Cos’è il trasporto pneumatico

Il trasporto pneumatico è il processo che prevede l’utilizzo di gas, soprattutto aria compressa, per spostare materiali sfusi attraverso tubazioni da un punto all’altro. La forza motrice per il trasferimento viene dalla combinazione tra la differenza di pressione e il flusso di gas all’interno dei tubi. Il gas è in genere aria oppure, a seconda delle esigenze, un gas diverso, come per esempio l’azoto. 

Esistono sistemi di trasporto pneumatico diversi che utilizzano pressioni dell’aria differenti e la scelta di quello giusto dipende dal materiale da trasportare e dalla distanza da coprire. La scelta del sistema ideale offre vantaggi estremamente concreti alle aziende in termini di investimenti e costi operativi, nonché di emissioni di anidride carbonica.

Uno dei requisiti più importanti per qualsiasi sistema di trasporto pneumatico è un trasferimento regolare e delicato del prodotto, che riduce al minimo il consumo di gas di trasporto e i relativi costi, aumentando così la competitività. In questo modo, anche i prodotti difficili da processare, compresi i prodotti abrasivi, fragili o con granulometria inconsistente, possono essere trasportati con maggiore efficienza e sicurezza.

Come funziona il trasporto pneumatico

Il trasporto pneumatico funziona perché l’energia è fornita dal differenziale di pressione (misurato in chilogrammi per centimetro quadrato) e dal flusso di aria (misurato in metri cubi al secondo). La pressione dell’aria sulla linea viene determinata dal dispositivo che la gestisce e che genera la pressione o il vuoto.

La posizione di questo componente all’interno del sistema determina se viene generata l’una o l’altro: se è posizionato all’inizio della linea l’aria verrà spinta all’interno delle tubazioni e quindi si lavorerà in pressione. Se invece è posizionato alla fine della linea l’aria verrà estratta e quindi si lavorerà sotto vuoto.

Controllando adeguatamente la pressione, o il vuoto, e il flusso d’aria all’interno del sistema si potrà trasferire il materiale. Questi parametri variano principalmente in base alle caratteristiche di scorrevolezza, alla granulometria e al peso specifico del materiale, al profilo della linea di trasporto e alle prestazioni volute.

• Trasporto a pressione: anche conosciuto come trasporto positivo, è il processo in cui viene utilizzata aria compressa per “spingere” il materiale sfuso attraverso una tubazione, ad esempio il cemento viene fatto cadere in una tubazione da un silo. Quindi, dal punto a monte del processo di trasporto pneumatico viene spostato attraverso la lunghezza della tubazione o del tubo flessibile (e anche alcuni tipi di tubi curvi) mediante un compressore o una soffiante, fisso o mobile. Questo metodo è particolarmente utile per coprire lunghe distanze;
• Trasporto a vuoto: anche conosciuto come trasporto negativo, è il processo in cui viene utilizzata aria compressa per “aspirare” il materiale sfuso attraverso una tubazione. In questo caso il compressore o la soffiante si trovano a valle del processo. Uno dei vantaggi è l’assenza di contatto tra il materiale compresso e il materiale trasportato, senza contaminazione. Inoltre, il prodotto non è esposto al calore generato nel processo di compressione dell’aria, tuttavia la distanza che può essere coperta con questo metodo è limitata.

Le fasi del trasporto pneumatico

Esistono due modalità principali, comunemente chiamate fasi, in cui è possibile spostare materiali diversi attraverso tubazioni e tubi flessibili quando si utilizza il processo di trasporto pneumatico nelle industrie di processo: la fase diluita e la fase densa. Tra le due, è possibile inoltre individuare una terza fase di transizione, anche chiamata fase semi-densa. 

Trasporto pneumatico in fase diluita

Poiché la fase diluita consente lo spostamento del materiale ad alta velocità, rappresenta un ottimo modo per trasportarne una grande quantità in breve tempo. Tale fase è estremamente flessibile, facile da progettare, installare, espandere, modificare, utilizzare e smontare per la pulizia. È anche molto versatile e può gestire un’ampia gamma di materiali e caratteristiche di flusso. 

I sistemi di trasporto pneumatico in fase diluita, anche chiamata fase magra, sono la soluzione perfetta per molte polveri o materiali sfusi non sensibili e non abrasivi. Il processo può essere progettato come sistema a vuoto o in pressione. Tra gli ulteriori vantaggi:

• Soluzione economica e affidabile;
• Semplice configurazione del sistema;
• Poco spazio occupato dall’installazione;
• La portata può essere variata facilmente.

Trasporto pneumatico in fase diluita in pressione

È la tipologia più comune per spostare polveri e granuli. Molto usata per materiali non friabili, a bassa abrasività e con peso specifico non elevato, non è adatta per i prodotti miscelati. Esempi tipici sono farine, zuccheri, granuli di plastica, bicarbonato di sodio e ossido di zinco. È un sistema semplice, economico e ideale per spostare materiale da una singola fonte a più punti di arrivo.

Trasporto pneumatico in fase diluita in aspirazione

Nonostante questo tipo di trasporto in fase diluita sia meno efficiente, ha caratteristiche che lo rendono adatto a situazioni particolari. Ad esempio, quando non si ha molto spazio per l’installazione di altre tipologie di macchine come valvole rotanti o propulsori. È anche indicato per aspirare materiale da sorgenti multiple e dirigerlo verso una singola destinazione, oppure quando si vogliano percorrere distanze brevi a basse portate. Si rivela una scelta appropriata per movimentare materiali che tendono a compattarsi e comprimersi sotto pressione (come trucioli di legno e materiali fibrosi) e per sostanze tossiche che non devono assolutamente disperdersi nell’ambiente.

Trasporto pneumatico in fase densa

La fase densa è più complessa, più costosa e richiede più energia ma nel contempo riduce al minimo la corrosione da usura delle tubazioni e dei relativi componenti del sistema. Inoltre, protegge le merci sfuse delicate da danni durante il trasporto pneumatico e impedisce la separazione dei materiali miscelati, risultando ideale anche per il trasporto di materiali abrasivi.

I sistemi di trasporto pneumatico in fase densa vengono utilizzati quando preservare la qualità del prodotto è molto importante. Riducono al minimo i cambiamenti nella densità apparente e nella distribuzione delle dimensioni delle particelle e limitano anche gli effetti di smiscelazione. L’assenza di parti rotanti nei recipienti a pressione riduce i costi di manutenzione. Il vantaggioso rapporto tra prodotto trasportato per quantità di gas usato rende inoltre i sistemi efficienti dal punto di vista energetico. Tra gli ulteriori vantaggi:

• Manipolazione delicata di prodotti fragili;
• Minima usura di tubazioni e curve;
• Demiscelazione ridotta al minimo di prodotti miscelati;
• Nessun pericolo di contaminazione metallica;
• Sistema a tenuta di gas e polvere senza perdite d’aria;
• Lunghe distanze di trasporto, fino a 500 m o più, e portate fino a 150 m3/h;
• Controller con display per trasporto pneumatico pronto per l’uso. 

Trasporto pneumatico in fase densa in pressione

Il consumo energetico del sistema di trasporto pneumatico in fase densa in pressione è reso inferiore dall’utilizzo degli iniettori. Gli iniettori permettono anche di avviare il sistema in maniera più dolce, limitando l’usura dei componenti ed evitando la frammentazione dei materiali più friabili. Sostanze comunemente trasportate con la fase densa in pressione sono: sabbia di silice, ceneri, allumina, sorbitolo, destrosio, nocciole, caramelle e riso soffiato.

Trasporto pneumatico fase densa in aspirazione

Si tratta di un sistema di trasporto pneumatico che funziona in modo semplice, che minimizza l’attrito, con bassi consumi, poca manutenzione e un investimento iniziale contenuto. I materiali più adatti a essere movimentati con la fase densa in aspirazione sono quelli fragili e quelli abrasivi. Ad esempio zucchero, cibi per animali, pellet plastici, detersivi o granuli di carbonio. È spesso usato anche per le operazioni di svuotamento di polveri e granuli trasportate su camion e vagoni ferroviari.

Quali sono i vantaggi del trasporto pneumatico

I vantaggi e gli svantaggi del trasporto pneumatico si possono meglio comprendere se confrontati con quelli di un sistema tradizionale di trasporto meccanico, come ad esempio un nastro trasportatore. Un sistema di trasporto meccanico funziona lungo linee rette, con minimi cambiamenti di direzione che necessitano di un motore e di una guida. Questo tipo di scelta è anche caratterizzata da un gran numero di parti in movimento, che solitamente aumentano la necessità di manutenzione e la possibilità di rotture.

Un secondo vantaggio del trasporto pneumatico la quantità di spazio occupata. Un sistema di movimentazione meccanico occupa molta superficie calpestabile, che viene sottratta alla sede produttiva aziendale. Di contro, un trasportatore pneumatico utilizza una semplice tubazione di piccolo diametro. Lo spazio necessario è quindi molto inferiore rispetto al trasporto meccanico e ci sono anche pochissime parti mobili, con conseguente riduzione dei costi di manutenzione. Tra gli altri vantaggi del trasporto pneumatico:

• Maggiore sicurezza e ambiente più pulito grazie alle condutture chiuse;
• Nessuna contaminazione con conseguente miglioramento della qualità complessiva del prodotto;
• Sistemi di filtrazione con pulizia automatici o manuali;
• Perfetta chiusura del ciclo del prodotto, dalla produzione alla spedizione;
• Riduzione del lavoro manuale;
• Controllo in tempo reale dell’impianto;
• Maggiore flessibilità di produzione;
• Ritorno dell’investimento in tempi contenuti;
• Regolazione da remoto dei cicli di lavoro;
• Possibilità di variare il percorso con semplici valvole di deviazione;
• Facile aspirazione del materiale da cumuli anche di difficile accesso;
• Risparmio in termini di acquisto dei materiali e manutenzione.  

Come scegliere il tipo di trasporto pneumatico più adatto alle proprie esigenze?

La selezione del trasporto pneumatico più adatto alle proprie esigenze di produzione dipende da diversi fattori, come per esempio:

• Caratteristiche dei materiali, quali dimensioni, distribuzione e forma delle particelle, durezza, igroscopicità e scorrevolezza, contenuto di umidità, concentrazione e densità apparente;
• Fattori ambientali, come temperatura e umidità;
• Caratteristiche delle apparecchiature collegate, come distanza e portata, altezza e angoli del sistema.

Le dimensioni ottimali del trasportatore, della pompa, dei tubi e degli altri accessori sono determinate dalla portata, dall’altezza e dal numero degli angoli delle tubazioni. Tutti questi parametri devono essere presi in considerazione quando si pianifica il modo ottimale di trasporto, quindi è estremamente importante scegliere il giusto fornitore con un consolidato know-how.

Le applicazioni industriali del trasporto pneumatico 

Il trasporto pneumatico è un sistema ampiamente utilizzato in ambito industriale, alimentare, agro-alimentare, nutraceutico, farmaceutico, chimico e navale. Questi impianti consentono di trasferire, attraverso condutture chiuse ed ermetiche i materiali, da un punto iniziale ad un altro, eliminando il rischio di contaminazione e risultando ideali per prodotti delicati, abrasivi, miscelati e ad alta temperatura. I materiali trasportati sono principalmente di due tipologie, polveri e granuli, quindi si parla in genere di:

• Trasporto pneumatico polveri, ideale per applicazioni farmaceutiche, alimentari e metalliche;
• Trasporto pneumatico granuli.

Il gas comunemente utilizzato è l’aria ma in settori industriali quali chimico e farmaceutico è spesso richiesto l’azoto che, essendo inerte, è la scelta ideale per materiali potenzialmente esplosivi, nel rispetto delle normative applicate alle zone ATEX (zone a rischio di esplosione).

I trasportatori pneumatici trovano applicazione in diverse tipologie di industrie e il loro utilizzo può incrementare fino al 30% la produttività e l’efficienza delle macchine automatiche su cui vengono installati.