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Reducción de las Aglomeraciones en las Tolvas del Colector de Polvo

Aunque son comunes las discusiones sobre el dimensionamiento y la eficiencia de los colectores de polvo cuando se selecciona un equipo, es muy poca la literatura que tiende a tratar la necesidad de que los materiales recolectados fluyan libremente desde la tolva hasta un tambor, contenedor o saco final. Y, sin embargo, la eliminación de las aglomeraciones en la tolva de un colector de polvo significa eliminar un posible dolor de cabeza para el mantenimiento. 

Los colectores tipo bolsa y tipo cartucho utilizan tolvas para dirigir el polvo acumulado a contenedores o sistemas para transportarlo. Las tolvas de los colectores de polvo no están destinadas a almacenar el producto recogido, así que cuando no está descargando material, la situación puede terminar comprometiendo el rendimiento del colector de polvo además de ser un dolor de cabeza para el mantenimiento.

Hay muchas variables que pueden conducir a aglomeraciones en la tolva del colector de polvo, ese fenómeno molesto donde el polvo recogido se junta donde no debería y bloquea las vías de descarga inadvertidamente. En última instancia, la aglomeración atrapa el polvo en la tolva y puede aumentar la caída de presión en el colector de polvo hasta niveles inaceptables debido a que el polvo no sale del colector como debería. Este trabajo abordará algunas de las causas más comunes de aglomeración en la tolva y ofrecerá sugerencias sobre cómo reducir el riesgo. Le servirá como preparación para analizar el tema con su proveedor de colectores de polvo en la fase inicial de su proyecto, cuando resulta más beneficioso.

Las siguientes cuatro variables son elementos comunes que contribuyen a la aglomeración en la tolva del colector de polvo:

  1. Características del polvo
  2. Diseño de la tolva
  3. Mantenimiento y tamaño de la válvula de esclusa rotativa
  4. Condensación y humedad
Características del polvo y diseño de la tolva

Incluso los polvos finos y secos pueden tener características que los hacen más difícil de manejar dentro de los límites de una tolva de colector de polvo. Algunos polvos se aglomeran mientras que otros tienen alta fricción en los lados de la tolva, pudiendo impedir que el polvo fluya suavemente hacia la abertura de descarga.

Los polvos de madera son un excelente ejemplo de polvos altamente fibrosos cuyas fibras tienden a adherirse entre sí. Cuando la salida de una tolva es relativamente pequeña, las fibras de polvo fibroso de la madera pueden unirse y atravesarse, o aglomerarse, sobre la abertura. Cuando se produce aglomeración en la abertura, el polvo ya no sale y la tolva comienza a llenarse de polvo. En situaciones extremas, la acumulación de polvo puede llegar hasta la carcasa del colector de polvo antes de que se advierta la situación.

La aglomeración a menudo es problemática porque el comportamiento puede no aparecer hasta después de que se ha instalado y está funcionando el colector de polvo. Las soluciones en este último punto pueden ser más caras. La revisión de las características del polvo en el comienzo de un proyecto puede permitir tomar decisiones de diseño tempranamente y reducir el riesgo de aglomeración.

Las características del polvo pueden sugerir las funciones que debe cumplir el diseño para reducir el riesgo de aglomeración. Algunos ejemplos son: ampliación de la abertura de descarga, reemplazo de las esquinas agudas de la tolva por esquinas con un radio mayor o incluso usar tolvas más altas o más inclinadas para reducir la retención de polvo.

Tenga en cuenta que las tolvas de los colectores de polvo no están hechas para almacenar polvo, sin embargo, eso no significa que no experimentarán incrementos de polvo de un proceso desfavorable o incluso de una limpieza intencional fuera de línea. Estos aumentos repentinos de polvo requerirán que la tolva del colector sirva de lugar de almacenamiento temporal del polvo. Estas situaciones temporales pueden implicar que entren niveles considerables de polvo en la tolva del colector, pero estos materiales se deben descargar rápida y eficientemente de la tolva para que no se vea comprometido el rendimiento total del colector de polvo.

El uso de paredes más inclinadas en la tolva puede reducir el riesgo de aglomeración, ya que se limita la cantidad de polvo que puede acumularse en las paredes laterales de la tolva. Los polvos tienen un ángulo de reposo que representa el ángulo máximo con respecto a la horizontal en la cual pasará el polvo. Conocer este valor puede ayudar a asegurar que los ángulos y las pendientes de la cuenca de la tolva se diseñen lo bastante inclinados como para que el polvo fluya libremente hacia la salida.

Incluso el polvo seco y fino puede aglomerarse en la salida de una tolva si sus partículas se pegan atravesadas en la abertura de la salida de la tolva. Es importante asegurarse de que la abertura de descarga sea lo bastante grande y los ángulos de la cuenca de la tolva sean lo suficientemente inclinados para crear la presión/tensión necesaria para evitar que se forme una aglomeración. 

Esto adquiere más importancia cuando se coloca una válvula de esclusa rotativa en la sección de descarga de la tolva. La presencia de una válvula de esclusa rotativa limita la velocidad de descarga de la tolva, y cualquier aumento de la carga de polvo puede acumularse dentro de la tolva por breves momentos cuando se está descargando. El tiempo y la profundidad del polvo pueden permitir que a veces se forme una aglomeración cuando gira la válvula de esclusa rotativa.

No acepte a ciegas las tolvas estándar que vienen con un colector de polvo. Deténgase a pensar en las características del polvo y no tenga miedo de solicitar cambios en el diseño y otras opciones. Es mucho más fácil incluirlas en el inicio de un proyecto.

Tamaño y Mantenimiento de la Válvula de Esclusa Rotativa

La función principal de una válvula de esclusa rotativa es proporcionar un sello de aire en la abertura de descarga de la tolva del colector de polvo. A menudo se instalan las válvulas de esclusa rotativa entre la descarga de la tolva y una cinta transportadora o contenedor de descarga. Aunque puede parecer que las válvulas de esclusa rotativa no son importantes en el rendimiento global del colector de polvo, puede causar muchos problemas si no es del tamaño correcto o no se le hace el mantenimiento adecuado.

La mayoría de los colectores de polvo operan bajo presión negativa, lo que implica que las aspas gastadas de una válvula de esclusa rotativa pueden provocar fugas de aire hacia la abertura de descarga de la tolva del colector. Independientemente de si el colector se ubica en el interior o al aire libre, esta fuga de aire puede resultar en una aglomeración por medio de un par de mecanismos. La fuga de aire puede implicar que entre humedad desde fuera del colector de polvo a la tolva. Y como resultado, el polvo seco se puede tornar pegajoso o puede empezar a apelmazarse y formar una pasta. Aunque el polvo permanezca seco, la fuga de aire puede impedir que el polvo acumulado en la tolva fluya libremente hacia la válvula de esclusa rotativa. Entonces, esta fuga de aire genera acumulación de material en la tolva, aumentando los riesgos de rearrastre del polvo, mayor caída de presión o menor vida útil del filtro. Se debe inspeccionar regularmente el cuerpo de la válvula y las aspas del rotor de la válvula de esclusa rotativa por si hay desgaste, y se debe determinar un calendario de reemplazo.

En circunstancias normales, la calibración de una válvula de esclusa rotativa es relativamente sencilla; se selecciona su capacidad para asegurarse de que es capaz de manejar una tasa de descarga nominal continua de polvo. Una calibración insuficiente de la válvula de esclusa rotativa generalmente sucede por accidente cuando el diseñador se olvida de considerar las cantidades más grandes de polvo que pueden llegar a la tolva debido condiciones desfavorables en el proceso o bien, como resultado de la limpieza en tiempo de inactividad. El diseñador puede incluso ignorar el hecho de que el polvo recolectado suele caer en la tolva inmediatamente después de que se apaga el extractor de aire. 

En caso de que el polvo caiga después de que se apaga el ventilador, se deberá calibrar la válvula de esclusa rotativa para que pueda manejar mayores tasas de descarga de polvo. Si el diseñador hace que la válvula de esclusa rotativa se apague cuando se detiene el ventilador, el polvo que cae en la tolva queda atrapado hasta que el sistema se vuelve a poner en marcha. Esto nuevamente puede provocar aglomeración además de otras preocupaciones. Es esencial dejar un tiempo de retardo para cualquier válvula de esclusa rotativa con el fin de asegurar que la tolva esté completamente vacía antes de apagarla, ya sea en interiores o al aire libre.

Una vez más, muchas veces se considera erróneamente que el tamaño de descarga de una tolva estándar es suficiente para manejar las características de todos los tipos de polvo. Tenga en cuenta que el hecho de que el polvo recolectado fluya libremente puede cambiar por completo cuando se manipula en forma masiva. Además, no se debe olvidar el impacto del angostamiento de las tolvas en sus salidas de descarga.

Recientemente, los fabricantes de válvulas de esclusa rotativa empezaron a incluir rejillas protectoras en el lado de descarga de la válvula para evitar que el personal pudiera llegar hasta la válvula misma. Desafortunadamente, estas rejillas protectoras a veces inhiben el flujo libre del polvo desde la descarga de la válvula de esclusa rotativa y, dependiendo de las características del polvo, los usuarios pueden necesitar saber que existen estas rejillas protectoras y la posibilidad de que formen una aglomeración.

Condensación y Humedad

Hay polvos que tienen una característica conocida como higroscopicidad. Esta característica se puede describir como la tendencia que tiene el polvo a recoger y retener la humedad. Este comportamiento puede ser motivo de preocupación si hay humedad en la tolva. Cuando cae polvo higroscópico en la tolva, puede cambiar la característica del flujo final si hay humedad, provocando muchos de los mismos problemas de aglomeración descritos previamente.

Además de las fugas que permiten que entre humedad en la abertura de descarga de una tolva, también puede haber una oportunidad para que la humedad se condense en la superficie interior de la tolva de un colector de polvo que ha estado cerrado por un tiempo. Esto ocurre en muchas regiones del país cuando los colectores están al aire libre, pero también puede ocurrir en colectores instalados en plantas no acondicionadas.

Cuando las temperaturas suben y bajan, entra aire caliente de proceso en el colector de polvo y estas condiciones permiten que la humedad se condense en el interior de las paredes del colector no aislado. La humedad condensada puede reaccionar con polvos sensibles, que luego tienden a pegarse a las paredes de la tolva. Este comportamiento reduce el flujo libre del polvo y finalmente puede provocar una aglomeración. Lo mismo vale para el polvo que queda en la tolva si la válvula de esclusa rotativa se detiene cuando se apaga el extractor de aire. La condensación puede cambiar las características de flujo del polvo.

Cuando se ubican los colectores de polvo donde podría ocurrir condensación, como al aire libre en climas más fríos, el extractor debe comenzar a hacer circular aire a través del colector para calentar la carcasa y la tolva antes de que el polvo comience a entrar en el colector. El extractor también debe funcionar por un tiempo corto después de que el polvo deja de entrar en el colector para asegurar que las superficies del colector se mantengan calientes hasta que se haya evacuado todo el polvo del colector. Estos pasos ayudarán a evitar la condensación que se produce por un arranque o una parada en frío. También puede considerarse el aislamiento si esta condición de frío/calor es evidente en la ubicación del colector de polvo.

Pasos Adicionales para Evitar Aglomeración en la Tolva

Otras medidas que pueden ayudar a reducir el riesgo aglomeración en la tolva incluyen:

  • Interruptores de velocidad cero, que monitorean la válvula de esclusa rotativa para asegurar que el rotor está girando y
  • Indicadores de nivel de la tolva, que están diseñados para proporcionar una indicación temprana de cualquier acumulación en la tolva. Estas opciones suelen ser de un costo relativamente bajo, especialmente si se consideran los problemas que pueden evitar.

Es fundamental conocer las causas comunes de la formación de aglomeraciones con el fin de poder incorporar las medidas que reducirán este fenómeno tan problemático. Este conocimiento le permitirá analizar tempranamente sus preocupaciones con respecto a la formación de aglomeraciones cuando converse con los representantes de colección de polvo. Un polvo pegajoso o húmedo puede requerir tolvas con lados más inclinados, un revestimiento interior antiadherente en la tolva aplicado de fábrica, o ambos. El polvo tipo granel seco y fino, el polvo aglomerativo y el polvo higroscópico pueden requerir aberturas de descarga más grandes que las de las tolvas estándar y del mismo modo, pueden ser necesarias válvulas de esclusa rotativas de mayor tamaño. Incluso puede ser necesario tener en cuenta consideraciones tales como el aislamiento externo donde podría ocurrir condensación de la tolva.

Las preocupaciones relativas a las aglomeraciones raramente se relacionan con el tamaño del colector de polvo o su eficiencia de filtración, pero el fenómeno se traduce en pérdida de producción. La buena noticia es que las aglomeraciones en la tolva en muchos casos pueden reducirse tomando decisiones tempranas sobre la configuración del colector de polvo y la selección de dispositivos de descarga de la tolva.

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