Transporte neumático - Cálculo de Caída de Presión (fase diluida)
¿Cómo calcular la caída de presión en un sistema de transporte neumático?
¿Tiene una pregunta o un comentario? Por favor, póngase en contacto con el autor en admin@powderprocess.net| Resumen de la sección |
|---|
| 1. Introducción |
| 2. Caída de presión en tuberías horizontales |
| 3. Caída de presión en tuberías verticales |
| 4. Caída de presión en curvas |
| 5. Caída de presión total en tuberías |
| 6. Modelos |
1. Introducción
Calcular la caída de presión en una línea de transporte neumático no es sencillo; aunque existen correlaciones, pueden no ser muy precisas, y gran parte del conocimiento reside en los proveedores de procesos. La experiencia sigue siendo la mejor manera de diseñar de forma fiable un sistema de transporte neumático. Sin embargo, para una mejor comprensión de los fenómenos físicos involucrados en el transporte neumático, es útil describir, en principio, los diferentes términos físicos que contribuyen a la caída de presión en las tuberías.
Dado que las fuerzas involucradas son diferentes en tuberías horizontales, tuberías verticales y curvas, cada caso se explica a continuación. La caída de presión total de la línea es la suma de cada una de estas caídas de presión.
Las explicaciones a continuación son aplicables principalmente a transporte en fase diluida.
2. Caída de presión en tubería horizontal
Caída de presión = Fricción gas-tubería + Fricción sólidos-tubería + (aceleración del gas + aceleración de partículas) [1]
Fricción gas-tubería: al igual que en cualquier flujo de fluido, el gas que circula por la tubería para transportar los sólidos presenta fricción con la tubería de transporte; es necesario tenerla en cuenta.
Fricción sólidos-tubería: el gas interactúa con la tubería, pero también lo hacen las partículas sólidas, que chocan contra la pared de la tubería, son arrastradas contra ella, etc., contribuyendo a la caída de presión.
Aceleración del gas + aceleración de partículas: en la mayoría de los casos, los sólidos a granel transportados se introducen en una sección horizontal recta. Es necesario, en el punto de recogida, gastar energía para acelerar el gas y las partículas, lo que contribuye a la caída de presión. Cabe señalar que también es necesario hacerlo después de una curva; consulte más abajo para más detalles.
--------------
3. Caída de presión en tubería vertical
Caída de presión = Fricción gas-tubería + Fricción sólidos-tubería + altura manométrica estática de sólidos + altura manométrica estática del gas [1]
Fricción gas-tubería: al igual que en cualquier flujo de fluido, el gas que circula por la tubería para transportar los sólidos presenta fricción con la tubería de transporte; es necesario tenerla en cuenta.
Fricción sólidos-tubería: el gas interactúa con la tubería, pero también lo hacen las partículas sólidas, que chocan contra la pared de la tubería, son arrastradas contra ella, etc., contribuyendo a la caída de presión.
Altura manométrica estática de sólidos + altura manométrica estática del gas: al moverse verticalmente, el flujo de gas y polvo debe vencer el peso de los sólidos y del gas en la tubería vertical.
4. Caída de presión en curvas
Es particularmente difícil modelar la caída de presión real en una curva para el transporte neumático. Debe considerarse no solo la fricción regular del gas y los sólidos, sino también la reaceleración tras la curva. El método más simple es asumir que la curva es equivalente a una cierta longitud de tubería recta. Para una evaluación aproximada (pero no para un diseño detallado), en la literatura se pueden encontrar los siguientes valores para curvas de 90 grados:
Caída de presión = 7.5 m * (caída de presión vertical por unidad de longitud) [1]
5. Caída de presión total en tuberías
Caída de presión total = Caída de presión horizontal + Caída de presión vertical + Caída de presión en curvas
6. Modelos
Las ecuaciones anteriores explican cualitativamente cuáles son los fenómenos físicos que generan caída de presión en una línea de transporte neumático, pero para cálculos reales se requiere un modelo. Estos suelen ser de 2 tipos diferentes:
- Modelos detallados que intentan describir físicamente cada uno de los términos anteriores
- Modelos basados en experiencia que proponen ecuaciones o ábacos para representar comportamientos observados
Ninguno de estos modelos encontrados en la literatura es realmente muy preciso y, por lo tanto, debe usarse con precaución, y nunca para diseño detallado. Para diseño detallado, son necesarios ensayos en planta piloto y/o la asistencia de una empresa de ingeniería establecida, que en la mayoría de los casos ha adaptado sus propios modelos a partir de los públicamente conocidos.
Fuentes
[1] "Principles of Powder Technology", M.J. Rhodes, 1990, páginas 151-153