Cómo seleccionar el accionamiento de una válvula rotativa según el material y los atascos

La válvula rotativa —alimentador de estrellas— dosifica sólidos pulverulentos y granulares en el transporte neumático, con dos diseños: descarga por gravedad y transporte neumático. Su accionamiento no se elige como «par de régimen más un margen»: 1) el atasco es intrínseco al equipo —una partícula alojada en la holgura entre rotor y carcasa bloquea el giro—; 2) tras una parada los alvéolos quedan llenos y el arranque debe cizallar todo el alvéolo; 3) el transporte neumático añade una carga por presión diferencial. Se verifica, por tanto, con el par de bloqueo T_jam = T_run · K_jam. Quien selecciona con el par de régimen se entera en el primer atasco.

1. Tres fuentes de resistencia

La tercera fila es la que más se pasa por alto, porque no se manifiesta en «cuánto pesa el material», sino en «en qué sistema está montado el equipo». La misma válvula, instalada en una descarga por gravedad o en una línea de transporte neumático, encuentra resistencias por completo distintas.

2. Las cuatro expresiones de cálculo

Caudal descargado (caudal másico):

Q = n · V_rev · ρ · η_fill

n es la velocidad, V_rev el volumen descargado por revolución, ρ la densidad aparente y η_fill el factor de llenado.

Par de bloqueo:

T_jam = T_run · K_jam

T_run es el par de régimen estable, K_jam el coeficiente de bloqueo y T_jam el par que puede aparecer durante un atasco.

Velocidad angular:

ω = 2π · n / 60

El 60 es la constante de conversión de r/min a rad/s y se mantiene tal cual.

Potencia requerida:

P_req = T_jam · ω

La última expresión usa `T_jam`, no `T_run`. Es la diferencia más esencial respecto a un accionamiento de transporte convencional: el transporte convencional se selecciona con el par de régimen más un coeficiente, mientras que aquí se verifica directamente con el par de bloqueo.

3. La ventana de velocidad la fija el material, no el accionamiento

Este punto se pasa por alto incluso más que el del par.

A la vista de Q = n · V_rev · ρ · η_fill, subir la velocidad parece subir el caudal. En la práctica hay dos límites que empujan en sentido contrario:

Existe, por tanto, una ventana utilizable, y esa ventana la fija el material. Los materiales de buena fluidez y granulometría uniforme tienen una ventana amplia; los adherentes y con tendencia a formar arcos, una ventana estrecha.

El accionamiento solo puede entregar par dentro de esa ventana; no puede ensancharla.

4. Las siete propiedades del material

Esta es la parte de los datos de entrada que más se simplifica con dos palabras: «qué material es». Hay que descomponerla al menos en siete propiedades:

Decir solo «transporte de cemento» o «transporte de ceniza volante» no basta: el mismo material, con distinto contenido de humedad y distinta distribución granulométrica, cambia mucho en probabilidad de atasco y en factor de llenado.

Si hay polvo combustible de por medio, hay que evaluarlo además según los requisitos de protección contra explosiones, y eso queda fuera del alcance de este artículo.

5. Cinco tipos de protección

Si el atasco no se puede evitar del todo, la protección es obligatoria. Los cinco tipos habituales:

La fila del pasador de cizallamiento merece mirarse aparte: es barato, pero cada actuación exige parar y cambiar la pieza. La cuenta hay que hacerla según la frecuencia real de atascos en planta: en una posición que atasca a menudo, las paradas repetidas más el consumo de repuestos pueden salir más caras que haber elegido desde el principio una solución de actuación repetible.

6. Lo que hay que responder antes de entregar

Esta sección es el límite más importante del artículo.

El par no lo rellena el proveedor.

T_run depende del material y de la estructura; K_jam depende de las propiedades del material, de la holgura y de la presión diferencial; V_rev y η_fill dependen del rotor y del material. Todos estos datos están del lado del material y del equipo, no del accionamiento.

El procedimiento correcto es:

• calcular T_run a partir de las propiedades del material y de los datos de estructura, o medirlo en un equipo equivalente;
• confirmar K_jam con el proceso y el equipo según material, holgura y presión diferencial;
• sobre esa base, el proveedor del accionamiento verifica y propone la configuración.

Sustituir el par por un valor de experiencia ahorra hoy y deja el riesgo en la planta.

7. Tabla de diagnóstico

8. Lista de comprobación en planta

Datos del material:

1. Confirmar el nombre del material y la densidad aparente.
2. Confirmar la distribución granulométrica y la forma de las partículas.
3. Confirmar el rango de humedad y la adherencia.
4. Confirmar la temperatura del material.
5. Confirmar la abrasividad (si contiene partículas duras).
6. Confirmar la fluidez o la tendencia a formar arcos.

Datos del sistema:

1. Confirmar el diseño (descarga por gravedad o transporte neumático).
2. Si es transporte neumático, confirmar la presión diferencial.
3. Confirmar el caudal de descarga objetivo.
4. Confirmar el modo de arranque y parada y su frecuencia.

Accionamiento y protección:

1. Verificar el par con T_jam, no con T_run.
2. Confirmar el tipo de protección (uno de los cinco).
3. Confirmar que la lubricación y la disipación a baja velocidad son suficientes.

9. Errores frecuentes y límites de aplicación

Errores frecuentes:

1. Seleccionar con el par de régimen más un margen. Durante el atasco el par puede acercarse al de bloqueo y el margen no alcanza.
2. Rellenar el par con un valor de experiencia. Lo cómodo se paga dejando el riesgo en la planta.
3. Describir el material con dos palabras. Hay que descomponerlo al menos en siete propiedades.
4. Olvidar la presión diferencial. La resistencia en una posición de transporte neumático no es la de una descarga por gravedad.
5. Creer que subir la velocidad sube el caudal. El factor de llenado cae antes.
6. Olvidar el coste de parada del pasador de cizallamiento. Barato es la pieza; caro es la parada.
7. No mencionar el alvéolo lleno en el arranque. Tras la parada el alvéolo está lleno y el par de arranque supera al de régimen.

Límites de aplicación:

• Las tres fuentes de resistencia, las cuatro expresiones, las siete propiedades del material y los cinco tipos de protección se aplican a la preparación de la selección del accionamiento de una válvula rotativa (alimentador de estrellas), en sus diseños de descarga por gravedad y de transporte neumático.
• Este artículo no da ningún valor concreto de par, coeficiente de bloqueo `K_jam`, velocidad, propiedades del material ni volumen descargado por revolución; el rango de volumen por revolución figura en la página de producto.
• Este artículo no rellena el par. T_run y K_jam deben calcularse o medirse a partir de las propiedades del material y de los datos de estructura.
• Este artículo no aporta estadísticas sobre cuál es la causa más frecuente de los atascos; solo expone las propiedades del material y los datos de entrada de la protección.
• La selección concreta deben confirmarla conjuntamente el responsable del proceso del material y el diseñador del equipo; este artículo no sustituye la verificación de cálculo a nivel de proyecto.

10. Datos de entrada para la selección

Las partidas 1 a 6 son del lado del material; las partidas 7 y 8, del lado del sistema. Si estos dos grupos no están completos, el par solo se puede adivinar, y el par adivinado es justamente el origen de las sobrecargas en planta.

11. Sobre este artículo y el responsable de la publicación

Este artículo lo redacta el equipo técnico de Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd. (CHINFAR) y se publica tras la revisión técnica de la empresa. Las válvulas rotativas las suministra esa misma entidad, y los productos CHINFAR se fabrican y se entregan con apoyo del sistema de fabricación conjunto compartido con HUIGUANG.

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La página de producto describe qué es una válvula rotativa y qué aplicaciones OEM puede sustituir; este artículo describe cómo se selecciona su accionamiento según el material y el régimen de atascos. Ambas se complementan: una describe el equipo y la otra, el criterio de selección.

12. Siguiente paso

Envíe las 12 partidas anteriores a sales@chinfar.com. Las partidas 1 a 6 (propiedades del material) y la 8 (presión diferencial) son las más críticas: sin esas siete, el par solo se puede obtener de un valor de experiencia, y el valor de experiencia es justamente el origen de las sobrecargas.

Conviene aclarar que este artículo no da valores de par, de coeficiente de bloqueo ni de propiedades del material; el par debe calcularse o medirse a partir de los datos del material y de la estructura, y este artículo no lo rellena; la selección concreta deben confirmarla conjuntamente el responsable del proceso del material y el diseñador del equipo.