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Progettare un sistema di trasporto pneumatico

Un impianto di trasporto pneumatico per spostare materiali con la massima efficienza non si ottiene solo con le migliori apparecchiature. Servono anche progettisti esperti, che sappiano in anticipo come i dispositivi di carico, di trasferimento, di trasporto e di arrivo disponibili sul mercato andranno ad influire sui risultati finali. Progettare un sistema di trasporto pneumatico industriale richiede anche un accurato studio sul materiale che deve essere trattato e dei giusti parametri chimico – fisici.

Anche per questo dovresti affidarti ad Apply. Nella nostra azienda troverai eccellenti componenti ed anche una profonda competenza nel dimensionamento e nella configurazione. Sotto lo stesso tetto progettisti competenti e montatori dalla grande esperienza saranno in grado di garantirti altissima resa, durata nel tempo ed un valido ritorno del tuo investimento. Vediamo quali sono le principali grandezze che entrano in gioco nella progettazione di un sistema di trasporto pneumatico.

QUANTITÀ DI ARIA E PRODOTTO

Queste due quantità sono espresse come portata in massa (chilogrammi all’ora) e non in volume. L’aria è comprimibile, dunque il suo volume dipende dalla pressione, grandezza che varia lungo il condotto. Analogamente anche per il prodotto trasportato il volume cambia, in ragione della dimensione delle particelle.

VELOCITÀ ARIA DI TRASPORTO

Per i sistemi di trasporto pneumatico in fase diluita la velocità dell’aria deve essere mantenuta sui 12 m/s per le polveri molto fini, fino ai 16 m/s per i materiali granulari, fino a velocità superiori quando ci siano da trasportare materiali con elementi più grandi e densità maggiori. Per i sistemi in fase densa si scende intorno ai 3 m/s o anche meno in certi casi. Questi valori sono quelli in ingresso alla linea di trasporto.

VELOCITÀ DELLE PARTICELLE

È un parametro che viene valutato ai fini progettuali solo in alcuni casi, anche perchè non è sempre facile riuscire a misurarlo con accuratezza. Nei sistemi in fase diluita, dove le particelle di materiale sono sospese nell’aria, il meccanismo di trasporto si può assimilare ad una forza di trascinamento. La velocità delle particelle sarà comunque inferiore rispetto a quella dell’aria di trasporto. In un tubo di trasporto orizzontale la velocità delle particelle sarà circa l’80% di quella dell’aria, in una tubazione verticale, quando il flusso è verso l’alto, si arriverà più o meno al 70%. Il valore dipenderà dalla grandezza delle particelle, dalla loro forma e dalla loro densità e potrà dunque variare su un range abbastanza ampio.

DENSITÀ DI FASE

Viene definita come il rapporto fra la quantità di materiale trasportato e la quantità di aria di trasporto. È un parametro utile ai fini progettuali perchè aiuta a visualizzare il flusso lungo tutto il percorso. Nel trasporto in fase diluita un valore di massima raggiungibile è 15, o anche un po’ di più se la distanza da coprire è breve, o se si riescono ad usare basse velocità dell’aria. Per i sistemi in fase densa, con prodotto che si muove adagiato sul fondo, la densità di fase minima è solitamente di 20, mentre valori oltre 100 sono la norma. La grandezza perde parzialmente di significato nel trasporto “a tappi”, in quanto si è in presenza di materiali con alta permeabilità all’aria.

CAPACITÀ DI TRASPORTO

In teoria i sistemi di trasporto pneumatico sono in grado di movimentare praticamente qualsiasi tipo di materiale, la distanza però impone un limite pratico. Un sistema di trasporto idraulico è in grado di spostare materiale a ritmi di oltre 100 tonnellate all’ora, su distanze di anche più di 100 km, in un unico stadio. Il limite di un sistema pneumatico è tipicamente di 1,5 km per quasi tutte le applicazioni. L’acqua ha una densità 800 volte superiore a quella dell’aria; la differenza di densità fra il materiale trasportato ed il fluido di trasporto è perciò molto diversa fra i due sistemi. Ne consegue che la velocità dell’aria di trasporto è di circa un ordine di grandezza più grande rispetto a quella necessaria all’acqua per movimentare materiale in sospensione.

PRESSIONE

Essendo l’acqua incomprimibile, in un sistema di trasporto idraulico le variazioni di velocità lungo il tracciato sono molto piccole, sono perciò possibili pressioni dell’acqua fino ai 150 bar. Nel progettare sistemi di trasporto pneumatico basati su gas comprimibili, come l’aria, si superano di rado i 5 bar. Per definizione le alte pressioni operative sono quelle oltre il bar. Il moto della miscela aria materiale si deve alla differenza di pressione fra il punto di partenza e quello di arrivo. Questa differenza, detta caduta di pressione, è direttamente proporzionale alla densità di fase, alla lunghezza rettilinea della condotta ed al quadrato della velocità dell’aria di trasporto. Tenendo presente ciò è bene fare tutto il possibile per mantenere bassa la velocità dell’aria di trasporto, non solo per minimizzare il consumo e la degradazione, ma anche per un miglioramento delle prestazioni dell’intero sistema.

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DEGRADAZIONE PARTICELLE

Molti materiali da trasportare sono friabili e quindi le loro particelle sono soggette a rottura quando impattano contro le superfici , come ad esempio succede nelle curve delle tubazioni. Sono stati studiati numerosi modi per ridurre il problema, metodi che vanno ad agire sulle condizioni di trasporto, sulla geometria delle condotte e sui materiali utilizzati.

UMIDITÀ E CONDENSAZIONE

La quantità di vapore che può essere contenuta da una fissata massa d’aria diminuisce al decrescere della temperatura, con conseguente aumento della possibilità di avere fenomeni di condensazione. La stessa situazione si verifica al crescere della pressione. In un sistema di trasporto pneumatico i cambiamenti di temperatura e di pressione dell’aria sono frequenti e devono essere parametri da considerare anche in questa ottica. Potrebbe infatti essere necessario progettare anche un sistema aggiuntivo per il trattamento dell’aria.

PORTATA

La capacità di un impianto, per ottenere una determinata portata di materiale, dipende sostanzialmente dalla caduta di pressione disponibile sulla tubazione e dal diametro della stessa. In genere la pressione non supera i 5 bar, quindi per aumentare la capacità del sistema si agisce sulle dimensioni della condotta. In molti casi la pressione disponibile nell’impianto viene definita dall’utilizzo di un particolare tipo di compressore o di soffiatore. Dunque la portata desiderata può essere raggiunta da varie combinazioni di caduta di pressione e di diametro della tubazione. Ove siano disponibili più combinazioni sarà necessaria una fase di valutazione in termini di costi operativi e di investimento iniziale per determinare la scelta più conveniente per il cliente.

USURA EROSIVA

Alcune sostanze che devono essere trasportate hanno tassi di abrasività importanti e sottopongono tubi e componenti agli effetti deleteri degli impatti con la miscela di gas e materiale. Per progettare un sistema di trasporto pneumatico correttamente è basilare conoscere il processo dell’erosione provocato dalla sostanza che si sta movimentando. Noi gli effetti si potranno poi stabilire gli step da compiere per minimizzarli ad un livello accettabile.

SICUREZZA ED IGIENE

La movimentazione di molte polveri presenta problemi legati alla sicurezza e molti materiali da trasportare sono potenzialmente tossici. Il trasporto per via pneumatica è spesso scelto per spostare materiali pericolosi perchè il sistema può caratterizzarsi come un ambiente completamente isolato. Bisogna inoltre considerare il fatto che ci sono sostanze trasportate potenzialmente esplosive. Un buon team di progettisti tiene sempre presente questi aspetti, unitamente a quelli relativi alla pulizia ed alla purezza dei materiali.

PARAMETRI DI SCALA

In alcuni situazioni fra la progettazione e la realizzazione può essere necessaria una fase di test, effettuata su un impianto pilota, che replichi il più fedelmente possibile il sistema finale. Il più delle volte una fase di test è indicata, ma il montaggio di un impianto pilota, tale e quale quello finale, implica costi aggiuntivi notevoli e tempi dilatati. Negli anni grazie a studi, ricerche e con l’ampliarsi dell’esperienza, sono stati sviluppati dei parametri che permettono di ottenere delle proiezioni altamente attendibili, semplicemente partendo dai risultati di test compiuti con un sistema solamente derivato da quello finale.

Progettiamo sistemi per aziende

Le nostre soluzioni di movimentazione si integrano perfettamente in maniera modulare con linee di produzione già presenti in azienda.