Transporte Neumatico

TRANSPORTE NEUMÁTICO
1. INTRODUCCIÓN
Por muchos años los gases han sido utilizados satisfactoriamente en la industria para transportar un
amplio rango de sólidos particulados – desde harina de trigo a granos de trigo y de chips plásticos a carbón.
Hasta hace relativamente poco, la mayoría del transporte neumático se realizaba en suspensiones diluidas
usando grandes volúmenes de aire a granvelocidad. Desde mediados de los ’60, sin embargo, hubo un
incremento en el interés en el modo de transporte comúnmente denominado “fase densa” en el cual las
partículas sólidas no están completamente suspendidas. Consecuentemente, en transporte en fase densa,
una mínima cantidad de aire es entregada al proceso junto con los sólidos (de particular interés en el caso
de alimentación de sólidosen reactores de lecho fluidizado, por ejemplo). Un menor requerimiento de aire,
generalmente, también implica un menor requerimiento de energía (a pesar de que se necesitan mayores
presiones). Las bajas velocidades de sólido resultantes implican que en transporte en fase densa, la
degradación del producto por abrasión y la erosión de las cañerías no son grandes problemas como sí lo son
entransporte neumático en fase diluida.
En este apunte se trataran las principales características del transporte tanto en fase diluida como en
fase densa, así como también los sistemas y equipos utilizado en ambos casos. El diseño de sistemas de fase
diluida será tratado en detalle mientras que se hará un resumen del diseño de sistemas en fase densa.

2. FUNDAMENTOS
En esta sección introducimosalgunas relaciones básicas que gobiernan el flujo de gas y partículas
sólidas en una tubería.
2.1. Velocidades del gas y las partículas
Debemos ser cuidadosos al definir las velocidades del gas, de las partículas y la velocidad relativa
entre el gas y las partículas, la velocidad de resbalamiento. Los términos utilizados en la literatura se definen
a continuación.
El término “velocidadsuperficial” es comúnmente utilizado. Las velocidades superficiales del gas y los
sólidos se definen como:
( 1)

(2)

La fracción del área transversal de la cañería disponible para el flujo del gas usualmente se asume
igual a la fracción volumétrica ocupada por este, es decir igual a la porosidad ε. La fracción del área para el
flujo de sólidos es por lo tanto (1- ε).
Dado esto, las velocidadesreales del gas y los sólidos son:
(3)

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(

(4)

)

Estas están relacionadas con las velocidades superficiales a través de las ecuaciones:
(5)

(

(6)

)

La velocidad relativa entre las partículas y el gas, denominada velocidad de resbalamiento1, se define
como:
(7)
En tramos verticales es común asumir que,en condiciones de flujo de fase diluida, la velocidad de
resbalamiento es igual a la velocidad terminal de una partícula individual.
A la relación entre los dos caudales másicos se la denomina carga de sólidos y esta se expresa según:
(

)

(8)

2.2. Caída de presión
Para obtener una expresión de la caída de presión total a lo largo de una cañería de transporte
neumático plantaremos laecuación de cantidad de movimiento para un tramo de la misma. Considere un
tramo de tubería de sección transversal A y longitud δL inclinado respecto de la horizontal un ángulo θ, que
transporta una suspensión de porosidad ε (ver Figura 01).
vs+δ vs
vg+δ vg

A

p+δp

vs
vg
p
Figura 01

1

En inglés “slip velocity”

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El balance de cantidad de movimiento es:
*

+

*

(9)

+

Entonces,
[

]

[

]

[

[

]
]

[

*

( 10 )

]
+

Expresado matemáticamente queda:
[(
(

)

]

[

]

)

( 11 )

donde Fwg y Fws son la fuerza de fricción por unidad de volumen sólido-pared y gas-pared
respectivamente.
Reordenando la ec. 11 e integrando, asumiendo constantes la...