Práctica 4. Transporte Neumáttico PDF

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Practica de transporte neumático separacíon y manejo...

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Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías

LABORATORIO DE MANEJO Y SEPARACIÓN MECÁNICA DE MATERIALES I5827 D01 PRÁCTICA 4. Transporte neumático INTEGRANTES DEL EQUIPO

ÍNDICE Objetivos General Particulares

3 3 3

Teoría

3

Operación

5

Manual de seguridad.

5

Procedimiento

5

Descripción del equipo

6

Tabla de concentración de datos

7

Datos de calibración del soplador del transportador neumático

8

Gráfica

8

Cálculos posteriores a la realización de la práctica

9

Bibliografía

11

Objetivos General ● Determinar la caída de presión en las tuberías y accesorios de un transportador neumático a diferentes condiciones. Particulares ● Determinar la potencia requerida tanto real como teórica para transportar un material sólido a través de un sistema de accesorios y tuberías. ● Determinar las caídas de presión tanto teóricas como reales para los diferentes accesorios que componen el sistema. ● Determinar el rendimiento del motor (soplador) del transporte neumático. ● Determinar el rendimiento del equipo. ● Determinar el rendimiento del separador de fases.

Teoría El transporte neumático se basa en el movimiento de sólidos en una corriente de aire a una velocidad determinada y en una dirección predeterminada. El volumen y presión de aire necesarios se calculan en cada caso, en función de la distancia a recorrer y de la naturaleza del producto a transportar. Una instalación de transporte neumático consta, en líneas generales, de los siguientes elementos: ● Ventilador centrífugo. ● Sistema de carga (tolva, válvula dosificadora, boquilla Venturi,...). ● Ciclón y sistema de descarga. ● Filtro de mangas. ● Red de tuberías de diámetro adecuado.

El transporte neumático ha sido utilizado durante mucho tiempo para transportar grano y descargarlo de las barcazas, pero hoy en día se pueden encontrar sistemas de transporte neumático en las más diversas industrias. Incluso existen algunas aplicaciones algo inusuales como el transporte neumático de gallinas vivas en granjas, transporte neumático de botellas plásticas y/o latas de cerveza, transporte neumático de cubos de hielo en minas subterráneas en Sudáfrica, transporte de pellets para alimentar salmones, etc. Otra aplicación muy común es el uso de camiones tolva presurizados para el transporte a granel de diversos materiales tales como cal, cemento, carboncillo, azúcar, harina, yeso, etc. Además, se utiliza para el transporte de productos químicos. Presenta la gran ventaja que no produce ninguna contaminación del material y, de hecho, los sistemas neumáticos son frecuentemente utilizados como secaderos. Dichos sistemas pueden funcionar a presión reducida o a presión positiva. En el primer caso, los sólidos son fácilmente introducidos gracias a la succión debida a la baja presión, evitándose la utilización de sistemas de alimentación complicados. El transporte neumático se divide en dos tipos principalmente: Transporte vertical: la velocidad del gas con relación a las partículas es parecida a la velocidad terminal de caída de éstas, y la caída de presión adicional debida a su presencia es aproximadamente la determinada por el peso de las partículas que se encuentran en la tubería. A velocidades de gas elevadas, las partículas se encuentran dispersadas uniformemente en el mismo, pero cuando la velocidad se reduce existe una tendencia a la formación de zonas alternadas (“tapones”) de alto y bajo contenido de sólidos. Transporte horizontal: en una tubería horizontal, la distribución de los sólidos sobre la sección transversal es progresivamente menos uniforme a medida que se reduce la velocidad. Normalmente, al disminuir las velocidades del gas, se encuentran en secuencia los siguientes tipos de flujo: 1. Flujo uniforme en suspensión. Las partículas se encuentran uniformemente distribuidas sobre la sección transversal toda la longitud de la tubería. 2. Flujo no uniforme en suspensión. El flujo es parecido al descrito en el caso anterior, pero aun así existe una tendencia de las partículas a fluir preferentemente por la parte más baja de la tubería. Si existe una distribución de tamaños apreciable, las partículas mayores se encuentran predominantemente en el fondo. 3. Flujo fraccionado. Al entrar las partículas en la línea de transporte tienden a depositarse antes de ser aceleradas completamente. Forman por tanto dunas, que son barridas luego aguas abajo, dando una desigual distribución de partículas a lo largo del conducto. 4. Flujo en dunas. Las partículas sedimentan como en el flujo fraccionado, pero las dunas permanecen quietas, siendo arrastradas las partículas por encima de las mismas, y siendo también barridas desde una duna próxima. 5. Lecho móvil. Las partículas sedimentan cerca del punto de alimentación, formando un lecho continuo sobre el fondo del conducto. El lecho se forma gradualmente sobre la longitud de la tubería, moviéndose lentamente hacia adelante. Existe un gradiente de velocidad en la dirección vertical dicho lecho, teniendo lugar el transporte por suspensión encima del mismo. 6. Lecho estacionario. El comportamiento es parecido al de un lecho móvil, exceptúen que no existe virtualmente ningún movimiento en las partículas del lecho. Éste puede desarrollarse hasta ocupar aproximadamente tres cuartas partes de la sección transversal. Una posterior disminución de la velocidad da lugar a una completa obstrucción.

7. Flujo de tapón. Sometidas a flujo de fraccionamiento, las partículas en vez de formar dunas estacionarias se amontonan gradualmente sobre la sección transversal. Una de las técnicas más importantes de manejo de materiales en la industria química es el desplazamiento de materiales suspendidos en una corriente de aire, sobre distancias horizontales y verticales que van de unos pocos a varios centenares de metros. Se pueden manejar materiales que van desde polvos finos hasta gránulos de 6.35 mm (¼ in) y densidades de masa desde 16 a más de 3200 Kg/m³. La capacidad de un sistema neumático de transporte depende de: ●

La densidad de masa del producto (así como también, hasta cierto punto, de la forma y el tamaño de las partículas).

● ● ●

El contenido de energía del aire de transporte a lo largo de todo el sistema. El diámetro de la línea de transporte. La longitud equivalente de la línea de transporte.

Se logra una capacidad mínima cuando la energía del aire de transporte es apenas suficiente para hacer que el producto se desplace a lo largo de la línea sin detenerse. Para evitar las detenciones, es conveniente proporcionar un incremento adicional de energía al aire, con el fin de que exista un factor de seguridad que permita cambios mínimos en las características de los productos. Un sistema óptimo es el que permite recuperar, mediante economías operacionales, todas las características de diseño por encima del mínimo requerido, dentro de los criterios de recuperación de inversión que establece el propietario. Entre los diferentes tipos de sistemas se clasifican en cinco tipos diferentes, que son los siguientes: ● De presión ● De vacío ● De combinación de presión y vacío ● De fluidización ● De tanque ventilador

Operación 1. Asegúrese que el equipo esté limpio , y que el material no contenga objetos que puedan interferir con el movimiento del alimentador o puedan tapar la entrada o obstruir al transportador helicoidal del alimentador. 2. Asegúrese que la instalación eléctrica esté correcta (110 volts) y no esté dañada. 3. Determine las caídas de presión en el sistema con puro aire, a la velocidad óptima del transportador previamente obtenida prácticamente. 4. Cargue el alimentador con material, conociendo su densidad, esfericidad y tamaño de partícula. Y alimente a la velocidad óptima (esto es; que no se produzca atascamiento o anegamiento del material ni exista el exceso de aire para realizar el transporte).

Manual de seguridad. 1. Medidas de seguridad generales:

a. Usar BATA Y LENTES DE SEGURIDAD SIEMPRE b. Lavarse las manos antes de salir del laboratorio. c. Recoger el cabello largo y evitar portar anillos, pulseras, collares o ropa suelta cuando se trabaje con mecheros o equipo en movimiento. d. Mantener limpia y ordenada el área de trabajo. e. Usar zapatos cerrados evitando que sean de tela. Nunca zapatos abiertos. f. Conocer los peligros potenciales que se tienen en las áreas de trabajo y del equipo de protección con que se cuenta. Además de lo que debe hacerse en caso de emergencia. 2. Medidas de seguridad del equipo: a. Operar bajo las indicaciones del profesor y las especificaciones del equipo. b. Siempre estar atento al equipo. c. Mantener limpia el área del equipo. d. Asegurarse de seguir las indicaciones de la práctica.

Procedimiento 1.- Se realiza una corrida con puro aire a la velocidad óptima y anote las caídas de presión en los diferentes accesorios utilizando el maneral en forma adecuada. 2.- Enseguida alimente el material, ajuste la velocidad del aire con su control y tome una serie de datos para el sólido a transportar en todos los puntos mediante el maneral y anótelos en su tabla de concentración de datos. 3.- Calcule la velocidad del material mediante la longitud equivalente del sistema y obtenga la capacidad de trabajo del transportador, esto pesando en la descarga material en uno o dos minutos. 4.- Una vez obtenido todos los datos, descargue todo el sistema del material, apagando el alimentador y esperando a que se transporte todo, desconecte y guarde el material utilizado, herramientas, etc.

Descripción del equipo La red del sistema neumático utilizado en la práctica consta de una sección de tuberías que contiene: recta inclinada, 4 codos de 90°, una recta ascendente, 1 codo de 180°, una recta descendente y una recta horizontal, como se muestra en la figura.

Tuberías: •

Recta inclinada

•

Codo inclinado de 90

•

Codo de 180

•

Recta vertical ascendente

•

Recta vertical descendente

•

Recta horizontal

Información adicional: •

Ciclón separador

•

Manómetro diferencial

•

Manómetro para controlar el flujo de aire

•

Control de velocidad del aire de entrada

•

Control de velocidad de alimentación

•

Tolva de alimentación

•

Voltímetro

•

Amperímetro

Tabla de concentración de datos DATOS: AIRE

T= 25° C

µa = 0.0185 cp

ρ= 0.00185 g/cm3

MATERIAL

Dp =0.40cm F = 0.8

Ψ= 0.806 ρ=1.19g/cm3 CT = 0.008282Ton/hr

TUBERÍA

Dint= 1 in

PUNTOS

L/d = 318.582

DESCRIPCIÓN DE LA SECCIÓN

LONGITUD DE LA SECCIÓN

Caída de presión de aire (in de H2O)

Caída de presión del Aire + el producto ha +hp

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

RECTA INCLINADA CODO INCLINADO 90 CODO VERTICAL 90 RECTA ASCENDENTE CODO DE 180 RECTA DESCENDENTE CODE VERTICAL 90 RECTA HORIZONTAL CICLÓN PRIMARIO CODO DE 90 CODO DE 90

1.510 0.889 0.889 0.430 1.905 0.330 0.889 1.250 0.060 0.889 0.889

0.05 0.10 0.20 0.25 0.30 0.45 0.65 0.70 1.00 1.15 1.30

0.05 0.15 0.30 0.45 0.55 0.60 0.95 1.15 1.25 1.45 VACÍO

Datos de calibración del soplador del transportador neumático Manómetro Magnehelic en in de 𝐻 𝑂

Velocidad del aire (ft/min)

0.05

863

0.1

1264

0.2

1820

0.25

2044

0.3

2268

0.35

2540

0.4

2777

0.45

2836

0.5

3072

2

Gráfica

Cálculos posteriores a la realización de la práctica 1.- Calcular la potencia real y teórica con producto y aire.

De la interpolación de los datos de la curva experimental de velocidad vs lectura del manómetro Magnhelic resultó en 0.2 con una velocidad de 1820 ft/min lo que es igual a 924.56cm/s. Obtención del caudal del aire:

Cálculo de la potencia real:

Cálculo de la potencia teórica:

2.- Calcular la potencia eléctrica demandada por el soplador.

3.- Calcular el rendimiento del equipo como una razón entre la potencia real y teórica y con la potencia eléctrica.

Discusión de resultados: Es muy notoria la diferencia de potencia requerida entre la utilizada realmente y la teórica utilizando, siendo del doble de hp de la real respecto a la teórica. Como se puede apreciar en la grafía la potencia aumenta de forma exponencial conforme se aumenta el diámetro por lo tanto la potencia depende fuertemente del diámetro interno de la tubería. Y respecto a la eficiencia notamos que hay una pequeña pero no muy notoria diferencia entre la real y la teórica, siendo un promedio de 0.64-0.65.

Conclusiones: Con lo aprendido en esta práctica se puede observar más claramente cómo es que funciona el transportador neumático y cuáles son sus cualidades más apreciables como es que se maneja y la forma de realizar debidamente sus cálculos, ya que es uno de los tipos de transportador más utilizado y conocer su funcionamiento es indispensable. Se aprecia de mejor manera la utilidad que se le puede dar y todo lo que se puede hacer con un transportador neumático, por su versatilidad y la forma que puede tener la línea. Al final los cálculos se complicaron pero logramos resolverlo de forma eficaz y en tiempo requerido pudiendo aprender de nuestros errores en los cálculos y la forma de resolver los problemas.

Bibliografía EcuRed. (s. f.). Transportador neumático. Recuperado 2 de mayo de 2021, de https://www.ecured.cu/Transportador_neum%C3%A1tico#Usos Gruber Hermanos. (s. f.). Transporte Neumático. Recuperado 2 de mayo de 2021, de https://www.gruberhermanos.com/images/Catalogos/18-Transporte-Neumatico.pdf Ortega, L. Pérez, J. Vega, H & Robles, O . (2015). Sistemas de Transporte para su aplicación en la Industria en General. México: Astra. Protección Civil. (2019). Reglamento de Higiene y Seguridad para laboratorios de la Facultad de Química. Recuperado 2 de mayo de 2021, de Facultad de Química https://quimica.unam.mx/proteccion-civil-facultad-quimica/reglamento-higiene-seguridad-lab oratorios-la-facultad-quimica/...