Cómo aplazar los remplazos por desgaste abrasivo

El desgaste de los componentes con material abrasivo es inevitable, pero es posible extender su vida útil. 

Con las nuevas resinas y los nuevos usos de los materiales plásticos en la actualidad, los transformadores deben prepararse para un aumento en el procesamiento de materiales abrasivos, provenientes de por lo menos dos fuentes.

En primer lugar, los plásticos continúan siendo un pilar fundamental en el desarrollo de nuevos productos y en el mejoramiento de los productos existentes. Por ejemplo, los plásticos de bajo costo, ligeros y resistentes son cruciales para reducir el peso de los automóviles y satisfacer las iniciativas de reducción de consumo de combustible.

En segundo lugar, el auge en Norteamérica del gas de esquisto (shale gas) ha creado una variedad de subproductos interesantes, como materia prima para nuevas resinas. En un futuro cercano, esperamos una gran ola de nuevos polietilenos y polipropilenos de ingeniería. Al ser más suaves, estas resinas tendrán que ser reforzadas para satisfacer las exigencias en nuevas aplicaciones. Vidrio, talco y cerámica son opciones obvias, ya sean mezcladas como fibras o encapsuladas en los pellets.

La desventaja es que muchas resinas nuevas, particularmente las reforzadas, son muy abrasivas. El desgaste que causan estos materiales ocasiona la degradación y contaminación del material, fugas en tubería y codos, fallas en el equipo y el proceso, ineficiencias operativas, mayor mantenimiento y costos por repuestos, y duraciones más cortas radas de los sistemas de transporte en la planta y de la planta, en general.

La realidad es que materiales abrasivos siempre desgastan tuberías, codos, receptores y otros componentes del sistema de transporte y de equipo de producción. Dada esta situación inevitable, ¿las fallas de componentes van durar dos días, dos semanas o dos años? ¿Qué puede hacer para retrasar este desgaste? Y ¿cuál es el costo-beneficio de lo que hace para minimizar el desgaste? La buena noticia es que puede minimizar el efecto de materiales abrasivos en dos formas generales: instalando componentes resistentes al desgaste, especialmente codos, y reduciendo las velocidades de transporte del material. 

Concéntrese en las curvas

En condiciones adecuadas, el material transportado generalmente viaja hacia abajo por el centro del tubo dentro de una corriente de aire, excepto en curvas, específicamente los "codos", o dentro de los paredes curvadas de los receptores. Aquí, el material cambia de dirección, y es aquí donde los materiales abrasivos hacen más daño.

Abrasive wear

Fig. 1 — Los pellets de plástico van directamente al codo. Golpean y se deslizan a lo largo de la pared del fondo, creando dos zonas de desgaste por donde pasan los materiales abrasivos. El desgaste del codo ocurre sobre todo en la zona de impacto, pero es también un problema en la zona de deslizamiento o fricción.

Cuando el material entra en una curva, golpea y se desvía en un área, llamada zona de impacto (ver figura 1). El material puede golpear una o más zonas de impacto secundarias antes de dejar el codo o instalarse en un receptor. El material también se desliza a lo largo de la zona deslizanteo de fricción, que se extiende más allá de la zona de impacto. 

Fig. 2 — Los componentes desgastados del sistema deben ser reemplazados, ¡no deje los conductos taponados!
 

Con el tiempo, el material transportado a la zona de impacto y deslizamiento desgasta el codo, a menudo, lo perfora. Cuando esto sucede, el componente desgastado, como el codo, necesita ser reemplazado, en lugar de reparado temporalmente (ver figura 2). 

Generalmente, la selección del codo dicta su tiempo de vida en un sistema de transporte, que incluye tiempo, mano de obra y componentes costosos. Los codos de aluminio estándar de paredes lisas, aunque son de bajo costo, ofrecen poca resistencia al desgaste. Por ejemplo, los codos de aluminio son suaves y fácilmente se abollan durante el envío e instalación. En casos extremos pueden desgastarse en cuestión de horas, de modo que no se deben utilizar cuando existe un riego potencial de abrasión. 

Por lo tanto, no tiene mucho sentido hacer comparaciones de cualquier codo especial de aluminio. Los codos especiales de distintos precios tienen mucho mejor resistencia al desgaste (ver tabla 1).

En general, los codos de acero inoxidable ofrecen el nivel mínimo de protección contra la abrasión y se utilizan con éxito en muchas aplicaciones. Los codos recubiertos de cerámica usan cerámica para reforzar un codo estándar (ver figura 3). Los codos de vidrio tienen la ventaja de que el vidrio es altamente resistente a la abrasión (ver figura 4).

El acoplamiento de una sección corta 2' es suficiente, de acero inoxidable o vidrio a la salida de un codo de vidrio reduce el desgaste adicional en la zona de fricción inmediatamente después del codo. Los codos tipo bolsa utilizan la interacción material a material para proteger contra el desgaste (ver figura 5). Los accesorios ciegos (Blind- tee) funcionan de manera similar, pero en menores tasas de transporte. 

Fig. 3 — Se puede aplicar a los codos una zona de cerámica resistente a la abrasión

Fig. 4 — Los codos de vidrio tiene una alta resistencia a la abrasión. Estos codos cuentan con una cinta incorporada de liberación estática.

Fig. 5 —Los codos tipo bolsa utilizan la interacción material a material para reducir el impacto, la fricción y el desgaste.

Reduzca la velocidad

Una velocidad más alta significa más impulso — y más fuerza de impacto. Normalmente, también representa un desgaste más rápido. Los impactos más altos también pueden dañar el material transportado, ocasionando degradación del material, cabello de ángel y exceso de polvo dentro de las tuberías. Éstos a su vez conducen a un aumento en el mantenimiento filtro y velocidad de transporte reducida. 

En sistemas por vacío, del aire aumenta su velocidad cuando se expande y se mueve hacia la bomba de vacío. Naturalmente, las resinas que viajan también más rápido, generalmente duplican su velocidad cerca de sus puntos de descarga en comparación con sus puntos de recolección. Los codos al final de proceso demuestran esto muchas veces de manera drástica; se desgastan más rápidamente que los que están al principio del sistema de transporte. 

Hay varias formas de frenar la velocidad del aire. Las bombas de desplazamiento positivo pueden reajustarse fácilmente para controlar la velocidad del aire y que coincida con las necesidades específicas para cualquier material.

Los sopladores regenerativos son unidades de accionamiento directo que agregan unidades de frecuencia variable (VFD) y permiten ajustar la velocidad de rotación de la bomba y el flujo de aire resultante. Esto aumenta el precio inicial de la bomba y, dependiendo de cómo se utiliza el VFD, puede requerir un sistema de control bastante caro. También, se requiere algún ajuste especial: la velocidad de transporte de material debe ser alta suficiente para que se pueda recoger el material en la fuente y llevarlo por la tubería sin que haya atascos. 

Otra forma de reducir la velocidad del sistema es aumentar el diámetro de la tubería cerca de los receptores. Este aumento de diámetro actúa como un freno en el sistema, retardando con eficacia la velocidad de los materiales. 

Otras consideraciones 

Los materiales abrasivos pueden causar un daño considerable en las entradas y salidas del receptor (ver figura 6), aletas, cuerpos receptor y otros equipos. Algunos fabricantes reducen al mínimo el desgaste en los receptores haciendo que en las entradas el material entre tangencialmente y poniendo aletas para que el material entrante se desvíe de la zona de impacto del receptor. Infortunadamente, muchos fabricantes no emplean esta útil característica.

Fig. 6 — Aquí se ve una entrada de receptor desgastada por nailon relleno de vidrio del 35%. Puesto que la entrada sola no se podía reemplazar, tuvo que ser reemplazado el montaje de la tapa entera. Los agujeros también se desgastaron a través de la garganta de salida. .

Usted puede mitigar el desgaste en las zonas de impacto mediante la instalación de piezas de cerámica y placas de desgaste (ver figura 7). Por ejemplo, NOVATEC vende un paquete de" desgaste prolongado" para receptores de vacío. Este paquete incluye una entrada desmontable forrada de cerámica; una válvula de chequeo de la aleta de la entrada con recubrimiento cerámico; una placa de desgaste al impacto recubierta de cerámica; y una aleta de descarga de acero inoxidable.

Esta es una opción para tener en cuenta cuando esté remplazando el equipo y asegúrese de que las piezas recubiertas de cerámica son reemplazables. 

 

Fig. 8 — Minimice el desgaste centrándose en las entradas para que material entre tangencialmente, posicione las aletas para desviar el material entrante de las paredes de los tubos y refuerce las zonas de impacto con las placas extraíbles recubiertas de cerámica.

Y no se olvide las tuberías flexibles. Las fugas de las tuberías reducen la presión de aire en la línea, ocasionando ineficiencias y obstrucciones de material. Incluso antes de ese momento, el material erosionado de la manguera flexible se unirá a la resina en las máquinas de moldeo.

Esta contaminación puede afectar la integridad del plástico y, si se utilizan tuberías flexibles de colores, afectará el color de la pieza moldeada acabada. Las tuberías flexibles de desgaste extendido existen para estas aplicaciones. Por ejemplo, la manguera flexible de PVC con revestimiento de poliuretano tiene cerca de dos veces la vida de desgaste de la manguera de PVC regular. 

Si está diseñando un nuevo sistema o adaptando un sistema de transporte existente, no tiene que ser una proposición de todo o nada. Por ejemplo, no todas las bombas y codos necesitan reemplazarse. El diseño y operación de su sistema de transporte depende en gran medida de las propiedades físicas de las resinas que pasan por el sistema y de las expectativas que tenga del funcionamiento de su sistema, el reemplazo de equipos y los costos de mantenimiento en curso, así como del tiempo de actividad.

Prepararse para minimizar el desgaste de materiales abrasivos irá una tiene mucho que ver con el funcionamiento sin problemas de sus sistema. 

En la tabla verá una comparación de los costos frente a la vida relativa de varios codos anti desgaste. Comience hoy a reducir daños por abrasivos en su sistema.

Tipo de codo Costo Relativo Vida relativa
Aluminio N/A N/A
Acero inoxidable  1$ 1
Líneas de cerámica  6$

3-4
Codos de vidrio  6$ 20+
En forma de T Hemisphere  11$ 20+
Refuerzos de cerámica  11$ 20+
Codos tipo bolsa  15-25$ 20+