Estrategias para la eliminación eficiente del cabello de ángel en sistemas de transporte de resinas

Suena bastante dulce, pero realmente no querrá tener cabello de ángel en su sistema de transporte. Estas son algunas maneras de hacerle frente.

Piense en telarañas. En las casas, son signo de abandono, de antigüedad y de miedo. En los seres humanos, simbolizan un pensamiento poco claro. En los sistemas de transporte de resinas plásticas, las telarañas, llamadas cabello de ángel, piel de serpiente o serpentines, puede significar degradación del material y contaminación; defectos en la pieza y decoloración; taponamiento de filtros y tuberías, problemas con el receptor, mayores costos de mantenimiento, así como ineficiencias generales en el transporte de materiales, en la producción y pérdida de beneficios.

El cabello de ángel es principalmente el resultado de calor por fricción y abrasión en tuberías y codos de paredes lisas. Aunque para comenzar lo mejor es no tener formaciones de cabello de ángel, eliminarlos todos (así como las partículas finas y el polvo) de la producción sería imposible. Lo que es posible es reducir al mínimo la creación de cabello de ángel y luego retirar lo que se ha creado.

Estas son algunas maneras de manejar la formación de cabello de ángel: siga las prácticas adecuadas de la tubería, utilice codos especiales, reduzca las velocidades de transferencia, opere a temperaturas más bajas y retire los cabellos de ángel que aparecen al final de la línea. 

Causas del cabello de ángel en el transporte de resinas y sus efectos en la producción

El calor de fricción es la principal causa de cabello de ángel. El granulado de resina que fluye por una tubería viaja principalmente en una corriente de aire hacia la mitad de la tubería. Eso funciona en tramos "rectos". Los codos curvan la dirección de los gránulos de resina. Estas curvas hacen que los gránulos golpeen la pared interna del codo.

Dependiendo de las propiedades de la resina, el diseño de codo y las velocidades de aire, algunas resinas son desviadas a otras áreas del codo y otras hacia la corriente de aire. La mayoría se deslizan hacia la pared del codo (ver figura 1). Este deslizamiento genera calor friccional. Los gránulos con puntos de fusión bajo, se suavizan y se quedan pegados a lo largo de la pared, casi como borrones de crayón de color en una pared de una habitación. La formación de pegotes de plástico ocurre rápidamente, y una vez empieza, aumenta a medida que los gránulos entran en contacto con los pegotes en la pared del tubo.

Los gránulos transportados que entran en la corriente rompen al azar el plástico untado, formando hebras largas, como cintas, o casi como las ramas sueltas en un nido de pájaros. Se trata de cabello de ángel, que luego se transporta aguas abajo, se enreda con la resina que ya se dirige al final del sistema, ocasionando a menudo obstrucciones en una zona de alimentación y, finalmente, impidiendo la alimentación del receptor. En algunos pocos casos, el cabello de ángel puede contaminar las resinas en el receptor, alterando las propiedades de la resina y el color. En muchos casos, los cabellos de ángel taponan y contaminan.

Diseño eficiente de tuberías para minimizar la formación de cabello de ángel

Los diseños de tuberías constan de rectas y curvas, tramos horizontales y verticales de tubos conectados por codos. Una forma efectiva de minimizar los cabellos de ángel es tener tramos cortos de tuberías, con pocos codos y accesorios. Esto minimiza zonas de impacto y deslizamiento en el sistema de transporte.

En segundo lugar, reduce al mínimo las caídas de presión, que afectan  la velocidad del aire, que es el medio para el transporte de materiales. Si las velocidades del aire caen por debajo de la velocidad de saltación de material, el material saldría de la corriente de aire y simplemente se deslizaría a lo largo de un tubo o codo.

Por último, la fuente de la corriente de aire (ventilador o bomba de vacío) funcionará mejor: con mayor capacidad de mantener la velocidad de transporte objetivo y la tasa de transferencia, y reducir paradas bruscas o arranques, menos energía desperdiciada. 

Los codos siempre harán parte de un sistema de transporte. Los codos de radio largo deben tener un CLR seis a nueve veces el diámetro de la tubería. Para los codos en la base de una subida vertical, es preferible nueve a 12 veces. 

Codos especiales para reducir la generación de cabello de ángel en sistemas de transporte

La formación de cabellos de ángel es peor en codos estándar con superficies interiores lisas. Mientras que las superficies lisas reducen la fricción, el material termina deslizándose más a lo largo de esas superficies. Esto genera el calor friccional que es un anatema para las resinas con puntos de fusión bajos. 

Varios tipos de codos especiales impiden la formación de cabello de ángel. Un tipo incorpora marcas, grabados o rugosidades en la superficie interior de los codos estándar, de paredes lisas. La superficie rugosa hace que el material ruede y fluya, en lugar de deslizarse, a lo largo de la superficie. La rotación del material genera menos calor por fricción que por deslizamiento. Los tratamientos de superficie incluyen granallado con bola (shot peening) o estriado (surco de la espiral). (Ver figura 2) 

Los codos tipo bolsa también disminuyen la formación de cabello de ángel creando un mini ciclón o una simple barrera de gránulos de resina; la interacción de pellets del material entrante y el área de la bolsa evita que la mayoría de los gránulos golpeen y resbalen a lo largo de la pared del codo. Los codos tipo T ciega (blind tees) —una T de tubo estándar con una salida taponada— actúa como un codo tipo de bolsa; Los gránulos entrantes golpean los situados en la salida del tapón (ver figura 3). 

Ajuste de la velocidad de transporte para evitar la formación de cabello de ángel

La optimización de la velocidad de transporte cae en la "zona Ricitos de oro". Las velocidades de aire por debajo de la velocidad de saltación crearán inestabilidad en el sistema de transporte, y lo peor es la incapacidad para transportar material desde el punto de recolección al receptor.

Justo por encima de la velocidad de saltación, el material se arrastra y se reduce significativamente la formación de cabellos de ángel. Con velocidades excesivas de transporte, el material viaja demasiado rápido. Sin embargo, esto no conduce a una mayor capacidad de transferencia de material. 

Así, con respecto a la velocidad de aire en el transporte neumático... menos es mejor. El promedio ideal de velocidad de transporte para resinas plásticas que son susceptibles a la formación de cabello de ángel es aproximadamente 4.000 pies/min.

Control de la temperatura para minimizar la generación de cabello de ángel

El calor friccional es sólo parte del problema de cabello de ángel. La temperatura de funcionamiento de su sistema de transporte debe ser baja al comienzo, en el origen: la corriente de aire que transporta los materiales, ya sea con un sistema de presión positiva o con uno de soplador de vacío (o con ambos). El transporte a un 6 psi típico elevará la temperatura en el sistema de transporte cerca de 85° F. Cabe señalar que materiales más suaves tienden a ser más pegajosos a temperaturas bajas que las resinas duras. 

Puede que necesite instalar un enfriador en línea (refrigerado por aire o por agua) para reducir la temperatura del aire de transporte por debajo del punto de fusión de la resina. Los refrigeradores también pueden ser necesarios para aplicar "aire acondicionado" a la temperatura del aire ambiente en climas cálidos. 

Métodos eficaces para la eliminación del cabello de ángel en sistemas de transporte

Cualquier cabello de ángel que quede debe retirarse antes de pasar por los mezcladores, tolvas o receptores de alimentación. Un tipo de trampa para el cabello de ángel consiste en un cajón con un inserto de acero inoxidable expandido que se ajusta a la caja desmontable, en la base de los silos y atrapa efectivamente el cabello de ángel para su posterior retiro. (Fig. 4). También hay trampas de cabello de ángel que pueden utilizarse en líneas de transporte para eliminar el cabello de ángel. (Fig. 5). 

Soluciones óptimas para prevenir y eliminar el cabello de ángel en el transporte de resinas plásticas

Naturalmente, lo mejor es evitar que se forme cabello de ángel, pero  la buena noticia es que hay varios métodos para reducir la formación de cabello de ángel, por lo que su eliminación no es onerosa. La selección del método adecuado para su sistema de transporte de plásticos se reduce a comparar los costos de instalación frente a costos de mantenimiento, potencial de contaminación del material, deficiencias en el producto final y paradas de la planta.