Las características químicas isotópicas exigen la integración de transportadores mecánicos y neumáticos para garantizar la precisión en el dosificado
QUAPAW, OK — Para fabricar productos químicos e isotópicos de alta pureza, EaglePicher Technologies ha diseñado un nuevo proceso en el que se transfieren cinco productos a granel, se pesan con gran precisión y se transportan a un sistema de mezcla.
Los ingenieros de EaglePicher conocían la fórmula de la mezcla y el resultado final, pero no tenían preferencia por ninguna tecnología de transporte ni diseño de equipo en concreto. Tras mantener conversaciones con varios proveedores de equipos y llevar a cabo un proceso de licitación, EaglePicher se decantó finalmente por un diseño único de Flexicon Corporation que combinaba transportadores de tornillo flexibles y un centro de dosificación por pesaje para cumplir los exigentes requisitos de medición al inicio del proceso, con un sistema de transporte neumático por vacío en la fase posterior para transferir el 100 % de los ingredientes pesados a la mezcla final.
Cinco ingredientes, dos formas de prepararlos
El proceso patentado de EaglePicher consiste en mezclar cinco productos secos —cuatro de ellos recibidos en sacos a granel y uno en sacos de 50 libras (23 kg)—, además de agua. Los ingredientes son polvos finos, relativamente fluidos, secos y polvorientos. Es necesario controlar la humedad del sistema para evitar que la materia prima seca absorba la humedad ambiental.
Dos de los ingredientes se introducen directamente en una mezcladora húmeda, mientras que los otros tres se envían primero a una mezcladora seca para su mezcla y, a continuación, pasan a la mezcladora húmeda. Los pesos de los ingredientes para la receta por lote varían desde un mínimo de menos de 20 lb (9 kg) hasta un máximo de casi 400 lb (181 kg) en cada lote, y el proceso exige una precisión de +/- 1,00 % respecto al valor objetivo en este amplio rango de pesos de los ingredientes, así como para el agua.
El diseño combina el transporte mecánico y el neumático para garantizar la precisión
El proceso requería equipos de descarga de sacos y un sistema de dosificación por peso con transporte de polvo. Flexicon propuso un centro de dosificación por aumento de peso que utilizaba transportadores de tornillo flexibles para trasladar los ingredientes desde las tolvas de descarga de sacos, y un sistema de transporte neumático para llevar los ingredientes pesados a su destino correspondiente. Véase la figura 1 para consultar un esquema general del sistema.
Las bolsas a granel se descargan mediante descargadores de bolsas con vigas en I en voladizo, equipados con polipastos eléctricos y carros, lo que elimina la necesidad de utilizar una carretilla elevadora. Los descargadores de bolsas a granel (Figura 2) forman parte de un sistema sellado que retiene el polvo y favorece el flujo y la evacuación total del material.
El quinto ingrediente, de menor importancia, se descarga manualmente en una estación de descarga de sacos con sistema de captación de polvo. El operario vacía varios sacos a la vez en la tolva, llenándola con la cantidad de material necesaria para aproximadamente una semana.
Los ingredientes se transportan mediante transportadores de tornillo flexibles (Figura 3) hasta el sistema de dosificación por lotes. Cada uno de los cinco transportadores de tornillo está diseñado específicamente para el polvo que se va a transportar, con diferentes tamaños, materiales de construcción y diseños de tornillo en función de la densidad aparente y las propiedades de flujo de cada material. Los transportadores de tornillo flexibles son la opción ideal para este tipo de aplicación, ya que cada transportador, específico para un material, ofrece una alta precisión y fiabilidad con un bajo mantenimiento.
El sistema de dosificación único y común de aumento de peso (Figura 4) mide los ingredientes de forma secuencial a medida que fluyen hacia la tolva de pesaje central. Las células de carga transmiten la información sobre el aumento de peso a un controlador que pone en marcha y detiene las cintas transportadoras, reduciendo la velocidad hasta un ritmo de alimentación muy lento a medida que el peso se acerca al objetivo, con el fin de cumplir los requisitos de alta precisión. Una válvula de compuerta deslizante situada en la parte inferior de la tolva de pesaje descarga el ingrediente.
Dado que hay dos destinos diferentes para las corrientes de alimentación pesadas, una válvula desviadora en Y especialmente diseñada envía cada ingrediente al lugar adecuado, ya sea a la mezcladora en seco o a la mezcladora en húmedo. Los dos primeros ingredientes pasan por alto la mezcladora en seco, situada justo debajo del sistema de dosificación por pesaje, y caen a través de una válvula rotativa de esclusa de aire al sistema de transporte neumático al vacío que los lleva a la mezcladora en húmedo. Allí se premezclan con agua y se les da tiempo para que se mezclen. Los otros tres ingredientes caen a través de la válvula de derivación directamente en la mezcladora en seco, donde se mezclan durante 30 minutos. A continuación, la mezcla obtenida se descarga desde la parte inferior de la mezcladora en seco a través de la misma válvula rotativa de esclusa y pasa al mismo sistema de transporte neumático para su traslado a la mezcladora en húmedo.
Se eligió el sistema de transporte neumático por su capacidad para manejar una amplia gama de polvos con características diferentes y porque el sistema se vacía por sí mismo del material que transporta. Dado que el sistema de transporte neumático vacía por completo tanto el recipiente que se está descargando como la propia línea de transporte, se minimiza la contaminación cruzada en este sistema de múltiples ingredientes. La transferencia completa del material garantiza además que tanto los ingredientes de cada lote individual como los del lote combinado lleguen a su destino con la precisión de peso adecuada.
A medida que cada uno de los ingredientes secos sale del transportador neumático, se recoge en un receptor con filtro equipado con un sistema de limpieza por chorro de aire inverso para eliminar el polvo acumulado en las superficies del filtro, lo que garantiza la separación completa del material de la corriente de aire de vacío (Figura 5). La tolva del receptor con filtro utiliza un módulo de pesaje con célula de carga para confirmar la transferencia completa del lote. Otra válvula rotativa de esclusa lleva el polvo directamente a la mezcladora en húmedo situada debajo. Una bomba de vacío de desplazamiento positivo de 20 hp (15 kW), situada aguas abajo del receptor con filtro, proporciona un caudal de aire suficiente para transferir todos los materiales.
Los ingenieros de Flexicon estuvieron presentes en las instalaciones durante la puesta en marcha para impartir formación a los operarios. Según Loren Harding, director de operaciones de EaglePicher, el sistema integrado de transporte cumple todos los requisitos del proceso y evita la contaminación tanto del producto como del entorno de la planta.
La decisión final de EaglePicher de elegir a Flexicon se basó en varias ventajas importantes. Harding afirmó: «Flexicon contaba con la experiencia en pesaje y dosificación necesaria para suministrar un sistema integrado «llave en mano» único, que incluía controles basados en PLC, con precisiones garantizadas». Además, el descargador de sacos a granel de Flexicon, con su interfaz patentada entre el saco y la boquilla, era el mejor que encontramos para mantener un sistema hermético durante la descarga. Por último, y quizá lo más importante, Flexicon fue la única empresa que propuso un sistema neumático de vacío combinado con transporte mecánico, la solución más ventajosa para nuestras necesidades».