otros problemas de transporte, es reemplazar las bomba regenerativa o PD existente por una bomba de alta eficiencia. Esta última tendrá el mayor vacío requerido para transportar la distancia adicional y llevar el material adicional. 

¿Qué hacer?

Seleccionar la bomba correcta para el transporte de resina es crucial para maximizar el tiempo activo de la máquina, minimizar la alimentación insuficiente de la máquina, reducir costos de material y mano de obra y mejorar la calidad del producto y eficiencia total de la planta. Igual de importante, es que la bomba puede ser la clave para ampliar un sistema de transporte existente a un costo y tiempo de inactividad mínimos, mientras que se maximiza la eficiencia del sistema de transporte.

 

Tabla 1

Capacidad de vacío típico de bombas del sistema de transporte 

Bomba	Tamaños típicos de línea	Vacío operativo	Vacío máximo	Costo relativo
Regenerativa de fase sencilla	1½”- 2½”	6.5”- 8.5” Hg	10” Hg	$
Regenerativa de fase doble	1½”- 2½”	10”- 11” Hg	12” Hg	1.5 $
Desplazamiento positivo (PD)	1½”- 4”`	11" - 12” Hg	13” Hg	1.5-2 $
Máxima eficiencia PD	2”- 3½”	13” - 14” Hg	15” Hg	$$
Rotor con gancho ultra eficiente	2”- 3”	14” - 15” Hg	17” Hg	$$$

 

Tabla 2

Sistema de transporte típico 2", 400’ (equivalente)

Bomba	Vacío de diseño	Caída de la presión de aire	Vacío disponible
Regenerativa de fase sencilla	6.5” Hg	4” Hg	2.5” Hg
Regenerativa de fase doble	10.5” Hg	4” Hg	6.5” Hg
Desplazamiento positivo	11.5” Hg	3” Hg	8.5” Hg

Tabla 3

Sistema típico de transporte de 2”, 1,000’ (equivalente)

Bomba	Vacío de diseño	Caída de la presión de aire	Vacío disponible
Regenerativa de fase sencilla	6.5” Hg	10” Hg	0” Hg
Regenerativa de fase doble	10.5” Hg	10” Hg	0.5’ Hg
Desplazamiento positivo (PD)	11.5” Hg	9” Hg	2.5” Hg
Máxima eficiencia PD	14” Hg	10” Hg	4” Hg
Rotor con gancho ultra eficiente	15” Hg	10” Hg	5” Hg