TRANSPORTE DE FLUIDOS:
1-Introducción:
Los costes de conducciones y equipos necesarios para el flujo de Fluidos, como así también, el diseño de las conducciones y los sistemas Hidráulicos, constituyen un gasto considerable en una instalación, llegando a Un tercio del coste total de la planta. Considerando esto, se trata de reducir Al mínimo el coste de la instalación.
2-Conducciones y accesorios:
A)Conducciones:
Cuando se trasladar un fluido de un punto a otro, se hace a presiones y velocidades que varían mucho, De manera que se debe elegir los materiales y tipos de conducciones más Convenientes en cada caso. Los materiales son muy diversos, dependiendo de las Propiedades de los fluidos, presión y temperatura, se utilizarán unos Materiales u otros. Los tubos que forman las conducciones se fabrican en Dimensiones normalizadas, los diámetros se rigen por los diámetros nominales y El espesor del tubo también está normalizado.
B)Conexiones:
–Uniones Roscadas: (macho/hembra) indicadas para tuberías de pequeño diámetro.
–Uniones Soldadas: indicadas para tuberías que soportan altas presiones y temperaturas; Como norma para diámetros nominales mayores a 2 pulgadas.
–Uniones Mediante bridas: indicadas para tuberías que soportan altas presiones o que se Desmontan con frecuencia.
C)Accesorios de las conducciones:
Los accesorios son de Diversas clases y coinciden con los diámetros nominales de los tubos.
–Ramificaciones: Se utilizan para separar una corriente en varias o juntarlas.
–Codos: Se utilizan para el cambio de dirección de corrientes.
–Manguitos: Unen tramos rectos de tuberías.
–Tapones Ciegos: cierran extremos de tuberías.
–Uniones Con tuerca: sirve para unir dos tuberías fijas.
–Dispositivos Para la expansión de tuercas: evitan las expansiones y contracciones del material A causa de la temperatura.
3-Válvulas:
Sirven para regular o impedir la circulación de un fluido por una Conducción. Sus partes son:
–Órgano De cierre: modifica la sección de paso del caudal.
–Aparato De manipulación externo: comunica el movimiento.
Para evitar fugas, se utiliza un sistema Prensaestropas. Consta de una tuerca que oprime un material blando y flexible, Evitando las fugas.
D)Válvulas de corte de flujo:
Su función es impedir Que circule el líquido, de manera que el órgano de cierre ocupe toda la sección De conducción. También se puede utilizar para regular de forma aproximada el Flujo de fluidos. Cuando está abierta, el fluido no experimenta ni pérdidas de Presión ni cambio de velocidad.
–De Compuerta: el órgano de cierre se mueve verticalmente gracias a un eje y un Volante. Son las más adecuadas para cerrar completamente una conducción.
–De Retención.
–De Bola y troncocónicas.
–De Mariposa.
E)Válvulas de regulación:
El órgano de cierre es Más pequeño que el de las válvulas anteriores y suele actuar sobre secciones Menores que las propias de conducción. El fluido suele recorrer caminos Tortuosos que provocan pérdidas de carga permanentes y aumento de la velocidad.
–De Asiento y de aguja.
–De Diafragma.
4-Aparatos para la impulsión de fluidos
Cuando un fluido no posee suficiente energía para salvar obstáculos hay Que comunicársela con sistemas mecánicos adecuados. Existen formas variadas de Impulsión de fluidos, por lo que también existen varios tipos de bombas Impulsoras.
Impulsión de líquidos à bombas
Impulsión de gases à ventiladores, soplantes y compresores
5-Impulsión de líquidos
Los aparatos destinados a la impulsión de líquidos son las bombas y Según la forma de impulsión, se clasifican en:
F)Bombas De desplazamiento positivo o volumétricas: pueden ser alternativas o Rotatorias
G)Bombas centrífugas:
En la industria, se Utilizan para transportar cualquier tipo de líquido. En estas bombas, los Líquidos no son confinados en espacios interiores, sino que circulan Libremente, recibiendo energía por acción de la fuerza centrífuga.
Constan de unas Nervaduras que giran a gran velocidad. Como consecuencia de esta velocidad, se Crea una disminución inicial de presión y el líquido es aspirado. La energía Cinética proporcionada se transforma en energía de presión, debido a un Ensanchamiento progresivo en forma de espiral hasta la forma de descarga. Cuando Queremos obtener presiones mayores se recurre a la doble aspiración de las Bombas o se utilizan bombas de múltiples etapas, donde varias bombas simples se Colocan en serie, en las que cada etapa aspira el líquido que expulsa la etapa Anterior.
Las principales ventajas De las bombas centrífugas son: construcción sencilla, bajos costes, ausencia de Válvulas, posibilidad de acoplamiento directo a un motor eléctrico, Funcionamiento muy estable. Sin embargo, no pueden proporcionar presiones Elevadas individualmente, sólo pueden operar en un intervalo limitado de caudal Y presión, necesitan válvulas de retención en la zona de aspiración y no se Pueden manejar líquidos muy viscosos.
Cavitación:
Cuando en una bomba Centrífuga manejamos caudales elevados de líquidos y se aumenta la velocidad de Giro, se produce una disminución de la presión en la zona de admisión. Si en Esta bajada de presión se alcanza la presión de vapor del líquido, se crean Unas burbujas de vapor y aparece entonces el fenómeno de la cavitación. Estas Burbujas de vapor viajan con la corriente hacia la periferia, la presión se Incrementa de nuevo, ocasionando la violenta implosión de las mismas. Si las Burbujas explotan próximas a las paredes de la bomba, llegan a causar Importantes daños, generando ruidos y vibraciones en la instalación.
Cebado de las bombas Centrífugas:
Las conducciones de una Bomba pueden estar inicialmente llenas de aire, por lo que su funcionamiento Puede no ser correcto. La operación de eliminación de aire en la tubería de Aspiración y en el interior de una bomba centrífuga se denomina cebado, el cual Consiste en agregar agua a la bomba para que no ingrese aire.
H)Bombas especiales
I)Criterios De selección del tipo de bomba:
Antes de seleccionar el Tipo de bomba que debe utilizarse, se debe saber primero el tipo de líquido que Se va a impulsar (carácterísticas y propiedades) y las condiciones de bombeo. Existen gráficas comparativas de los diversos tipos de bombas en función del Caudal y de la carga total, donde se puede seleccionar la bomba más indicada en Cada caso.
6-Impulsión de gases
Las maquinas que se encargan de la impulsión de los gases son los Ventiladores, los soplantes y los compresores. La diferencia entre ambos, es la Presión a la que se someten los gases.
A)Ventiladores:
Se limitan a hacer Circular el gas, no lo comprimen, por lo que no varía su densidad.
–Axiales: Constan de un disco dotado de aspas que giran sobre un eje paralelo a la Dirección de impulsión.
–Centrífugos: Similares a las bombas centrífugas. Pueden tener aspas rectas o álabes Curvados. Su rendimiento varía con la temperatura y la densidad del gas.
B)Soplantes:
Proporcionan a los gases Presiones de 250 a 400 KN/m2
–Soplantes De desplazamiento positivo: son equivalentes a las bombas volumétricas Rotatorias. Suministran caudales de 0,5 a 200 m3/min.
–Soplantes Centrífugas.
–Soplantes Axiales.
–Soplantes De anillo líquido.
C)Compresores:
Impulsan gases a Presiones muy superiores de 400 KN/m2, a través de varias etapas. La compresión De los gases se intenta que se lleve a cabo isotérmicamente, refrigerando el Gas comprimido.
–Compresores Alternativos: tienen un funcionamiento muy parecido al de las bombas Alternativas. Constan de uno o varios cilindros que operan bajas velocidades.
–Compresores Centrífugos.
D)Criterios de selección:
Antes de seleccionar el tipo de Máquina que debe utilizarse, se debe saber primero el tipo de gas que se va a Impulsar (carácterísticas y propiedades) y las condiciones de impulsión. Existen gráficas comparativas de los diversos tipos de ventiladores, Soplantes Y compresores, en función del caudal y de la carga total, donde se puede Seleccionar el aparato más indicado en cada caso.
Válvulas:
Dispositivo Mecánico capaz de cerrar o estrangular el paso de un fluido a través de una Tubería o a la salida o entrada de un recipiente. El empleo de cada tipo de válvula se determina en función del fluido y a la velocidad con que circula por Ella, la temperatura de operación, la presión, las pérdidas de carga que admite El sistema, velocidad de operación de la misma, etc. También se determina el Material del cuerpo, del obturador y el tipo de uníón.
e)Válvula aguja: se emplean como Controladoras de presión y caudal, su mecanismo de cierre permite graduar Finamente la apertura del paso. No se emplean en tuberías con fluidos sucios, Ya que la más mínima partícula puede obstruir el paso y generar cambios no Deseados en la presión y el caudal. Generalmente están accionadas mediante Mecanismos automáticos de control remoto.
F)Válvula Esclusa. Válvula esférica. Válvula globo. Válvula mariposa. Válvula retención.,
SÓLIDOS:
Un cuerpo sólido se caracteriza porque opone Resistencia a cambios de forma y de volumen. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien Definidas. Manteniendo constante la presión a bajas temperaturas, los cuerpos Se presentan en forma sólida y formando generalmente estructuras cristalinas; Esto le confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación Aparente. Son agregados generalmente rígidos, incomprensibles, duros y Resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden Desplazarse.
PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS:
–Elasticidad: Recupera su forma original cuando es deformado.
–Fragilidad: Puede dividirse en varias partes (quebradizo).
–Dureza: No pueden ser rayados por otros más blandos.
–Forma Definida: tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen.
–Volumen Definido: su volumen es constante.
–Peso Específico: es el cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen.
–Alta Densidad: poseen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus Moléculas.
–Densidad Aparente: magnitud aplicada en materiales pulverulentos o porosos, los cuales Forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma Que la densidad total del cuerpo es menor a la densidad del material si se Compactase. No es una propiedad intrínseca del material y depende de su Compactación.
–Flotación: Propiedad que cumplen sólo si su densidad es menor a la del líquido en el cual Se coloca.
–Inercia: Dificultad o resistencia que opone un sistema físico a posibles cambios.
–Tenacidad: Resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.
–Maleabilidad: Propiedad que cumplen los cuerpos al ser labrados por deformación. Permite la Obtención de delgadas láminas sin que el material se rompa.
–Ductilidad: Propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellos.
–Fricción: Fuerza de rozamiento, aquella que se opone al movimiento entre dos superficies En contacto o a la que se opone al inicio del movimiento. Se genera por las Imperfecciones entre las superficies en contacto.
–Abrasión: Acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca erosión de un material.
–Superficie Específica: relación entre el área superficial total y la masa del sólido, Volumen en bruto, u área en la sección transversal. Es una magnitud científica Derivada.
TRANSPORTE DE SÓLIDOS:
Los Sistemas de transporte de sólidos, que llevan materiales de un sitio a otro, se Clasifican en:
oSistemas De transporte continuo.
oSistemas De transporte discontinuo.
Continuos:
§Mecánicos: implican partes mecánicas En movimiento que soportan o arrastran el material. Las partes móviles están en Contacto con el sólido a transportar. Estos se utilizan para:
–Transporte A distancia horizontal:
oCinta Transportadora. De cadena. De malla. De rodillo vivo. Transportadores Sinfín (tornillos sinfín). Transportadores de arrastre (Redlers y De paleta).
–Elevación:
oDe Cangilones. De paleta. Tornillo Sinfín. Vagonetas o Skips. De riel. De cable.
–Mixtos: Efectúan transporte horizontal y vertical, secuencialmente o simultáneamente.
§Lechos Fluidizados: un fluido forma Con el sólido un lecho fluidizado. El material está suspendido y se moviliza a Través de ductos, siendo separados en la estación final del transporte. Pueden Ser de fase diluida o fase densa.
Discontinuos: Se utilizan para trasladar el material de manera horizontal o vertical, O combinando ambas. Pueden ser: carretillas, camiones, palas cargadoras, Ferrocarriles- vagones de ferrocarril, barcos/barcazas, aviones, Autoelevadores, etc.
SISTEMAS CONTINUOS-MECÁNICOS:
Cintas Transportadoras:
–La Aplicación es variada, se utiliza para transporte de materiales en trozos, Cereales, bultos etc. Transporta a grandes distancias en horizontal y oblicuo. Estas instalaciones suelen ser costosas, pero de bajo costo de operación, Consumo energético y mantenimiento. La capacidad es en función del ancho y Velocidad de la cinta, la inclinación del transporte y las carácterísticas del Material transportado. Se componen básicamente de dos cuerpos: un grupo textil o carcaza resistente a las Tensiones presentes, necesarias para el movimiento de la cinta con la carga Sobre ella a la velocidad preestablecida, y las cubiertas, encargadas de resistir los ataques físicos y químicos de La carga, protegiendo a la carcaza. Estas cintas transportadoras responden a la Amplia gama de necesidades abarcadas por la industria en general (minería, Agricultura, alimentaria, etc).
Cintas Pesadas:
–Son Aquellas en donde el compuesto de la cubierta responde a exigencias severas Tales como: abrasión extrema, temperatura considerable, ataque químico por Parte del material transportado, impactos y sobretensiones, etc. El óptimo Rendimiento de las cintas será también en función de la instalación apropiada. Los tipos de cubierta se seleccionan de acuerdo a:
oTransporte De materiales poco o normalmente abrasivos. Ej: arcilla, granos, carbón.
oCondiciones De trabajo con probables riesgos de llama y energía estática.
oMateriales Aceitosos o condiciones de trabajo en que hay aceites o grasas vegetales.
oTransporte De materiales aceitosos o soluciones a base de aceite de proceso.
oTransporte De productos muy abrasivos. Ej: extracción de minerales, cuarzo, vidrio.
oMateriales Calientes o muy calientes.
Formas de descarga:
oEl Material se descarga en el extremo de la cinta por gravedad.
oSe Coloca sobre la superficie de la cinta, un desviador a 35° o 45° del eje de la Cinta.
oCon Un volteador (juego de rodillos) que vuelca la cinta y el material cae por Gravedad.
oAbarquillando La cinta hacia abajo.
Tornillos Sinfín:
–Consiste En un eje de acero, sobre el cual se desarrolla una espiral (principio de Arquímedes), que gira dentro de un canal. El eje es propulsado por un motor y El acople se produce a través de engranajes o cadenas. Se utiliza para el Movimiento de materiales abrasivos y no abrasivos, en horizontal y oblicuo (menor a 30°); principalmente para la movilización de granos en silos de Campaña. La longitud máxima de transporte no debe superar los 30 metros. El Diámetro máximo a utilizar es de 0,60 metros. Este tornillo puede adoptar Diferentes formas dependiendo de una serie de factores. El sinfín será definido En función de las carácterísticas de trabajo (caudal, velocidad de transporte, Etc). Estos equipos van equipados con un sistema de limpieza (cepillo Helicoidal). Tipos:
oTransportadoras De Sinfín Tubulares: aptas para la extracción, la dosificación y el transporte De hormigón, barro, materiales inertes, tanto en posición horizontal, oblicua o Vertical, utilizando varias prolongaciones ensambladas con sólidas bridas.
oTransportadores De Sinfín Canal: alternativas de la serie Tubular para la extracción Dosificación y el transporte de cemento, cal, hormigón, barros y materiales Semejantes.
oTransportadores Sinfín Flexibles Flexicon: se construye mediante una rosca flexible realizado Acero inoxidable encerrada en un tubo de plástico, rígido o flexible, o un tubo Rígido de acero, con un motor eléctrico instalado en el punto de descarga de la Máquina. Ventajas:
·Mueven Cualquier material a granel tanto si fluye fácilmente o no. Solamente una pieza Móvil. El tubo cerrado impide la contaminación. Manipulación y mezcla suave del Producto. Transporte en cualquier sentido. Gran fiabilidad y poco Mantenimiento. Limpieza rápida y completa. Económico en la compra, instalación Y uso.
Transportador De Rasquetas (o paletas):
–Consiste En un canal por el que se desplazan paletas, cuya sección se ajusta a la del Canal. El material a transportar se ubica entre las paletas y con el movimiento De éstas se va desplazando. Las paletas se encuentran unidas a una o dos Cadenas sinfín, que se mueven gracias a unas ruedas dentadas (una es motora), Son de acero y se encuentran a distancias iguales. Dichas paletas suelen estar Suspendidas sobre rieles o calzas sobre guías. La velocidad de las cadenas se Encuentra entre 6 y 60 m/min. Estos transportadores se utilizan en forma Horizontal y oblicua, para transportar materiales en trozos no abrasivos. No se Deben aplicar al transporte de materiales abrasivos debido al gran desgaste que Se produce en el equipo.
Transportador Redler:
–Similar Al de paletas, la diferencia radica en que la sección de la paleta no es igual A la del canal, sino que cubre una sola parte de la misma. Se utiliza para el Transporte de materiales sueltos, secos y abrasivos (cemento, harina, arena). El movimiento del material se produce por el arrastre de los perfiles que se Mueven sobre las partículas y la fricción de éstas entre sí. Se aplica al Transporte en horizontal, vertical o con cualquier ángulo.
Transportador De Cangilones:
–Consiste En una cadena sinfín que en sus extremos cuentan con una rueda dentada. A dicha Cadena van unidos cangilones a intervalos uniformes. La rueda dentada superior Es motora y la inferior es conducida. El accionamiento de la rueda motora está Dado por un motor a través de un reductor de velocidad. Los cangilones toman el Material a transportar en la parte inferior, con el balde que viene gira y asciende Hasta la cabeza superior donde lo descarga. Es utilizado para elevar granos, Carbón, cenizas, etc. Efectúa transportes en vertical y con inclinación a 45°. Tienen tres formas distintas:
oDescarga Centrífuga: materiales livianos y secos. Elevadores de cinta y de cadena.
oDescarga Continua: transporte de granos o elevación de arena húmeda. Una o dos cadenas.
oDescarga Por gravedad: materiales pesados y pegajosos. Dos cadenas.
SISTEMAS CONTINUOS-LECHOS FLUIDIZADOS:
Transporte Neumático:
–Consiste En introducir en un tubo, granos o polvos, que con una corriente de gas se hace Desplazar lo largo de él. Se puede transportar todo tipo de sólidos a granel, Con granulometrías de hasta 10-12 Las ventajas son:
oFacilidad Para el trazado de las líneas de transporte. Posibilidad de transportar una Amplia gama de productos. Facilidad para la recolección de productos y de Distribución a varios destinos con una misma línea común. Bajo mantenimiento. Montaje Sencillo y económico. Limpieza y seguridad de fuga en el transporte. Baja Cantidad de residuo una vez realizado el transporte.
Las desventajas son:
oPuede Resultar técnicamente complejo. Energía consumida superior a la de otros Sistemas. Desgastes por abrasión en los equipos y en las tuberías. Disgregación En productos compuestos y posibles rupturas de partículas para productos Frágiles.
Los elementos que Constituyen un sistema de transporte neumático son:
oElemento Generador de presión: encargado de suministrar la suficiente energía mecánica Al gas para que pueda arrastrar al sólido. Compresores, ventiladores y Soplantes.
oAportador De sólido: son los encargados de inyectar el sólido a la línea de transporte. Roto válvulas, depósitos presurizables, venturis y los tornillos sinfín.
oLínea De transporte: elementos que se requieren para conducir el producto desde el Punto de carga hasta su destino. Conjunto de tuberías, curvas, bifurcaciones, Válvulas, etc.
oElemento Separador del sólido-gas: encargado de eliminar las partículas sólidas que el Gas arrastra en suspensión. Ciclones y filtros.
Transporte Neumático en Fase Diluida:
–Satisfacen Una amplia variedad de aplicaciones de transporte de sólidos granulados o Pulverulentos. Los equipos se encuentran diseñados a medida e integrados con Otros sistemas (de presión positiva y de vacío). Ya que se encuentran Completamente cerrados, permiten una transferencia segura de materiales Sensibles a la contaminación, incluyendo los productos polvorientos y Peligrosos. Ventajas:
oEl Sistema cerrado impide la contaminación. Gran fiabilidad y facilidad de Mantenimiento. Tendido sencillo de las líneas de transporte. Productos diversos Manipulados por un solo transportador. Evacuado total. Gama completa de Componentes de sistema neumático. Configuraciones móviles y especiales. Amplia Gama de capacidades. Diseñados, fabricados y acabados según las normas Industriales, alimentarias, de productos lácteos y farmacéuticas.
Tipos de sistemas:
oSistema De Presión Positiva: transportan materiales a granel desde un solo punto a uno O múltiples destinos, a distancias más largas y con mayor capacidad que la que Es posible usando sistemas al vacío. Utilizan un soplador de desplazamiento Positivo con uno o múltiples puntos de entrada de material. En cada uno de Estos puntos se introduce una cantidad dosificada de producto por medio de una Válvula giratoria de cámara de aire que mantiene la diferencia de presión entre La atmósfera del ambiente y la de la línea de transporte. El material y el aire Impulsados por la línea salen por uno o múltiples puntos, donde se separan por Medio de un receptor de filtrado o un separador ciclónico, o se alimentan a Recipientes del proceso ventilados a dispositivos colectores de polvo.
oSistema De Vacío: transportan material de diversas fuentes a destinos individuales o Múltiples. Permiten recoger fácilmente los materiales de recipientes abiertos Usando varillas, y no calientan el material. La presión negativa es producida Por una bomba de vacío de desplazamiento positivo ubicada en el extremo Terminal del sistema; el material entra en el sistema por medio de válvulas Giratorias de cámara de aire, varillas de captación portátiles y adaptadores de Captación discontinuos de alimentación por anegación (todos en la parte Superior del proceso) y sale del sistema por receptores de filtrado o Separadores ciclónicos, que separan el material del aire de transporte por Encima de los equipos del proceso.
Transporte Neumático en Fase Densa:
–Se Utiliza en todos aquellos sectores que manipulen sólidos granulados o Pulverulentos. Tienen una baja velocidad de transporte y esto lo hace apropiado A una amplia gama de industrias. Se recomienda en aquellos casos donde se Requieren altas capacidades de trasporte, largas distancias, una manipulación Cuidadosa del producto, o las carácterísticas de abrasividad del producto lo Precisen. Sus aplicaciones son en los sectores alimentarios, químicos, Plásticos, minerales, etc. El recipiente a presión se llena desde la Parte superior por gravedad, procediendo de un silo u otro. Una vez lleno, se cierra La válvula de entrada y el aire comprimido se aplica al interior del Recipiente. Este aire puede proceder del suministro general o ser generado Directamente por un compresor. La distribución de aire comprimido al producto Es controlada y regulada por una unidad de control, con la finalidad de una Máxima optimización. Una válvula anti-retorno asegura la seguridad y fiabilidad Del sistema. Sólo cuando la señal de vaciado del transporte así lo indique, se Inicia un nuevo ciclo de llenado del depósito a presión.
Ventajas:
oSistema Cerrado. Transporte a largas distancias y altas capacidades productivas. Manipulación suave del producto. Mínimo desgaste del equipo. Bajo consumo de Aire comprimido y energético. Adaptabilidad de la ruta de transporte. Alto rendimiento Y disponibilidad. Diámetros de tubería de transporte mínimos. Transporta Materiales abrasivos o con diversidad de densidades de partículas. Sencillez, Facilidad de instalación y ampliación. Rápido retorno de inversión. Transporte Neumático.