Selección y funcionamiento de bombas de vacío en sistemas de transporte de materiales

Vacío máximo y vacío operativo: Para obtener el máximo beneficio de su sistema de transporte, es importante entender lo que significan estos términos y por qué son importantes.

Vacío máximo: (Medido en pulgadas de mercurio) es la capacidad máxima de tracción segura de la bomba. A menudo se incluyen dispositivos de alivio de vacío a una bomba para evitar un funcionamiento por encima de este nivel, aunque operar en vacío máximo de forma continua exigirá un mantenimiento más frecuente y causará una reducción la vida del soplador, debido a las elevadas temperaturas de funcionamiento.

Vacío operativo:  Es el nivel de vacío más alto al que debe trabajar un sistema de transporte durante el funcionamiento normal, y es la base para el cálculo de velocidad de transporte máxima del sistema. El funcionamiento de un sistema de transporte a un vacío operativo especificado, en oposición al vacío máximo de la bomba, deja "margen de maniobra" para cambios inesperados, como un filtro sucio o diferentes tipos de material, y deja un vacío adicional en reserva para ayudar a eliminar material de una línea de transporte sobrealimentada.

Vacío libre: Es el vacío que resulta de tirar aire sin material a través de la tubería del sistema conectado. La diferencia entre libre vacío y vacío de funcionamiento representa la energía del vacío aproximado disponible para mover el material al utilizar bombas tipo PD y de garra. Las bombas regenerativas mueven mucho más aire cuando disminuyen los niveles de vacío, de modo que velocidades excesivas de aire crea un alto nivel artificial de vacío libre con estas bombas.

Reglas básicas para la selección de la bomba:

Regla #1 - la bomba debe generar suficiente vacío para vencer la resistencia del aire y el material mientras se mueve a lo largo de la tubería para el sistema instalado.

El cálculo de la resistencia del aire y el material en una tubería de transporte requiere de un conjunto complejo de ecuaciones y variables que están fuera del alcance de este formato. Entre los factores clave están presión de velocidad, diámetro y longitud, constantes de fricción y características del granulado.

Muchos proveedores de equipos se basan en reglas generales relacionadas con "distancia equivalente" recorrida a la velocidad esperada de transferencia de resina. Estas reglas se derivan a menudo de pruebas, por lo que son fiables cuando se evalúan aplicaciones que están dentro del rango probado.

"La distancia equivalente" se confunde a menudo con la distancia horizontal real a transportar. Otros factores también añaden resistencia, y se deben incluirse con la distancia horizontal para estimar con precisión la tasa de transferencia de resina resultante. Los factores típicos asociados a la distancia equivalente incluyen:

La clave para este paso es entender el capacidad de vacío de las tecnologías disponibles de la bomba, y si cumplen o exceden los requisitos del sistema.

Regla #2 – la bomba debe crear la velocidad de aire apropiada en la fuente del material para llevar la resina a la tubería y hasta al receptor de destino.

La primera consideración es crear el flujo de aire y la velocidad necesaria para arrastrar la resina hacia la tubería en la fuente del material. Esta velocidad se denomina velocidad de recogida, o velocidad de saltación. Hay una serie de métodos utilizados para calcular este valor, y dependen de factores específicos de materiales que generalmente se verifican a través de pruebas. Para los plásticos comúnmente usados, el rango es de 3000 pies por minuto (fpm) en la gama baja y 4500 fpm en la gama alta. La mayoría de los plásticos se puede transferir usando una velocidad de recogida entre 3000-3500 fpm. 

La segunda consideración es la sensibilidad del material a las variaciones de velocidad del aire. Algunas resinas se pueden descomponer cuando aumenta la velocidad, y otros pueden romper los codos de su sistema y otros puntos de impacto a través de desgaste erosivo a media que aumenta la velocidad.

La siguiente tabla compara el flujo de aire y el vacío para bombas regenerativas y PD, operando a velocidad constante. Tenga en cuenta que la bomba regenerativa se inicia a una velocidad mayor que una bomba PD, debido a su configuración de accionamiento directo. Esto crea mayor velocidad inicial. También tenga en cuenta que el flujo de aire de la bomba regenerativa y la velocidad resultante, se incrementan más drásticamente que el flujo de aire de bomba PD cuando disminuyen los requisitos de vacío del sistema.

Las diferencias en la variación de la velocidad tienen importantes resultados.

Resultado #1: Las bombas regenerativas mueven materiales a velocidades más altas que las bombas PD, lo que pueden conducir a la degradación excesiva del material o al desgaste por erosión en los componentes del sistema. Entre los ejemplos de degradación del material para los materiales sensibles están: el cabello de ángel, ráfagas, acumulación de contaminantes o exceso de polvo, dependiendo del material.

Resultado #2: Puesto que la velocidad aumenta la resistencia al movimiento en un sistema de transporte, las bombas regenerativas usan más su vacío operativo para llevar el aire a través de una línea de vacío (en comparación con una bomba PD), dejando menos cantidad de su vacío operativo para extracción de material del origen al destino. (Véanse tablas 2-3) 

Estos dos resultados hacen que a menudo los proveedores de bombas regenerativas agreguen dispositivos de control de velocidad en sus sistemas. Es importante entender la imagen completa de la operación de una determinada tecnología de bomba antes de decidir cuál usar, y qué características opcionales pueden ser necesarias.

Consideraciones clave para el diseño eficiente de sistemas de transporte por vacío

Usted probablemente no trataría de diseñar y construir su propio automóvil y esto también se aplica a los sistemas de transporte por vacío. Hable con un especialista de diseño de sistemas profesionales que represente una empresa con una amplia gama de opciones de receptores, bombas, componentes resistentes a la abrasión y control de velocidad. 

El diseñador de sistema le hará un montón de preguntas sobre los tipos de materiales que se transportan, las capacidades de la máquina y más. Él calculará las distancias equivalentes, los tamaños requeridos de línea y utilizará las curvas de la bomba para sugerir el tipo de bomba de vacío que mejor se adapte a sus necesidades actuales y futuras. Siempre es mejor planificar con antelación una posible ampliación. 

Tener la posibilidad de elegir entre una amplia gama de bombas puede ser un gran beneficio para maximizar el rendimiento de un sistema de transporte. Las 2 tablas muestran cómo el vacío libre, o la resistencia al movimiento de solo aire (sin material) ayuda a estimar la capacidad relativa de la tecnología de bomba para una instalación determinada. Un mayor vacío libre deja menos vacío disponible para transportar el material.

Puede ver en este sistema de 400 pies, que el vacío libre de 4 "Hg necesario para una bomba regenerativa de fase sencilla utiliza la mayor parte de vacío operativo de la bomba – dejando sólo una pequeña cantidad de vacío disponible para el transporte de material. Las largas distancias se benefician del vacío añadido y menor velocidad disponible con bombas PD.

A medida que aumenta la distancia, el vacío libre puede comenzar a dominar el vacío de la bomba disponible para mover materiales. Supongamos que desea ampliar el sistema para incluir más máquinas, que también aumenta la distancia equivalente para transportar a 1000 pies. Las bombas tradicionales regenerativa y la DP han limitado energía de vacío disponibles en esta distancia, por lo que se enfrentará con 2 opciones:

1.    Aumentar la capacidad del sistema con mayor diámetro de la tubería de transporte. Infortunadamente, esto requiere retirar sus bombas existentes y todas las líneas de transporte existentes. 

2.    Investigar tecnologías alternativas de bomba de vacío mayor para reemplazar la bomba o bombas existentes, pero puede seguir utilizando la tubería instalada existente.

La opción 1 significa que usted podrá extraer y reemplazar el sistema existente y podría incurrir en costos excesivos y sufrir importantes interrupciones de la producción en marcha, por lo que lo más inteligente es considerar las tecnologías alternativas de bombas asociadas con la opción 2. 

En la tabla, vemos que cuando el sistema se amplía a 1000 pies, los tres primeros tipos de bombas tienen poco o ningún vacío disponible para el transporte de material. Al mismo tiempo, las bombas con mayores capacidades de vacío operativo serán capaces de transportar el material.

Cuando este es el caso, la elección es reemplazar las bombas existentes por una de bomba PD de máxima eficiencia o una bomba de garra. En casi todos los casos, es elegida la bomba PD de máxima eficiencia, debido al relativamente alto costo de la tecnología de la bomba de garra. 

La selección de bombas es clave para la eficacia y la eficiencia de su sistema. Para cosechar los máximos beneficios de su inversión, trabaje con un proveedor que pueda ofrecer una gama completa delas tecnologías de la bomba para asegurar la solución adecuada para sus necesidades de transporte.