¿Cuál es la diferencia entre el transporte en fase densa y en fase diluida?

Jacqui Meany, directora de marketing, Dynamic Air Inc. | 01 de diciembre de 2022

Los sistemas de transporte neumático generalmente se clasifican en fase densa o fase diluida. Pero ¿qué significa esto? ¿Y cómo son estos sistemas en general? Este artículo intentará responder a esta pregunta y explicar las diferencias entre estos dos tipos de sistemas.

Primero, eliminemos algunas definiciones. "Gas" se referirá al gas de transporte. Lo más habitual es que sea aire. Sin embargo, existen aplicaciones en las que se utilizan otros gases para el transporte. El nitrógeno es probablemente el “otro” gas más utilizado, ya que es un gas inerte relativamente económico de producir, ya que el 78% de nuestra atmósfera es nitrógeno. El nitrógeno se utiliza comúnmente cuando la oxidación del material transportado es un problema o para el transporte de materiales explosivos. En segundo lugar, "material" se referirá a los sólidos que se transportan. En tercer lugar, la “eficiencia” se referirá a la potencia requerida en relación con la velocidad y la distancia del sistema. El sistema que utiliza menos energía (gas) transportando la misma velocidad y distancia es más eficiente desde el punto de vista de la energía (uso de gas). Ahora, vayamos a la parte interesante.

Los sistemas de transporte neumático de fase diluida generalmente se describen como la dosificación constante de material en una corriente de gas de alta velocidad. El alimentador más común es un alimentador de esclusa de aire giratorio. Los sistemas de fase diluida pueden funcionar en condiciones de presión o vacío. A continuación se muestra un ejemplo de un diseño común para un sistema de transporte neumático de fase diluida a presión.

Sistema de transporte neumático en fase diluida.

Aunque un sistema de transporte neumático de fase diluida comúnmente se parece al sistema anterior, lo que realmente define un sistema de fase diluida son las condiciones dentro de la tubería de transporte durante el transporte. La característica determinante es que, con un sistema de fase diluida, el material se transporta a altas velocidades cercanas a la velocidad del gas y el material parece estar suspendido en la corriente de gas (ver más abajo). Una aspiradora es un buen ejemplo de esto: una alta relación gas-material.

Tubería de transporte de fase diluida

Con diseños de sistemas de fase diluida, no es raro que la mitad de la potencia total del sistema se utilice sólo para mover el gas de transporte a través de una tubería de transporte vacía. Esto se debe a la baja presión de funcionamiento y a la alta velocidad del flujo de gas. Como tal, estos sistemas se vuelven menos prácticos a medida que aumenta el requisito de velocidad de transporte o aumenta la distancia de transporte. Tampoco es raro que los sistemas de transporte de fase diluida tengan velocidades de gas superiores a 5000 pies/min. Esto hace que un sistema de transporte neumático de fase diluida también sea menos práctico para aplicaciones que manejan materiales frágiles o abrasivos, ya que las altas velocidades del material causan más desgaste y daño a las partículas.

¿Por qué es importante la distancia de transporte? Porque la potencia requerida para mover un material aumenta a medida que aumenta la distancia de transporte. Al igual que transportar una bolsa pesada a una distancia, es más trabajo transportar esa bolsa pesada a una distancia de 1 milla en lugar de 10 pies. Por esta razón, si la aplicación es de alta velocidad o de larga distancia, la eficiencia se vuelve cada vez más una preocupación.

Sistema de fase densa

Los sistemas de transporte neumático de fase densa generalmente se describen como material que es empujado o extruido a través de la tubería de transporte por la presión del gas de transporte. Una buena analogía sería un barril de cerveza que dispensa cerveza. Los sistemas de transporte neumático de fase densa pueden funcionar en condiciones de presión o vacío. A continuación se muestra un ejemplo de un diseño común para un sistema de transporte neumático de fase densa a presión.

Aunque un sistema de transporte neumático de fase densa comúnmente se parece al sistema anterior, lo que realmente define un sistema de fase densa son las condiciones dentro de la tubería de transporte durante el transporte. La característica determinante es que, en un sistema de fases densas, el material fluye en “barras”. Lo que esto significa es que el material se mueve a través de la tubería de transporte con una densidad aparente muy cercana a la densidad aparente medida en reposo, y existen bolsas de gas entre los “bloques” de material (ver a continuación):

Tubería de transporte en fase densa

Un error común es pensar que estos "barros" son creados de alguna manera por el sistema de transporte neumático. Esto es falso. El sistema de transporte de fase densa puede mantener estos trozos y evitar que los trozos más pequeños se combinen en menos trozos más grandes, pero estos trozos se forman naturalmente ya que el material transportado y el gas de transporte se separan naturalmente como el aceite y el agua.

Con un sistema de transporte neumático de fase densa, las velocidades de transporte son generalmente más bajas que las de los sistemas de fase diluida. Se pueden lograr velocidades de transporte más lentas que la velocidad promedio de marcha con un sistema de fase densa. Como tales, los sistemas de transporte neumático de fase densa son generalmente adecuados para aplicaciones con largas distancias de transporte, velocidades elevadas o para el transporte de materiales frágiles o abrasivos.

Pero ¿qué pasa con la tarifa? Si la velocidad es baja, ¿no será baja también la tasa? El diablo está en los detalles. El detalle importante aquí es la densidad de transporte. La densidad de transporte es la densidad de la mezcla del material y el gas de transporte en la tubería de transporte. Si detuviéramos el proceso de transporte, retiremos una sección de tubería y pesemos el contenido, podremos calcular la densidad de transporte en la tubería de transporte. Con un sistema de transporte neumático de fase densa, la densidad de transporte en la tubería de transporte suele ser alrededor del 50 % de la densidad aparente del material en reposo. Por el contrario, la densidad de transporte dentro de una tubería colectora de polvo central de un sistema de fase diluida suele ser el doble de la densidad del aire. Eso es muy bajo. Los sistemas de transporte neumático de fase densa pueden tener una densidad de transporte de 20 a 400 veces la densidad de transporte de los sistemas de fase diluida.

Es importante tener en cuenta que, si bien la mayoría de los sistemas de transporte neumático se clasifican en la categoría de fase diluida o de fase densa, existen algunas excepciones, extremos y puntos intermedios. Los sistemas de transporte neumático se pueden ajustar para operar en una variedad de espectros, desde flujo puro en suspensión hasta flujo puro en forma de slug. Hay muchos tipos diferentes de sistemas de fase diluida y fase densa. La advertencia con esto es que cuando el material cambia ligeramente, la ruta de la tubería cambia o la distancia de transporte cambia (múltiples destinos, por ejemplo), el modo de transporte óptimo también cambiará. Por lo tanto, tenga cuidado con el escenario de prueba finamente ajustado que demuestra el modo de transporte "perfecto". Es posible que esto no sea posible en la práctica si el material no es consistente o si la aplicación requiere múltiples destinos que tienen diferentes distancias de transporte y rutas de tubería.

Además de que existen muchos tipos diferentes de sistemas de fase diluida y densa, existen otras tecnologías que deben tenerse en cuenta. Esto incluiría cómo la tecnología de refuerzo (o ahorro de aire) mantiene la longitud y la cantidad de residuos en la tubería de transporte. Pero esa es una discusión para otro artículo.

Jacqui Meany es gerente de marketing de Dynamic Air Inc. (St. Paul, MN). Dynamic Air lleva más de 50 años diseñando y fabricando sistemas de transporte neumático para las industrias de procesamiento. Para obtener más información, visitewww.dynamicair.com.

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