Transferencia de bidones para medios viscosos y semisólidos
Vaciar bidones de 200 litros de material de alta viscosidad o semisólido de manera fiable — desde la primera extracción hasta el rendimiento final — requiere un sistema que mantiene la temperatura en el punto de entrada, no solo en la pared del bidón.
Un calefactor de bidón lleva el medio a granel a temperatura. El desafío de transferencia comienza cuando la bomba necesita extraer de él. En la base del bidón — donde se sitúa el tubo de la bomba y donde la presión de entrada es más baja — el medio es a menudo más frío que el promedio del granel, su viscosidad mayor y su resistencia al flujo en su punto máximo. Esta es la zona con mayor probabilidad de causar paradas de bomba, cavitación o rendimiento incompleto del bidón.
Para líquidos de baja viscosidad, esta zona es manejable. Para materiales de alta viscosidad — resinas, adhesivos, grasas, ceras, compuestos de betún, productos termofusibles — la diferencia entre un sistema de transferencia de bidones bien diseñado y uno subdimensionado se mide en tiempo de inactividad, vaciado incompleto del bidón y desgaste de la bomba.
La bomba, el calefactor de bidón, la placa seguidora y la zona de entrada son todos parte de un único sistema térmico y deben especificarse juntos. Seleccionar una bomba sin abordar la temperatura de la zona de entrada produce un sistema que falla de manera predecible.
El rendimiento del bidón — la proporción de material utilizable extraído de cada bidón — se determina en la zona de entrada. Calentar la pared del bidón sin abordar la base y la entrada de la bomba entrega el primer 80% de manera fiable y se detiene en el último 20%.
El desafío de la zona de entrada
La entrada de la bomba es el punto más crítico térmicamente en la transferencia de bidones. Tres condiciones convergen aquí para convertirla en el punto de fallo más probable.
- Estratificación térmica en el bidón. La calefacción de la pared y la base del bidón — la configuración más común — crea una capa exterior cálida con un núcleo más frío. El tubo de la bomba extrae desde el fondo, dentro de la región central más fría del bidón. Incluso cuando el granel global está a temperatura, la viscosidad local en la entrada puede ser significativamente mayor.
- Base del bidón fría. La base del bidón no está calefactada en la mayoría de las configuraciones estándar. El contacto directo entre la base fría del bidón y el medio en la zona de entrada mantiene la temperatura local deprimida durante todo el ciclo de transferencia, particularmente para semisólidos que requieren energía significativa para ablandarse.
- Rendimiento final del bidón. A medida que el bidón se vacía, el material restante se concentra hacia la base y las paredes. El material en la base — el último en transferirse — es típicamente la porción más fría del bidón y la más difícil para que la bomba extraiga. Los sistemas no diseñados para esta fase dejan material residual significativo en cada bidón.
- Precalentamiento de la bomba entre ciclos. En operaciones por lotes, el tubo de la bomba y su elemento calefactor se enfrían entre bidones. Insertar un tubo frío en medio calentado hace que el medio inmediatamente alrededor de la entrada se enfríe localmente, aumentando la viscosidad precisamente donde es más crítico para la primera extracción.
Diseño de bomba de bidón para medios viscosos y semisólidos
Las bombas de bidón para medios viscosos son típicamente de cavidad progresiva o hélice excéntrica, con el elemento de bomba en la base de un tubo que desciende al bidón. Esto sitúa el mecanismo de bombeo cerca del medio — lo cual es correcto — pero la proximidad por sí sola no garantiza una temperatura de entrada adecuada.
Los tubos de bomba de bidón calentados abordan esto directamente. Un elemento calefactor resistivo integrado en la pared del tubo — o una cinta calefactora enrollada alrededor del exterior del tubo — mantiene la superficie del tubo por encima de la temperatura mínima de bombeo del medio. El mecanismo de la bomba y su zona de entrada inmediata permanecen calientes independientemente del estado térmico del bidón, protegiendo tanto la bomba como el caudal en la primera extracción.
Para medios semisólidos — adhesivos termofusibles sólidos, ceras de alto punto de fusión, componentes de poliuretano próximos a su temperatura de solidificación — el calentador de tubo solo es insuficiente si el medio circundante no ha sido ablandado. Un sistema de placa seguidora calentada aborda esto: la placa descansa sobre la superficie del medio y calienta hacia abajo, derritiendo un charco de material líquido del que extrae la bomba. A medida que el bidón se vacía, la placa seguidora desciende bajo su propio peso, manteniendo el contacto con la superficie del medio.
Parámetros de diseño para la selección de bomba de bidón en transferencia de alta viscosidad:
- Viscosidad del medio a la temperatura de transferencia objetivo — determina el tipo de bomba y el dimensionamiento del motor
- Temperatura mínima de bombeo — establece la consigna del calentador de tubo o la cinta calefactora
- Requisito de rendimiento del bidón — determina si se necesita una placa seguidora
- Caudal requerido — determina el rango de velocidad de la bomba y la especificación del motor
- Sensibilidad a la temperatura del medio — determina si se requiere un dispositivo de corte de seguridad en el controlador del calefactor
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Donde las tuberías de conexión y las zonas de entrada de la bomba requieren mantenimiento de temperatura, se integra cinta calefactora con control PID en el diseño del sistema como parte de la solución de transferencia completa.
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