¿Por qué tienen fugas las esclusas de aire rotativas y cuándo es motivo de preocupación?

Paul Bowman, soporte técnico, Válvulas ACS | 18 de abril de 2023

La fuga de la esclusa de aire giratoria es un tema complicado debido a todos los posibles factores que contribuyen. Hay varias formas posibles en que una esclusa de aire puede comenzar a tener fugas, lo que puede resultar en una pérdida de rendimiento.

Se espera una cierta cantidad de fugas. Una fuga más grande puede convertirse en una preocupación para los procesadores de material a granel, lo que representa una amenaza potencial para la longevidad del equipo, la integridad del material y la seguridad de la planta.

Los operadores de esclusas de aire rotativas deben poder distinguir entre los niveles normales de fugas de esclusas de aire y las fugas más grandes y problemáticas que pueden causar daños. También es esencial comprender cómo diagnosticar y solucionar problemas de fugas, qué tipos de mantenimiento preventivo realizar en una válvula rotatoria de esclusa de aire y qué consideraciones de diseño ayudan a minimizar las fugas dentro de una esclusa de aire.

Se recomienda un sello de eje con tres anillos cuádruples y un manguito de teflón para evitar fugas.

El propósito de una válvula de esclusa de aire rotatoria es mantener un diferencial de presión constante entre dos puntos. Sella el flujo de aire entre la entrada y la salida de la válvula, lo que ayuda a mantener un flujo de material seguro y eficiente.

Dicho esto, las esclusas de aire no están diseñadas para ser sellos de aire. El sello de presión requiere un espacio libre mínimo para permitir el movimiento del rotor. En pocas palabras, si la esclusa de aire estuviera 100% sellada, no podría girar.

Se requiere un pequeño espacio libre entre las palas del rotor y la carcasa para garantizar que pueda girar lo suficiente como para transportar el material de manera efectiva. Las holguras entre el rotor y la carcasa deben permanecer por debajo de 0,0079 pulgadas para cumplir con las normas de la NFPA.

El tamaño real del espacio libre depende del sistema: factores como la velocidad, la temperatura, el material de construcción y el diámetro del rotor contribuyen.

Las holguras del rotor deben permanecer por debajo de un nivel recomendado para reducir el desperdicio, evitar riesgos de seguridad y optimizar la cantidad de material que cada bolsillo del rotor puede transportar por rotación.

Este video animado demuestra cómo las puntas del rotor se desgastan con el tiempo y explica la importancia del mantenimiento del rotor.

El mantenimiento regular del rotor es una parte importante de la prevención de fugas.

Cuando el material ingresa a la válvula rotativa, el aire arrastrado va en una de dos direcciones: parte del aire sale a través de esos pequeños espacios libres, mientras que parte del aire encuentra presión en la salida y, como resultado, queda atrapado dentro del rotor. El aire atrapado puede ser empujado hacia la entrada a medida que gira el rotor, saliendo a la tolva y obstaculizando potencialmente el flujo de material. Esto se denomina fuga por desplazamiento del rotor o escape y, en cantidades menores, es normal y esperado.

Cuando las holguras entre el rotor y la carcasa miden más de 0,0079 pulg. de nivel, la válvula rotatoria no funciona con la misma eficacia que una esclusa de aire. El diferencial de presión aumenta y el rendimiento disminuye. Aquí es cuando el material puede comenzar a filtrarse por la entrada. Si el material escapa del sistema de esta manera, puede convertirse en un peligro de polvo combustible.

La fuga de desplazamiento del rotor también puede convertirse en un problema cuando los niveles de aire atrapado dentro de la válvula aumentan demasiado. El aire que vuelve a entrar en la tolva de alimentación puede interferir con el flujo de material.

Un tercer tipo de fuga puede ocurrir cuando la válvula rotativa tiene sellos de eje desgastados. Cuando un sello comienza a romperse, el material se filtrará al ambiente exterior. Esto es aún más común en los tipos de válvulas que usan prensaestopas en lugar de sellos, ya que requieren un mantenimiento más frecuente. Un sello de eje que consta de tres anillos cuádruples y un manguito de teflón dura más, elimina la electricidad estática y es más efectivo para sellar el área.

Ciertos signos pueden indicar una fuga dentro de la válvula rotatoria de la esclusa de aire. Las fugas del sello del eje son más evidentes y muestran signos visibles de material que sale alrededor del área del sello del eje.

Cuando la válvula suena mucho más fuerte de lo normal o hay una caída en el rendimiento, podría haber varios problemas diferentes, pero el aumento de las holguras del rotor es un culpable común.

En cualquier caso, apague el sistema e inspeccione la válvula antes de realizar cualquier acción. Se debe consultar un manual de operación de la válvula para solucionar el problema específico.

La solución suele implicar la comprobación de piezas en busca de desgaste o daños, o posiblemente el ajuste de una pieza que se ha movido de su posición original. Estos tipos más típicos de fugas generalmente se solucionan reemplazando los sellos del eje o el rotor.

Es fundamental comprobar las tolerancias del rotor a la carcasa cada tres meses como mínimo. Las tolerancias, o holguras, son los espacios entre las palas del rotor y la carcasa. A medida que los ingredientes pasan a través de la válvula, desgastan las puntas del rotor con el tiempo; la cantidad depende de la abrasividad del material. Verifique para asegurarse de que las tolerancias permanezcan por debajo de las medidas recomendadas, o 0.0079 in. para cumplir con NFPA, y reemplace el rotor cuando sea necesario.

En el caso de fugas por desplazamiento del rotor, es importante vigilar el diferencial de presión a través de la válvula, el volumen de material dentro de las cavidades del rotor, la velocidad de alimentación del producto y la velocidad del eje de la válvula. Estos factores deben medirse y mantenerse correctamente para evitar fugas de aire innecesarias en la tolva de alimentación.

Para fugas en los sellos, simplemente reemplace los sellos del eje o la empaquetadura con la mayor frecuencia posible. Se recomiendan los sellos de eje ACST-4 para durar más y mantener el mejor sello.

Como consejo adicional, mantenga un stock de repuestos en el estante para reiniciar la producción rápidamente sin tener que esperar los envíos. Las piezas OEM son las más fiables en términos de medidas y calidad.

Ciertos aspectos del diseño de la válvula de esclusa de aire rotativa están ahí para evitar fugas de aire. Debido a que las fugas no se pueden eliminar por completo, la ventilación es una parte fundamental de cualquier sistema de transporte a presión.

La ventilación adecuada captura y redirige el aire presurizado dentro de la esclusa de aire, lo que ayuda a aliviarlo en áreas donde no debería haber fugas de aire. Las esclusas de aire giratorias se pueden ventilar directamente con el tipo de accesorio adecuado. En otros casos, se puede instalar una pequeña tolva de transición ventilada entre la fuente de alimentación y la esclusa de aire. El proveedor puede recomendar lo que funciona mejor en una aplicación determinada.

A veces, debido a la naturaleza de un sistema o aplicación determinados, se acumula material alrededor del área del sello del eje o se desgasta más rápido de lo normal. En estas situaciones, se recomienda considerar una conexión de purga de aire o un sello mecánico. Hay diferentes mecanismos disponibles, pero generalmente usan purgas de aire presurizado para mantener el material alejado del sello.

Un proveedor de válvulas rotativas puede calcular la cantidad prevista de fuga en función del material, el sistema y la aplicación. Se les debe consultar en la fase de diseño para determinar el tipo correcto de esclusa de aire, las características, la velocidad del rotor y el tamaño necesarios para transportar el material de manera efectiva con una fuga mínima.

El proveedor también debe tener expertos en soporte técnico disponibles para ayudar a resolver cualquier problema que los operadores no puedan resolver por sí mismos.

Paul Bowman es soporte técnico, ACS Valves (Caledonia, ON, Canadá). Para obtener más información, llame al 905-765-2004 o visite acsvalves.com.

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