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Codos para Tuberías de Transporte Neumático

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Resumen de la sección
1. Introducción
2. Diseño de codos
3. Efectos de los codos
4. Solución de problemas asociados a codos

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1. Introducción

Los codos en Transporte Neumático son necesarios; de hecho, es muy poco común tener únicamente una tubería recta entre el punto de recogida y el punto de recepción. Sin embargo, los codos pueden ser una fuente de problemas no siempre bien comprendidos por el fabricante.

Poco después de instalar una nueva línea de transporte, pueden observarse los siguientes fenómenos si los problemas provienen efectivamente de los codos en la línea de transporte:

• La línea presenta obstrucciones (bloqueos)
• Caída de presión demasiado elevada, reduciendo la capacidad
• Los materiales transportados están dañados
• Acumulación ocurre en la línea

Estos problemas pueden evitarse (la experiencia demuestra que los problemas a menudo tienen múltiples causas raíz) si el Trazado de la Tubería de Transporte hubiera sido diseñado de manera diferente, con menos codos o codos distintos.

2. Diseño de Codos

Los codos pueden adoptar varias formas, desde los más pronunciados (tee simple de 90 grados) hasta radios largos, o diseños más complejos y patentados. La tabla siguiente ofrece una visión general de cada diseño disponible, junto con observaciones sobre sus ventajas e inconvenientes.

Figura 1: Diseños estándar de codos

Tipo de acoplamiento	Relación R/D	Observación
Radio muy corto	R/D = 1 a 2.5	Codo muy pronunciado. Se espera un alto daño en el material transportado si este es frágil, alto desgaste del codo si el material es abrasivo, y alta caída de presión.
Radio corto	R/D = 3 a 7	Codo pronunciado. Se espera daño en el material transportado si es frágil, alto desgaste del codo si el material es abrasivo, y alta caída de presión. Solo debe usarse si las restricciones de espacio no permiten radios mayores.
Radio largo	R/D = 8 a 14	Generalmente, el mejor compromiso entre espacio, impacto en el producto, durabilidad y caída de presión. Sin embargo, no siempre es así, ya que los codos de radio largo suelen considerarse capaces de resolver todos los problemas, pero esto no es cierto para todas las aplicaciones. Note que los codos de radio largo son los únicos recomendados para transporte en fase densa ya que codos más cortos aumentarían en exceso la caída de presión.
Radio muy largo	R/D = 15 a 24	Los codos de radio muy largo pueden percibirse como una solución para reducir aún más la rotura del material transportado y el desgaste, pero un radio largo puede, de hecho, generar otros problemas, ya que los materiales rebotarán múltiples veces dentro del codo, provocando nuevamente roturas o acumulación en la tubería.
Diseño patentado	Generalmente radio muy corto o corto	Algunos fabricantes proponen codos más avanzados que permiten evitar ciertos inconvenientes de los codos convencionales. La mayoría de estos diseños se basan en la formación de una bolsa de material en el codo, que absorbe el impacto del material entrante, reduciendo así la atrición del sólido y el desgaste del codo. Algunos diseños intentan minimizar el efecto de las "zonas muertas" que podrían hacer que el material permanezca demasiado tiempo en la bolsa, promoviendo una renovación del material. Sin embargo, esto no está garantizado, lo que hace que estos diseños sean muy apreciados en aplicaciones químicas, pero menos en alimentarias o farmacéuticas.

Tabla 1: Diferentes tipos de conexiones de tuberías y sus ventajas e inconvenientes

Figura 2: Diseños patentados de codos

3. Efectos de los Codos

Los codos tienen principalmente las siguientes consecuencias en el proceso:

• Caída de presión: cuando el flujo de producto cambia de dirección, la velocidad de los sólidos transportados disminuye tras el impacto en el codo; por lo tanto, se requiere energía adicional para reacelerar el material, lo que se traduce en una caída de presión adicional.

• Obstrucción de la tubería : si la caída de presión en el codo es demasiado alta, el producto puede sedimentarse, no ser reacelerado y provocar una obstrucción en la tubería.

• Daño al producto : enviar sólidos a alta velocidad en un codo probablemente los dañe, rompiendo las partículas en fragmentos más pequeños o, por ejemplo en el caso de pellets de plástico, desgastándolos.

• Daño en la tubería: por el contrario, el impacto del producto en el codo puede generar desgaste en el punto de impacto, requiriendo su reemplazo después de varios meses o años.

Las mangueras flexibles deben usarse con precaución, ya que la mayoría de las veces no son rectas y pueden ser muy sinuosas, por ejemplo, en una descarga de camión, y pueden asimilarse a varios codos en serie, lo que representa un caso muy desfavorable para la caída de presión.

4. Solución de Problemas Asociados a Codos

Figura 3: Flujo de producto dentro de un codo

Nota: el dibujo anterior muestra un patrón de flujo con múltiples impactos, pero también puede ocurrir, dependiendo del material y la carga de sólidos, que el material deslice por la parte exterior del codo. Esto puede suceder en codos de radio largo con polímeros, por ejemplo, generando un "smearing" que produce "angel hair" cuando la capa de producto acumulada se desprende.

Problema	Posible(s) acción(es)
Obstrucciones en la línea en codos	1. No posicionar un codo justo después del punto de recogida de la línea de transporte; respete siempre 4,5 m de línea recta, hasta 6 m al utilizar codos de radio largo y un sistema en fase diluida. En fase densa, es posible colocar un codo mucho más cerca de la entrada del producto, alrededor de 1 m. 2. Utilice codos de radio más corto, ya que menos producto se depositará en los codos, lo que puede reducir el riesgo de obstrucción. 3. No utilice codos consecutivos; respete siempre una distancia recta entre ellos.
Caída de presión elevada	1. Reducir el número de codos en el diseño de la tubería: siempre debe planificarse la tubería más recta posible; es preferible tener una tubería más larga que muchos codos. 2. Optar por codos de radio largo, que reducirán la caída de presión en comparación con los de radio corto.
Rotura de sólidos transportados	1. Reducir el número de codos en el diseño de la tubería: siempre debe planificarse la tubería más recta posible; es preferible tener una tubería más larga que muchos codos. 2. Utilice codos de radio más largo, aunque no sea la mejor opción para todos los sólidos, ya que cuanto mayor sea el radio del codo, más tiempo se arrastrarán los sólidos contra el codo y rebotarán múltiples veces. Por ejemplo, los gránulos de plástico pueden fundirse ligeramente al arrastrarse y depositar una capa de producto en el codo; cuando esta capa se desprende con el tiempo, genera el conocido fenómeno de las "fibras de ángel" ("angel hairs"), que puede ser percibido por los clientes como un defecto de calidad. En el caso de las "fibras de ángel", puede ser mejor utilizar codos simples de radio corto o codos de radio corto con diseños específicos que creen un colchón de producto en el punto de impacto (Codo Gamma). 3. Utilice transporte por presión en lugar de transporte por vacío, ya que la velocidad al final de la línea es menor; además, disponga el diseño para que los codos no estén ubicados al final de la tubería, donde la velocidad es mayor. 4. Cambiar la tecnología de transporte: fase densa, con velocidad de aire alrededor de 5 m/s generará mucha menos fuerza de impacto en los codos y reducirá la rotura de partículas. Cabe señalar que no todos los materiales pueden transportarse en fase densa o pueden surgir inconvenientes (acumulación).
Desgaste en codos Sólidos abrasivos	1. Reforzar codos (aleaciones resistentes o revestimiento de goma/ plástico) – solución generalmente no aplicable en aplicaciones higiénicas. 2. Cambiar la tecnología de transporte: fase densa, con velocidad de aire alrededor de 5 m/s generará mucha menos fuerza de impacto en los codos.

Téngase en cuenta que una de las configuraciones menos favorables, que puede provocar saltación del polvo y, en última instancia, obstrucción de la tubería, es tener un codo hacia abajo seguido de una sección horizontal. Debe evitarse en la medida de lo posible al diseñar el trazado de la tubería. [1]

Fuente
[1] Principios de Tecnología de Polvos, M.J. Rhodes, 1990, página 152
[2] Manejo de Sólidos a Granel, Don McGlinchey, Blackwell, página 167