Cómo Construir Mejores Sistemas de Transporte de Resina con los Cargadores y Receptores de Vacío Adecuados

Ya seas un pequeño moldeador por inyección o extrusor con diez o doce máquinas, o un gran productor de componentes de electrodomésticos o automóviles en grandes volúmenes, te enfrentas a tres grandes preguntas si quieres transportar resinas, scrap y polvos al equipo de producción en tu planta.

Las 3 preguntas que debes responder al construir un mejor sistema de transporte de resina

• Distancia:
  ¿Qué tan lejos debe viajar el material desde el almacenamiento hasta el punto de uso?
• Capacidad:
  ¿Cuál es la tasa (cantidad/tiempo) a la que deben transportarse los materiales?
• Características del material:
  ¿Cuáles son la forma, el peso (densidad aparente) y otras características clave de los materiales que estás transportando?

Si vas a mover materiales usando un sistema de transporte por vacío, estas preguntas aplican para todo, desde la recepción y el almacenamiento de cantidades de vagón o camión en grandes silos hasta la carga de tolvas desde contenedores tipo Gaylord en el piso de la planta.

Entonces, ya sea que tus necesidades de consumo y uso de material estén localizadas en una máquina principal, o sean remotas con la flexibilidad de enviar cualquier material a cualquier destino, las consideraciones de transporte siempre giran en torno a distancia, capacidad y características del material.

Los fundamentos de los sistemas de transporte por vacío

Los sistemas de transporte por vacío consisten en:

• Motores o bombas generadoras de vacío
• Control
• Líneas de transporte
• Fuentes de material (silos, contenedores, cajas, etc.)
• Destinos (generalmente un receptor montado en un secador, mezclador o tolva de máquina)

Todos los sistemas de transporte por vacío dependen de una fuente generadora de vacío, como un cargador con motor de vacío, una unidad de transporte portátil o una bomba de vacío central. El vacío extrae una mezcla de aire y material a través de una línea de transporte desde una fuente hasta un destino.

La succión —y la potencia de elevación— generada por un motor o bomba de vacío depende de qué tan grande es la diferencia de presión de aire (por ejemplo, qué tan “profundo” es el vacío, medido en pulgadas de mercurio, o inHg) que puede generar y mantener entre la fuente del material y el destino del material.

En general, cuanto más profundo el vacío (mayor inHg), mayor la capacidad de elevación y la distancia de transporte posible. Hay algunos otros factores que afectan el rendimiento general del transporte y la capacidad, incluyendo velocidad, daño a pellets, pérdidas, etc., pero eso es lo básico.

Generación de vacío en sistemas de transporte

Como se mencionó antes, hay tres formas principales de generar vacío en los sistemas de transporte:

• Cargadores montados en prensa o a un lado de la prensa
  Sistemas de transporte por vacío pequeños, de corta distancia (hasta 30 m) y de baja capacidad a menudo dependen de una serie de cargadores de vacío montados en prensa o al lado de ella. Un cargador es básicamente un receptor de resina equipado con su propia fuente de vacío —por lo general, un motor de vacío o, a veces, un vacío generado por un venturi de aire comprimido. Cuando el control del cargador solicita material, este se activa, genera vacío a través de una línea de transporte y succiona una mezcla de aire/material desde una fuente cercana (contenedor Gaylord, tolva de secado, mezclador, etc.) hasta satisfacer la demanda. Aunque los cargadores varían en tamaño y potencia, generalmente se usan para capacidades bajas en distancias cortas.
• Unidades portátiles de transporte por vacío
  Las unidades portátiles, como el sistema PowerFill de Conair, combinan una bomba de vacío más potente con un control de transporte y mangueras flexibles, lo que permite a los usuarios mover resina desde una fuente hasta ocho receptores. Como este sistema está equipado con una bomba de vacío de mayor capacidad, genera un vacío más profundo que cualquier cargador autónomo (aproximadamente 4 inHg) y, por lo tanto, puede transportar mayores capacidades a distancias más largas (por ejemplo, 6 a 60 m). Las unidades portátiles de transporte por vacío son una solución ideal para alimentar una celda de máquinas de moldeo por inyección o extrusión.
• Bombas de vacío centrales
  Para transportar eficientemente las mayores capacidades en distancias largas y con máxima flexibilidad de uso de material, los procesadores suelen confiar en bombas de vacío centrales potentes y sistemas centralizados de transporte por vacío. Cuando se vinculan a un control centralizado y a un sistema de líneas de transporte en toda la planta, estas bombas —que generan vacío de moderado a profundo (hasta 22 inHg)— pueden succionar, transportar y entregar grandes volúmenes de material desde las fuentes hasta los receptores en distancias medias a largas (por ejemplo, de 75 a 300 m). Como existen múltiples tipos de bombas centrales con diferentes niveles de potencia, eficiencia y capacidad, es importante seleccionar cuidadosamente entre los distintos estilos de bomba.

Cómo elegir el tipo de sistema y componentes de transporte por vacío

En general, los requisitos de la aplicación —o el asesoramiento de un consultor o proveedor experimentado— te darán la respuesta.

Considera que si comienzas con poco, moviendo material con la ayuda de cargadores montados en máquina que extraen de fuentes cercanas —como un contenedor intermedio, contenedor diario o Gaylord—, el crecimiento continuo de tu empresa (espacio, número de máquinas, consumo de material) eventualmente podría generar problemas o costos de manejo de material como estos:

• Si utilizas cargadores por aire comprimido, agregar más cargadores o distancia de transporte para satisfacer las necesidades de crecimiento podría aumentar tanto tus costos de aire comprimido que deje de ser rentable.
• Agregar más máquinas y espacio en el piso puede dar lugar a distancias de transporte o requisitos de capacidad que los cargadores por aire comprimido o por motor ya no puedan manejar. Entonces sabrás que es momento de un sistema de transporte centralizado.
• Si necesitas manejar materiales con mayor densidad aparente, las capacidades de transporte podrían reducirse a niveles inaceptables si tu sistema no genera suficiente vacío y, por tanto, no proporciona el volumen de aire necesario para mover esos materiales. Los cargadores y sistemas portátiles solo generan vacío limitado (hasta 4 inHg), mientras que las bombas centrales generan de dos a cinco veces más (hasta 22 inHg, según el tipo).
• Si la eficiencia de costos exige la compra y almacenamiento de volúmenes más grandes de material, como cantidades de camión o vagón, necesitarás una solución mucho más potente y eficiente para descargar en un silo o área de almacenamiento y mover ese volumen al resto de la planta.

A medida que tu operación crece, casi inevitablemente empezarás a cuestionar los costos de capital y operación de seguir expandiéndote con cargadores adicionales o sistemas portátiles y te preguntarás sobre las eficiencias que podría ofrecerte una solución de transporte centralizada.

Componentes clave y configuraciones de cargadores y receptores de vacío

Los términos “cargador” y “receptor” a menudo se usan casi indistintamente, así que aclaremos rápidamente las diferencias.

Un cargador tiene su propia fuente de generación de vacío (ya sea un motor de vacío o un venturi de aire comprimido, como se mencionó antes) que permite extraer material de fuentes hasta a 30 m de distancia.

Un receptor, por otro lado, es solo eso: un recipiente diseñado para recibir material transportado por un sistema de vacío separado —generalmente una bomba de vacío central.

Tanto los cargadores como los receptores capturan el material (ya sea resina o polvo) del aire de transporte, y luego lo retienen hasta que se libera a la máquina de procesamiento.

Ahora veamos algunos de sus componentes clave:

Válvulas y sensores

Los cargadores y receptores operan con la ayuda de válvulas y sensores, que típicamente incluyen:

• Válvula de descarga
  Tanto los cargadores como los receptores tienen una válvula de descarga en la base, que cumple dos funciones. La válvula de descarga se mantiene cerrada cuando el cargador o receptor experimenta vacío y permanece cerrada mientras el recipiente se llena. Cuando el ciclo de llenado se completa, se rompe el vacío y la válvula de descarga se abre por gravedad, liberando el contenido del recipiente. Nota: En casos donde los materiales transportados son irregulares o difíciles de fluir (por ejemplo, polvos o regrind polvoriento, fibroso o en hojuelas), los cargadores y receptores pueden equiparse con válvulas de descarga positiva opcionales que proporcionan asistencia mediante solenoide. Esto garantiza que la válvula de descarga se abra y cierre suavemente, asegurando la operación continua incluso cuando el material complicado bloquea el paso.
• Válvula de aislamiento
  Como los receptores están conectados a bombas centrales de vacío, emplean una válvula adicional —una válvula de aislamiento. Estas válvulas normalmente están cerradas y solo se abren cuando se necesita un ciclo de llenado, permitiendo que el vacío de la bomba central pase a través de ese receptor y transporte material a ese lugar específico. Los cargadores no necesitan esta válvula porque ya cuentan con su propia bomba de vacío.
• Sensores de demanda/llenado
  Los ciclos de carga/recepción generalmente son activados por un sensor de demanda en la base del receptor, el cual detecta un nivel bajo de material y señala al control central o al motor del cargador que se necesita llenar. Entonces, el receptor se llena ya sea por tiempo (llenado temporizado) o hasta que el nivel de material alcanza un sensor de llenado/apagado ubicado cerca de la parte superior del recipiente.

Configuraciones de filtros

Muchos cargadores y receptores están equipados con filtros que evitan que el material pase más allá del receptor. El medio filtrante está dimensionado de manera que el aire de transporte pueda escapar hacia la fuente de vacío, mientras que el material pierde velocidad y cae por gravedad al cuerpo del receptor.

El tipo y la configuración de los filtros varían según los tipos de material que se transportan.

• Para gránulos plásticos típicos, se utiliza una malla de acero.
• Para gránulos altamente abrasivos, como PET o nylon con carga de vidrio, los cargadores pueden equiparse con una opción de “alto desgaste” que añade una “placa de desgaste” de acero inoxidable para desviar los gránulos fuera del flujo de aire, desacelerándolos y evitando que impacten el cuerpo del receptor u otros componentes.

Cuando se transportan polvos, que son mucho más finos que los gránulos, se utiliza un cargador y filtro especializados. Los cargadores de polvo (explicados más abajo) emplean un área de filtro más grande y larga que contiene una bolsa filtrante hecha de un material tejido fino y recubierto, o un filtro tipo cartucho, para separar los polvos del flujo de aire. El área de filtro más grande es necesaria porque los polvos finos son más difíciles de separar del aire, por lo que se acumulan con mayor facilidad sobre el medio filtrante, lo cual puede reducir el flujo de aire y el vacío.

Para mantener los polvos fluyendo suavemente —y mantener los filtros limpios— los cargadores de polvo generalmente usan una ráfaga de aire comprimido después de cada ciclo de transporte. Este aire sopla en sentido inverso a través del filtro para aflojar y eliminar el polvo restante, que cae a la base del receptor.

Receptores “sin filtro”

Como puedes imaginar, los filtros utilizados en los cargadores y receptores de vacío manejan mucho flujo de aire y pueden capturar mucho polvo o residuos que de otro modo podrían dañar los motores de vacío o las bombas centrales. Por eso, los filtros deben limpiarse con regularidad y reemplazarse periódicamente.

Pero el mantenimiento cuesta dinero, tiempo y esfuerzo. Por eso, Conair desarrolló y patentó un receptor sin filtro para quienes no quieren lidiar con esos requerimientos de mantenimiento.

Los receptores de la serie FL de Conair presentan un diseño patentado que utiliza flujos de aire opuestos (ciclónicos y contraciclónicos) para separar los gránulos del aire. La “pared” de aire contraciclónica detiene los gránulos entrantes, haciendo que caigan por gravedad, mientras que el aire fluye fuera del receptor. Esto elimina no solo el uso de una malla o medio filtrante, sino también la necesidad de mantenimiento.

Los receptores sin filtro funcionan muy bien con materiales de alta densidad aparente (como gránulos o triturado grueso), porque dependen parcialmente de la gravedad para la separación. Son menos eficaces con materiales extremadamente ligeros, polvorientos o de baja densidad, algunos de los cuales pueden escapar nuevamente hacia la línea de vacío y llegar al sistema central de recolección de polvo.

Cargadores y receptores para polvos

Tanto los cargadores como los receptores para polvos requieren un área de filtrado mucho mayor que los de resina —aproximadamente de 3 a 5 veces más. Por eso, cuentan con un recipiente más grande que suele ser alargado para alojar una o varias bolsas filtrantes o cartuchos.

Los nuevos receptores de polvo de Conair usan cartuchos filtrantes recubiertos, los cuales se limpian mediante ráfagas de aire, aunque algunos aún utilizan bolsas filtrantes montadas en marcos tipo jaula.

Hasta hace poco, la línea de cargadores de polvo de Conair ofrecía un volumen máximo de 3 pies cúbicos. Sin embargo, tras la adquisición en 2020 de Phoenix Systems —fabricante de productos de transporte de alto volumen para gránulos y polvos—, la línea de receptores de polvo de Conair ahora incluye productos con hasta 10 pies cúbicos de capacidad.

Transporte para equipos de recepción y almacenamiento de material a granel

Hablar de volumen —especialmente grandes volúmenes— nos lleva al tema de la recepción y almacenamiento de material a granel.

El transporte de gránulos plásticos en grandes volúmenes, como el necesario para transferir envíos por ferrocarril o camión a grandes silos de almacenamiento, requiere equipos de manejo de materiales más grandes y especializados. Sin embargo, los componentes básicos de estos sistemas tienen muchas similitudes con los utilizados en el piso de producción.

La diferencia clave en los sistemas de transporte de resina plástica a granel es que no solo deben succionar grandes volúmenes de resina —un proceso que usa vacío—, sino que también deben empujar esos grandes volúmenes hacia arriba usando aire a presión, para cargar los silos de almacenamiento.

Los sistemas de descarga desde ferrocarril o camión proporcionan capacidades de succión-empuje de dos maneras:

1. La forma más simple es un sistema de cargador por ciclos, que consiste en una tolva de material extra grande, una bomba de desplazamiento positivo compacta pero potente, un conjunto de válvulas y controles. Para descargar un vagón o camión, la bomba de vacío de la unidad succiona el material desde el vagón hacia la parte superior de su tolva. Cuando el monitor de nivel detecta que la tolva está llena, la válvula de cuatro vías de la unidad invierte el flujo de aire sin detener la bomba. Esto empuja aire a presión (ahora desde la salida de la bomba) hacia la tolva, limpiando el filtro y forzando el material hacia abajo en una segunda corriente de aire presurizado que lo impulsa hacia arriba hasta la parte superior del silo. Cuando la tolva receptora está vacía, el ciclo se repite. Disponibles en dos tamaños por parte de Conair, estos sistemas pueden entregar hasta 12,000-16,000 lbs/hora a distancias de hasta 100 pies, o 8,000 lbs/hora a una distancia de 500 pies (gránulos con densidad aparente de 35 lb/pie³). Como es de esperarse, distancias más cortas permiten mayores capacidades de transporte.
2. Para obtener el máximo rendimiento en la descarga de vagones, los procesadores optan por sistemas de descarga “succión-empuje” con doble bomba. Estos realizan el mismo trabajo, pero utilizan dos bombas en lugar de una. La primera bomba genera vacío, extrayendo continuamente material del vagón o camión hacia la parte superior de un receptor grande, donde cae en una línea de resina conectada al silo. La segunda bomba genera aire a presión que empuja de forma continua el material en la línea de resina hacia la parte superior del silo. Dependiendo del tamaño de las líneas (normalmente de 4, 5 o 6 pulgadas), los sistemas de descarga de doble bomba pueden entregar hasta 30,000 lbs/hora a distancias de hasta 1,200 pies.

Conclusión

Sin importar los requerimientos de tu aplicación, necesitas un sistema eficiente de transporte de material plástico para competir y tener éxito como moldeador o procesador por extrusión. Todos estos sistemas se construyen a partir de componentes comunes: bombas, controles, líneas de material y cargadores o receptores.

Los moldeadores y extrusores pequeños pueden confiar en un sistema de cargadores con motor junto a la prensa o sistemas portátiles de transporte para mover volúmenes bajos a moderados a distancias de 10 a 200 pies.

Los procesadores más grandes dependen de la mayor eficiencia, capacidad de transporte y alcance de los sistemas de transporte a nivel planta, construidos alrededor de una red de fuentes de material y receptores alimentados por una bomba de vacío de alta capacidad.

Cuenta con la ayuda de un socio experto en sistemas de transporte como Conair para evaluar los requerimientos de distancia, capacidad y tipo de material en tu planta y recomendar los componentes esenciales para construir una solución eficiente de transporte de resina plástica.