Guía técnica para ingenieros de planta, ingenieros de procesos y directores de operaciones
De qué trata este artículo
En este artículo se explica por qué los transportadores de cangilones y los elevadores de cangilones, aunque son fiables para materiales gruesos que fluyen libremente, tienen dificultades cuando se manipulan materiales de gran tamaño. polvos finos y polvos industriales en modernas instalaciones de procesamiento. Trata los principales puntos de fallo de los elevadores de cangilones cuando se utilizan con polvos a granel. A continuación, compara directamente el rendimiento de los elevadores de cangilones con el transporte aeromecánico según los criterios más importantes en la manipulación de polvos industriales. También se describen las aplicaciones y condiciones en las que el cambio a una alternativa específica supone un menor coste total de propiedad.
El problema de los transportadores de cangilones y los polvos a granel
Los transportadores de cangilones se han ganado su lugar en la manipulación de materiales a granel. Para materiales gruesos, densos y de flujo libre, como grano, áridos y gránulos de fertilizante, son fiables y rentables. Pero los polvos que fluyen por las instalaciones industriales modernas son cada vez más diferentes: más finos, más cohesivos, más peligrosos y más valiosos. El diseño de los transportadores de cangilones utiliza el principio de recogida y descarga centrífuga, y tiende a tener dificultades con este tipo de polvos industriales.
Para los ingenieros de planta y de procesos que especifican o revisan los sistemas de transporte, este artículo examina en qué se quedan cortos los transportadores de cangilones con los polvos industriales, por qué esas carencias son importantes desde el punto de vista operativo y qué ofrece una alternativa especialmente diseñada.
El término ‘polvo a granel’ abarca una amplia gama de materiales con exigencias de manipulación muy diferentes. En entornos industriales, esto incluye:
- negro de humo
- dióxido de titanio
- sílice y caolín
- cemento y cenizas volantes
- polvos metálicos para la fabricación de baterías
- carbonato de litio
- óxido de cobalto
- grafito
- resinas plásticas y compuestos poliméricos
- polvos catalizadores
- productos químicos intermedios.
Todos estos materiales se manipulan a gran escala, a menudo bajo escrutinio normativo, y tienen una tolerancia limitada a la pérdida de producto, la contaminación o las emisiones. Cintas transportadoras rara vez son la primera opción para la manipulación industrial de polvo, pero otros sistemas de transporte son más adecuados y se utilizan con más frecuencia en la manipulación de polvo a granel.
Donde fallan los sistemas de transporte de cangilones con polvos industriales finos
Polvo y emisiones
Las carcasas de elevadores de cangilones son carcasas de varias piezas construidas alrededor de una cinta o cadena transportadora de cangilones en movimiento. Los puntos de carga y descarga, las puertas de acceso y las zonas de desgaste generan polvo fugitivo. La contención de este polvo es una obligación de salud y seguridad para los materiales con límites de exposición ocupacional (OEL) y no debe tratarse como una cuestión de limpieza. La gestión de las emisiones de un transportador de cangilones convencional suele requerir una infraestructura secundaria de recogida de polvo, un mantenimiento continuo de las juntas y regímenes de limpieza regulares.
Riesgo de polvo combustible
Muchos polvos industriales son combustibles, incluyendo cosas como,
- aluminio
- turba
- hollín
- polvo de carbón
- polietileno
- pesticidas.
Elevadores de cangilones están clasificados como equipos de alto riesgo en las directrices ATEX y NFPA. Es posible especificar protección contra explosiones y características de diseño adecuadas para los transportadores de cangilones. Aun así, estos controles suelen aumentar tanto el coste de capital como la carga de mantenimiento, y no eliminan la necesidad de una inspección y un mantenimiento disciplinados.
En las evaluaciones del riesgo de polvo combustible, los elevadores de cangilones suelen tratarse como equipos de mayor riesgo debido a una combinación de:
- componentes mecánicos móviles y puntos de desgaste
- acumulación interna de polvo (si la limpieza y la extracción son insuficientes)
- exceso de energía por rozamiento de la correa, desalineación o fallo de un componente
- una carcasa vertical cerrada que puede arder rápidamente si se produce una ignición.
Descarga deficiente con polvos cohesivos y finos
Los polvos cohesivos, en los que las partículas tienden a pegarse, se apelmazan en los cubos y no descargan limpiamente en el cabezal. El material retenido reduce el rendimiento efectivo, crea riesgos para la integridad de los lotes en instalaciones multiproducto y requiere paradas frecuentes para su limpieza. Los polvos finos y de baja densidad, como las cenizas volantes, presentan el problema opuesto: se airean e inundan la sección de arranque en lugar de llenar los cangilones de forma predecible.
Desgaste abrasivo
Los polvos minerales duros, como la arena y el clínker de cemento, desgastan los cangilones, las cubiertas de las cintas y el revestimiento de la sección de arranque. Esto se traduce directamente en un aumento de los costes de mantenimiento y de los tiempos de inactividad imprevistos. En aplicaciones abrasivas, el coste total de propiedad de un elevador de cangilones es sistemáticamente superior a lo que sugiere el coste de capital por sí solo.
Degradación del producto y contaminación cruzada
Las partículas frágiles, como los polvos catalizadores, los minerales recubiertos y los materiales avanzados para baterías, sufren atrición bajo las fuerzas de recogida, lo que afecta a la calidad y el rendimiento del producto. En las instalaciones multiproducto, la geometría interna de los elevadores de cangilones dificulta y alarga la limpieza a fondo, con el consiguiente riesgo de contaminación cruzada entre lotes.
Transportadores de cangilones frente al transporte aeromecánico: una comparación directa
Los distintos tipos de transportadores industriales se adaptan a diferentes tipos de materiales. Un sistema de transporte para la industria alimentaria puede funcionar igual de bien en la industria química, siempre que los materiales transportados tengan propiedades similares. A la hora de comparar los distintos tipos de transportadores, es importante tener en cuenta la aplicación y los materiales que se van a manipular. elegir un sistema de transporte.
| Criterios | Transportador de cangilones | Transportador aeromecánico |
|---|---|---|
| Contención del polvo | Limitado: puntos de carga y descarga abiertos | Totalmente cerrado: sin emisiones fugitivas |
| Riesgo de polvo combustible | Más alto: fricción de la cinta, acumulación de polvo | Reducido: cerrado sin puntos de fricción |
| Desgaste abrasivo | Significativo en cangilones, cinta y carcasa | Mínimo fuerzas de contacto, bajo desgaste |
| Eficacia de descarga | Pobre para polvos finos/cohesivos | Alta: Descarga limpia, material residual mínimo |
| Limpieza/acceso | Difícil: puntos de inspección limitados | Simple acceso para limpieza e inspección |
| Huella | Grande, enrutamiento vertical fijo | Compacto, trazado inclinado o vertical flexible |
| Mantenimiento | Alta: piezas de desgaste, correa/cadena, cangilones | Bajo: piezas móviles mínimas, intervalos largos |
Transporte aeromecánico Floveyor Tecnología FloDisc funciona según un principio diferente. Un conjunto de cuerda y disco de alta velocidad se desplaza por el interior de un tubo totalmente cerrado, creando una corriente de transporte fluidizada. El polvo se desplaza desde la entrada hasta la salida sin necesidad de palas ni descarga centrífuga, y sin puntos de transferencia abiertos a lo largo del recorrido de transporte.
Cuando el sistema de manipulación de materiales se dimensiona y opera correctamente, los resultados prácticos de la manipulación industrial de polvos con un transportador aeromecánico (AMC) puede incluir:
- Mejor contención del polvo a través de una vía de transporte cerrada con interfaces selladas, lo que reduce la dependencia de los puntos de transferencia abiertos.
- Comportamiento de transmisión más coherente para polvos que puedan retenerse en los cubos o comportarse de forma impredecible en el arranque, mejorando la estabilidad del rendimiento.
- Manipulación más suave para polvos sensibles a la calidad o de alto valor, ayudando a reducir el desgaste en relación con los mecanismos de alto impacto.
- Descarga más limpia con menor retención residual, lo que agiliza los cambios y reduce el riesgo de contaminación cruzada en entornos multiproducto.
- Un perfil de riesgo de polvo combustible diferente, con vías de fricción de la cinta reducidas y un tubo cerrado, sin dejar de exigir una evaluación y unos controles específicos para cada aplicación.
El transporte aeromecánico también puede simplificar la instalación en plantas con limitaciones gracias a sus opciones de trazado compacto y diseño modular, incluidos los recorridos verticales o inclinados en los que la flexibilidad del trazado es importante.
Dónde tiene sentido comercial el cambio al transporte aeromecánico
Los argumentos a favor del transporte aeromecánico son más sólidos cuando se dan uno o varios de los siguientes casos:
- El polvo tiene un OEL, toxicidad o requisito de limpieza que hace del control del polvo un factor de diseño primordial.
- El material es cohesivo, aireable o variable, y la fiabilidad del llenado o la descarga del cubo es un problema operativo recurrente.
- Desgaste abrasivo está provocando intervenciones frecuentes, tiempos de inactividad o un elevado consumo de piezas de repuesto.
- La instalación gestiona varios productos y necesita una limpieza y un cambio más rápidos y fiables.
- Integridad de las partículas afecta al rendimiento, las prestaciones o el cumplimiento de las especificaciones del cliente.
- Las limitaciones de la planta favorecen enrutamiento compacto en lugar de grandes equipos verticales fijos.
Los AMC se suelen evaluar frente a los transportadores de cangilones en aplicaciones como:
- manipulación de pigmentos y cargas para revestimientos y plásticos
- transporte de material en batería
- transferencia de catalizadores en plantas químicas
- manipulación del negro de humo en la fabricación de caucho y neumáticos
- materiales cementosos suplementarios (MSC) en productos de construcción
- transferencia de compuestos poliméricos en operaciones de composición.
Qué preguntar sobre los equipos de transporte de polvo industrial
Con suficiente ingeniería secundaria, un elevador de cangilones puede funcionar para la manipulación de polvo. La cuestión que hay que plantearse es si es necesario incurrir en ese gasto cuando existen alternativas específicas que manipulan el material de forma más segura, limpia y con un menor coste total de propiedad.
Lista de comprobación práctica para el transporte de polvos a granel
A la hora de especificar equipos para la manipulación industrial de polvos, la identificación de la opción de menor riesgo y menor coste requiere que se incluyan los controles y los impactos operativos.
Esta lista de comprobación ayuda a predecir si un elevador de cangilones se convertirá en un cuello de botella:
- Distribución del tamaño de las partículas y polvo
- Densidad aparente y tendencia a la aireación
- Fluidez, cohesión y sensibilidad a la humedad
- Abrasividad e índices de desgaste previstos
- OEL, objetivos de contención y tolerancia de limpieza
- Características del polvo combustible y controles necesarios
- Necesidades de validación de la limpieza y frecuencia de los cambios
- Rendimiento, altura de elevación y restricciones de ruta
- Sensibilidad a la degradación o al desgaste.
Preguntas más frecuentes
Un transportador de cangilones (también llamado elevador de cangilones) es un sistema de transporte mecánico que utiliza una serie de cangilones sujetos a una cinta o cadena móvil para elevar verticalmente materiales a granel desde un punto inferior a un punto superior.
Los fabricantes de transportadores de cangilones incluyen los siguientes componentes en un transportador elevador de cangilones:
- Cuboscucharas de plástico, acero o nailon que transportan el material
- Cinturón o cadena: el bucle continuo al que están unidos los cubos
- Sección de la cabeza (arriba): donde el material se descarga al volcar los cubos
- Sección de arranque (abajo): donde los cubos recogen o reciben material
- Unidad motriz: motor y sistema de poleas que mantienen la correa/cadena en movimiento
- Carcasa: encierra el sistema por motivos de seguridad y contención del polvo.
Transportadores aeromecánicos son sistemas de transporte de materiales a granel utilizados para transportar polvos y materiales granulares a través de un tubo. Utiliza un conjunto de cuerda y disco que se mueve a gran velocidad, lo que crea una corriente de aire que transporta el material en un estado fluidizado casi sin peso.
- Tubo exterior: una tubería cerrada, normalmente de acero inoxidable, por la que circula el material
- Conjunto de cuerda y disco: un bucle continuo de cable metálico provisto de discos de poliuretano o nailon espaciados uniformemente
- Unidad motrizun motor que propulsa el conjunto de cuerdas a gran velocidad
- Entrada: donde se introduce el material en el transportador
- Salida/punto de descarga: por donde sale el material, a menudo en posición elevada/vertical.
La elección del transportador adecuado para la manipulación de polvo depende de varios factores clave relacionados con el material, los requisitos del proceso y el entorno operativo. Entre ellos se incluyen:
- Propiedades del material: tamaño y distribución de las partículas, cohesividad y fluidez, densidad aparente, abrasividad, fragilidad, higroscopicidad, toxicidad o potencia
- Requisitos del proceso: distancia de transporte y disposición, caudal, altura de transporte, funcionamiento por lotes frente a funcionamiento continuo
- Higiene y contención: alimentos, neutracéuticos, grado químico, contención de polvo, riesgo de contaminación cruzada
- Factores operativos y económicos: consumo de energía, requisitos de mantenimiento, costes de capital frente a costes de funcionamiento, huella y espacio, niveles de ruido.
Hable con Floveyor sobre su aplicación
El equipo de ingeniería de Floveyor trabaja con ingenieros de planta y de proceso para evaluar las propiedades del material y los requisitos de transporte. Pueden organizar pruebas de materiales para validar el rendimiento antes de comprometerse. Póngase en contacto con nosotros para hablar de su solicitud.
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