Aunque se utilizan ampliamente en muchas industrias y se conocen con múltiples nombres, las esclusas rotativas utilizadas para manipular materiales a granel descienden de una fuente bastante extraña: un instrumento que se utilizó por primera vez para instrumentos musicales. Inventada a principios del sigloXIX por Nathan Adams, residente en Boston, y patentada en 1835 por Joseph Riedl, la válvula rotativa es el antecesor de las esclusas rotativas que se utilizan actualmente en fábricas de todo el mundo. Utilizadas por primera vez para instrumentos de metal como tubas, trompetas, trombones, fliscornos y trompas, las válvulas rotativas son ahora parte integral de muchas aplicaciones de manipulación de materiales.

Tanto en sistemas de transporte presurizados como alimentados por gravedad, los alimentadores de esclusa rotativa -también conocidos como válvulas de esclusa rotativa, válvulas rotativas, alimentadores rotativos o, a veces, incluso alimentadores de válvula de esclusa rotativa- pueden funcionar como esclusa, alimentador o una combinación de ambos. Al funcionar como esclusa, impide la entrada de aire en el sistema para crear un diferencial de presión que ayuda a transportar el material. También puede actuar como un simple mecanismo de alimentación para controlar el caudal de materiales sólidos a granel sin provocar una diferencia en la presión del aire. Sin embargo, los alimentadores de esclusa rotativa suelen referirse a dispositivos que se utilizan como esclusa y como alimentador.  

Cómo se utilizan las esclusas rotativas en la industria

Las esclusas rotativas utilizadas en la industria proporcionan un medio para transferir material de los contenedores de almacenamiento a los sistemas de transporte de material a granel. Estas válvulas rotativas son relativamente compactas y se encuentran entre los tipos de maquinaria más sencillos utilizados para el procesamiento de material a granel. La única pieza móvil, aparte del accionamiento, es el rotor de paletas múltiples que gira dentro de la carcasa de la esclusa rotativa.

Los alimentadores de esclusa rotativa actúan no sólo para controlar el flujo de producto -a una velocidad fija o variable-, sino que también se utilizan para mantener un diferencial de presión de aire entre la entrada y la salida de un implemento cuando se utilizan como esclusa. Sin embargo, junto con estas dos funciones principales, existen otras finalidades para su inclusión en sistemas de procesamiento de materiales, como el aislamiento de un proceso concreto. Además, las esclusas rotativas pueden evitar o mitigar los daños provocados por conflagraciones y explosiones.

Los alimentadores rotativos de esclusas funcionan para:

  • Controle el volumen de material dentro de un sistema de transporte neumático.
  • Introducir sólidos a granel en un sistema de procesamiento o extraerlos de ciclones, colectores de polvo u otros dispositivos de recogida similares.
  • Proporcionan descarga por gravedad para colectores de polvo ciclónicos, filtros, alimentadores de precisión y otras válvulas rotativas utilizadas para diferentes fines.
  • Transfiera materiales a granel de un contenedor o atmósfera a otro sin pérdida significativa de presión de aire.
  • Transporte cantidades precisas de material desde contenedores, tolvas, silos y otros recipientes dentro de un sistema.

Aunque todos los alimentadores de válvula de esclusa rotativa tienen un aspecto muy similar y cuentan con las mismas piezas básicas, su aplicación dentro de un sistema de procesamiento dependerá de la industria en la que se utilicen. El tamaño de un alimentador rotativo de esclusas dependerá a menudo de la finalidad para la que se utilice. Comprender estas aplicaciones puede ayudar a elegir el mejor tamaño para la aplicación.

Construcción básica de las esclusas rotativas y su funcionamiento 

Independientemente de para qué se utilicen, todas las esclusas rotativas tienen características similares. Los componentes básicos incluyen un rotor equipado con paletas montadas en el eje del rotor, juntas de estanqueidad y cojinetes, junto con una entrada y una salida dentro de placas extremas que forman la cavidad cilíndrica de la carcasa de la válvula esclusa rotativa. 

A medida que el eje del rotor gira dentro de la carcasa, el espacio entre las paletas fijadas al eje actúa como bolsas giratorias dentro de la esclusa rotativa. Los alimentadores de las válvulas transfieren el material que entra desde las bolsas superiores a través de la entrada, donde gira con las paletas, y sale por la salida o por la parte inferior de la máquina. Las paletas y las bolsas que forman giran continuamente durante el proceso, moviendo el material a medida que gira el rotor.

Utilizados como válvula de esclusa rotativa, los alimentadores deben ser suficientemente estancos para lograr una distribución uniforme del tamaño de las partículas. Para ello se necesitan juntas de eje que impidan que tanto el aire (u otro gas) como el material se filtren del dispositivo. La variación se produce con los distintos tipos de rotores y el número de paletas de una válvula de esclusa rotativa. Los alimentadores tienen bolsas más grandes con menos álabes, mientras que pueden sellar mejor entre la entrada y la salida con más álabes.

Alimentadores rotativos de esclusa de desgasificación 

En los sistemas de transporte neumático, las esclusas rotativas también se utilizan para dosificar el material, lo que provoca que una cantidad significativa de aire o gases presurizados vayan aguas arriba. Esto se debe principalmente a la válvula giratoria y a las fugas entre el rotor y el estator. Para que el sistema funcione de forma óptima, a menudo se conecta al sistema una pequeña tolva con un filtro adjunto para ventilar el aire o los gases presurizados de forma que el producto siga fluyendo a través de la esclusa rotativa.

Opciones para esclusas rotativas

Se pueden añadir numerosas opciones para optimizar los alimentadores de esclusa rotativa para una aplicación.

Se trata de:

  • Paletas del rotor biseladas: Estos álabes, que reducen al mínimo la resistencia y aumentan la eficacia de funcionamiento, se utilizan para procesar el material más fino que puede quedar atascado entre las puntas del rotor y la carcasa; están mecanizados en un ángulo de 15° para reducir el área en la que puede caer el producto.
  • Rotores de extremo cerrado: Al reducir el desgaste de las placas de los extremos y de los sellos de los ejes, estos rotores ayudan a disminuir las fugas de aire a la vez que contienen el material de flujo libre que tiende a provocar un exceso de aire; estos rotores sellan toda la cavidad de cada álabe, ya que están diseñados para tener el mismo diámetro que las puntas de los álabes.
  • Adaptadores de paso: Esto permite adaptar un alimentador de esclusa rotativa de soplado para que funcione como un modelo de goteo más robusto, de modo que pueda soportar mejor el aire a mayor presión a medida que mueve el material a través de la cavidad del rotor.
  • Deflectores de entrada: Cuando las partículas demasiado grandes o los productos se atascan o se enganchan entre la carcasa y las puntas del rotor, los deflectores de entrada ayudan a eliminar el material de las puntas de las paletas antes de que entre en la carcasa, limitan el material que llena las mitades posteriores de las bolsas de las paletas y disminuyen la degradación de los materiales más friables.
  • Barras de desgaste desmontables: Fabricadas con materiales como el latón y otras aleaciones metálicas, el politetrafluoroetileno (también conocido como teflón) y cauchos sintéticos como el neopreno, las barras de desgaste desmontables facilitan y agilizan la sustitución de partes de los rotores de los alimentadores rotativos por esclusa.
  • Rotores de bolsas poco profundas: Utilizados para manipular productos más viscosos que tienden a empaquetarse en el fondo de las bolsas estrechas, estos rotores reducen la capacidad de modo que cuando las rotaciones por minuto (RPM) son más altas sigue habiendo un flujo preciso y continuo que alimenta el sistema.
  • Arado en V: Utilizados para prolongar la vida útil de la carcasa y el rotor, estos implementos ayudan a evitar atascos y suelen emplearse en aplicaciones con pellets o madera.  

Tipos de esclusas rotativas para diversas aplicaciones

Existen dos categorías principales de esclusas rotativas: los modelos de soplado y los modelos más comunes de goteo, ambos con sus pros y sus contras. Los primeros se suelen utilizar para materiales como cacao en polvo, harina y leche en polvo, ya que son más pegajosos y cohesivos. En cambio, el segundo se utiliza para materiales como alúmina, granos de café, cereales, fertilizantes granulados, polvos, arroz y azúcar, que fluyen con más facilidad. Además, estas dos categorías pueden dividirse en varios tipos de esclusas rotativas, que difieren en cuanto a accesibilidad para el mantenimiento, complejidad de construcción, coste, capacidad de alimentación, simplicidad operativa y sensibilidad a la velocidad de alimentación.

Esclusas rotativas de soplado

Con una válvula de esclusa rotativa de soplado, los alimentadores se utilizan para transportar neumáticamente una amplia gama de materiales, incluidos los destinados a las industrias química, de molienda de harina, de procesamiento de alimentos, farmacéutica y de plásticos. Con un perfil bajo y gran capacidad, estos alimentadores de válvula rotativa normalmente vienen con juntas de eje reemplazables, rodamientos exteriores y rotores abiertos de 8 ó 10 álabes.

Alimentadores rotativos de esclusa de caída

Para aplicaciones más robustas, se utilizan alimentadores rotativos de esclusa de caída. Estos requieren un estilo de cojinete exterior que funciona mejor para productos abrasivos y aplicaciones en las que los contaminantes son un problema. Para este tipo de válvula esclusa rotativa, los alimentadores con cojinetes exteriores están diseñados para soportar sistemas que utilizan transporte neumático de alta presión, al tiempo que permiten un sellado más eficaz cuando se exponen a temperaturas más elevadas. Estos dispositivos son útiles en aplicaciones en las que el desgaste requiere algo más que una simple válvula colectora de polvo.

Esclusas rotativas con ángulo de reposo

Capaz de trabajar en armonía con el material a medida que se introduce de forma natural en el sistema, una válvula rotativa de ángulo de reposo funciona a velocidades variables, utilizando una compuerta articulable y un elemento giratorio para controlar el volumen de flujo. Su funcionamiento se basa en el ángulo de reposo fundamental del material a granel. El posicionamiento y la velocidad de rotación de la compuerta articulable alimentan el material de forma constante a través de la válvula de esclusa rotativa, alimentando el material suavemente sin limitar el flujo de material. Al tiempo que mantiene un flujo constante de material, también reduce la generación de polvo, la degradación del producto y la sobrecarga.

Esclusas rotativas de fácil limpieza

Un diseño que pueda desmontarse y volverse a montar rápidamente permite a las instalaciones de producción reducir al mínimo el tiempo de inactividad de una válvula esclusa rotativa. Los alimentadores que permiten esto pueden limpiarse, inspeccionarse, mantenerse y desinfectarse más fácilmente, a menudo sin necesidad de herramientas. Estos tipos de alimentadores de esclusa rotativa se utilizan para aplicaciones en las que las paradas prolongadas son prohibitivamente costosas y la contaminación cruzada puede dar lugar a problemas importantes. Los modelos de fácil limpieza se utilizan en panaderías industriales y para sistemas de mezcla por lotes en los que se procesan resinas de varios colores que requieren una limpieza regular durante los cambios. Entre las industrias que utilizan este tipo de alimentadores de esclusa rotativa se incluyen los sectores químico, lácteo, de procesamiento de alimentos, de pinturas, farmacéutico, de plásticos y de recubrimiento en polvo.

Esclusas rotativas de guillotina

Estos alimentadores rotativos de esclusa están diseñados para aislar material en aplicaciones con sólidos en suspensión y como simples alimentadores de encendido y apagado. Utilizadas para cortar material sobredimensionado que podría causar un bloqueo que impidiera el movimiento del rotor, las válvulas rotativas de guillotina se emplean en aplicaciones con medios abrasivos, corrosivos y viscosos. Esto incluiría la manipulación de lodos.

Esclusas rotativas de Prater 

Prater Industries fabrica varios modelos distintos de esclusas rotativas que pueden satisfacer una gran variedad de condiciones y aplicaciones exigentes. Fabricamos nuestras válvulas rotativas para optimizar la producción de nuestros clientes, haciéndolas extremadamente fiables y robustas para que requieran el menor mantenimiento posible. A esto se añade la predilección de Prater por personalizar nuestros productos, ya de por sí vanguardistas, en nuestro laboratorio de pruebas para satisfacer mejor las necesidades de nuestros clientes, y casi no hay solución de procesamiento de material a granel para la que nuestros alimentadores rotativos de esclusa no puedan ser eficaces. 

Las esclusas/alimentadores rotativos de Prater incluyen:

  • Resistente a la abrasión válvula de esclusa rotativa: Alimentadores/esclusas fabricados para manipular materiales altamente abrasivos y corrosivos, este diseño incluye una carcasa de hierro revestida de cerámica para proporcionar un mejor rendimiento.
  • Válvula esclusa rotativa Prater Blow-thru: Alimentadores/esclusas fabricados específicamente para alimentar sistemas de transporte neumático para aplicaciones en las que el producto que fluye libremente corre el riesgo de bloquear las cavidades de las paletas del rotor.
  • Prater Dust Collector Serie de válvulas de esclusa rotativas: Alimentadores/esclusas que ofrecen una opción económica cuando se utilizan generalmente para alimentar ciclones, colectores de polvo o tolvas, este diseño ofrece características estándar que normalmente sólo se encuentran en los alimentadores de esclusas rotativas de alta resistencia.
  • Válvula de esclusa rotativa de alta resistencia serie PAV: Alimentadores / esclusas utilizados principalmente para transferir polvos secos de flujo libre contra la presión, estos alimentadores esclusa rotativa se utilizan para alimentar a los sistemas de transporte neumático.
  • Válvula esclusa rotativa QTA (sobre raíles): Alimentadores/esclusas con el rotor sobre raíles para permitir un desmontaje y montaje rápidos, los raíles de esta unidad ofrecen una capacidad considerablemente mayor que las máquinas similares de la competencia, al tiempo que protegen el rotor de daños debidos a caídas.  
  • Válvula esclusa rotativa QTA: Los alimentadores/esclusas diseñados para un rápido desmontaje y montaje sin necesidad de herramientas son útiles para aplicaciones en las que es necesaria una limpieza frecuente o en las que el tiempo de inactividad merma considerablemente los beneficios.

Independientemente del sectorlos ingenieros de Prater pueden ayudarle a elegir la válvula rotativa que mejor se adapte a las necesidades de su sistema de procesamiento, ya sea para su uso como esclusa, alimentador o ambos. Para obtener más información sobre nuestras esclusas rotativas y otros equipos de manipulación de materiales, póngase en contacto con los expertos de Prater hoy mismo.