Descarga neumática de cisternas de silo por carretera
Diseño de un sistema de transporte neumático para descargar camiones cisterna
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| Resumen de la sección |
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| 1. Introducción: ¿qué es un camión cisterna para sólidos a granel? |
| 2. Operación manual de válvulas para la descarga de camiones cisterna a granel |
| 3. Diseño de un sistema de transporte neumático para descargar una cisterna de carretera de sólidos a granel |
1. Introducción: ¿qué es un camión cisterna para sólidos a granel?
Los sólidos a granel tienen una densidad aparente relativamente baja, lo que conduce rápidamente al manejo de grandes volúmenes de materiales. Existen diferentes formatos para manejar materiales a granel, como sacos que pueden contener hasta 25-50 kg, o Big Bags que pueden contener 1-2 m³ de material; sin embargo, para grandes industrias, esto puede implicar un manejo excesivo para una capacidad de producción dada. Una de las soluciones es transportar el material a granel en camiones equipados con un tanque en el remolque.
Estos tanques suelen tener una capacidad de 30 m³, a veces más. Tomando como ejemplo el azúcar, esto permite manejar en una sola operación el equivalente a 960 sacos o 30 supersacos. Las fábricas tienen, por lo tanto, un gran interés en recibir sus materiales a granel en cisternas, si están equipadas con silos para almacenar el material descargado, ya que permite transportar en una sola vez una gran cantidad de producto, reducir drásticamente la necesidad de manejo manual y, por lo tanto, aumentar la capacidad de producción de la instalación.
Muchos sólidos a granel se transportan en cisternas de silo por carretera, como harinas, azúcar, pero también productos químicos o plásticos. Este tipo de cisterna para sólidos a granel debe ser descargada neumáticamente para poder vaciar el tanque de manera eficiente, descargar con suficiente rapidez y enviar el producto a un silo.
El objetivo de esta página es listar algunas consideraciones de diseño que se deben tener en cuenta para diseñar y operar un sistema de transporte neumático que descargue una cisterna de carretera en un silo.
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2. Operación manual de válvulas para la descarga de camiones cisterna a granel
Algo que se debe entender al diseñar u operar un sistema de transporte neumático para descargar una cisterna de silo por carretera es que esta operación sigue siendo altamente manual y dependiente del conductor del camión.El camión está equipado con un manifold de válvulas que permite equilibrar el flujo de aire y la presión entre el tanque de la cisterna (necesidad de presurizarlo), el cono de descarga de la cisterna (necesidad de fluidificar el material y moverlo hacia la tubería de transporte) y la tubería de transporte (proporcionar suficiente aire para impulsar el material). El operador también debe manipular la válvula de descarga para admitir más o menos producto en la tubería de transporte.
Se recomienda encarecidamente contar con un procedimiento operativo estándar y que el operador esté capacitado y validado para minimizar los riesgos de errores durante la descarga, que podrían provocar obstrucciones en la tubería o daños en el silo receptor. Las consideraciones de diseño dadas en el apartado 3 ayudarán a que el sistema de descarga sea adecuado para las necesidades de la instalación, pero no pueden compensar por completo si la manipulación manual de las válvulas no es correcta.
Figura 1: manifold de válvulas de cisterna de silo por carretera para sólidos a granel
Seguridad: el camión debe estar conectado a tierra para evitar cualquier acumulación peligrosa de electricidad estática que podría generar chispas peligrosas.
3. Diseño de un sistema de transporte neumático para descargar una cisterna de carretera
¿Cómo se diseña un sistema neumático de descarga de camiones?
Cada diseñador y operador de silos debe realizar un análisis de riesgos del sistema de descarga de camiones cisterna para abordar los posibles riesgos. Más aún si el gas de presurización no es aire, como en la mayoría de los casos, sino otro gas como nitrógeno puro, que puede introducir riesgos adicionales, como asfixia.
3.1 Soplante
En la mayoría de los casos, el camión cisterna está equipado con su propio soplante, en realidad un compresor alternativo accionado por el motor diésel del camión.
El camión es entonces autónomo durante la descarga. Este tipo de compresor puede alcanzar típicamente 12 m³/min y una presión de hasta 2 bar manométricos [Anster]. La posibilidad de alcanzar dicha caída de presión permite descargar con una alta relación de carga de sólidos y, por lo tanto, acortar el tiempo que el camión está detenido durante la descarga. Sin embargo, 2 bar manométricos no siempre son necesarios, especialmente si el material es ligero y se transporta bien (por ejemplo, poliolefinas).
Este sistema suele ser adecuado y también permite a la instalación receptora del producto evitar invertir en su propio soplante. Sin embargo, el uso del compresor del camión tiene algunos inconvenientes, ya que el control del compresor no es gestionado por la instalación, lo que significa que su operación puede ser propensa a errores manuales (por ejemplo, el conductor del camión operando con una caída de presión demasiado alta y obstruyendo la tubería), o que el estado del compresor y del proceso de aire no está controlado (aceite en el aire, aire no filtrado correctamente).
Si el uso del soplante del camión no es aceptable, especialmente en la industria alimentaria, donde el aire de transporte debe estar controlado, se puede instalar un soplante de tornillo en la instalación. El conductor del camión debe entonces conectar 2 mangueras flexibles: 1 para llevar el aire desde el compresor de la instalación, y 1 para enviar el producto al silo. El soplante debe dimensionarse para poder proporcionar suficiente velocidad de aire para recoger el producto y transportarlo, y suficiente presión para descargar la cisterna en un tiempo determinado (por ejemplo, si se usa un soplante de lóbulos, la presión máxima de transporte será < 1 bar manométricos, por lo que la relación de carga de sólidos será baja y el tiempo de descarga largo para algunos materiales). Cabe señalar que se debe realizar un análisis de riesgos, asegurándose especialmente de que la cisterna de carretera pueda soportar la presión máxima del equipo de movimiento de aire.
3.2 Temperatura
La compresión del aire conduce a un aumento de temperatura. Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será el aumento de temperatura. Por lo tanto, se debe tener cuidado con la temperatura máxima alcanzada y su efecto sobre el material transportado (ablandamiento, fusión, cambio de color) e incluso en términos de seguridad (autoignición del material que podría provocar una explosión de polvo).
Si se espera que la temperatura alcanzada sea demasiado alta, entonces se debe limitar la presión de transporte o instalar un intercambiador de calor después del compresor (postenfriador) para reducir la temperatura a niveles aceptables.
3.3 Tuberías
Las tuberías no deben ser demasiado pequeñas; típicamente, al menos 100 mm de diámetro interno, para permitir una alta capacidad con una caída de presión dada. También se debe prestar atención a las mangueras flexibles, que deben ser, en la parte utilizada para el transporte de material, lo más cortas posible (máx. 4-5 m) y lo más rectas posible. El punto de conexión debe estar ubicado en una posición vertical que permita que la manguera tenga una parte horizontal recta y luego una curva hacia el punto de conexión. Se debe evitar cualquier manguera en forma de "S", ya que aumenta considerablemente la caída de presión.
3.4 Gestión del final de la transferencia: el golpe de aire
El final de la descarga de un camión cisterna puede ser complicado. De hecho, la cisterna está presurizada a la presión de transporte durante la transferencia. En algunos casos puede alcanzar 1,5-2 bar manométricos. Esto no representa un problema mientras haya material en la tubería que genere una caída de presión. Pero al final de la descarga, el material se drena de la tubería y la caída de presión disminuye drásticamente. Esto significa que una gran cantidad de aire (30 m³) a 2 bar manométricos puede ahora fluir casi libremente por la tubería hacia el silo, aumentando drásticamente el flujo de aire y creando un golpe de aire. Un flujo de aire mayor al esperado, al llegar al silo equipado con un filtro no dimensionado para dicho flujo, puede crear un aumento de presión en el silo que podría causar daños, como la apertura de la válvula de seguridad o el panel de explosión montado en el silo.
Una de las soluciones para hacer que el final de la descarga sea más predecible y seguro, controlando el golpe de aire, es monitorear la caída de presión en el filtro del silo. Si aumenta demasiado, se activa una válvula de cierre en la tubería de transferencia y se abre una válvula de derivación más pequeña: el flujo de aire del golpe se reduce lo suficiente para que el filtro pueda ventilarlo correctamente, mientras que el conductor del camión aún tiene la posibilidad de disminuir la presión del tanque.
3.5 Silo
El silo receptor debe tener ciertas características para garantizar una descarga exitosa del camión cisterna de sólidos a granel:
- Debe poder contener todo el volumen de la cisterna
- El filtro debe ser lo suficientemente grande para el flujo de aire previsto
- El silo debe estar equipado con dispositivos de seguridad, como válvulas de alivio de presión (presión y vacío) y panel de explosión / discos de ruptura para abordar los riesgos de explosión de polvo.