Antecedentes
1440 Foods estaba expandiendo su operación en Jeffersonville, Indiana, y necesitaba un sistema de colección de polvo que pudiera acompañar el crecimiento de su producción de alimentos. La expansión incluía nuevo equipo de mezclado, modernización en el área de cocina y nuevos puntos de captación donde se descargaban, mezclaban, transportaban, tamizaban y empacaban ingredientes en polvo. Una firma de ingeniería externa, Haskell, nos integró inicialmente al proyecto para desarrollar una propuesta presupuestaria y un concepto de sistema. A partir de ahí, el proyecto evolucionó hasta convertirse en un esfuerzo completo de diseño e instalación.
El proceso de la planta tenía dos áreas principales de manejo de polvos. La primera era la zona de mezclado y empaque de polvos. Esa parte de la operación incluía tres estaciones de descarga de supersacos en el cuarto de mezclado, una estación de descarga manual para sacos de 50 libras, un filter receiver al vacío, transportadores helicoidales inclinados, un mezclador, una tolva para polvo ya mezclado, un tamiz, una tolva de entrada para transportador helicoidal y una llenadora de polvo. Polvos como ingrediente 1, ingrediente 2, ingrediente 3 e ingrediente 4 (los detalles se omitieron para no compartir información confidencial) se descargaban, se transportaban al mezclador, se mezclaban, se tamizaban y después se enviaban al equipo de llenado. La segunda área era la cocina de barras, donde los operadores pesaban manualmente ingredientes en polvo, los llevaban a los mezcladores de la cocina y los vaciaban en tanques con líquidos para formar la masa utilizada en la producción de barras nutricionales.
Lo que hizo este proyecto especialmente interesante fue que no se trataba de una aplicación típica. Los polvos formaban parte de un proceso alimentario, lo que significaba que los materiales sanitarios y de grado alimenticio eran importantes, pero además el polvo era combustible. Así que el diseño tenía que resolver dos problemas al mismo tiempo: capturar el polvo de manera efectiva en los puntos donde lo generaban los operadores y hacerlo de una forma que esté atento a los riesgos de polvo combustible identificados en el análisis de riesgo de polvo de la planta.
Alcance del trabajo
Nuestra participación comenzó con información preliminar y planeación a nivel de concepto. Recibimos planos CAD básicos en 2D, ubicaciones de los puntos de captación e información general sobre el equipo que se iba a agregar. A partir de ahí, tomamos la parte de colección de polvo y desarrollamos un sistema práctico basado en cómo iba a operar realmente el proceso.
Eso incluyó diseñar las campanas de captación para las áreas de mezclado, dimensionar los ductos, seleccionar y dimensionar el colector de polvo y el ventilador, y desarrollar el diseño con base en la geometría real del equipo. Uno de los mayores retos desde el inicio fue que parte del equipo de mezclado tenía puntos de acceso complicados y ángulos poco comunes. El producto se vaciaba manualmente y el polvo salía visiblemente al ambiente durante la carga. Las campanas comerciales estándar no iban a resolver eso. Diseñamos campanas personalizadas que se adaptaran a la forma en que realmente se usaban los mezcladores, sin impedir el acceso que necesitaban los operadores.
Como el proyecto se desarrollaba en un ambiente de producción de alimentos, también tuvimos que considerar que los materiales sean sanitarios. Eso significó ductos de acero inoxidable, campanas de acero inoxidable y decisiones de diseño apropiadas para la industria alimentaria en todo el sistema.
Consejos sobre polvo combustible
Este proyecto requería más que un control de polvo convencional porque el polvo manejado era combustible. El Análisis de Riesgo de Polvo (DHA) de la planta identificó que el proceso de mezclado y empaque de polvos, junto con las cocinas de barras, tenía múltiples áreas donde el polvo combustible podía estar presente, dispersarse en el aire y potencialmente encenderse. Eso incluía las estaciones de descarga de supersacos, la estación de descarga manual, el filter receiver al vacío, el mezclador, la tolva de polvo, el tamiz, la llenadora y partes del proceso en la cocina de barras donde los polvos se vaciaban en los tanques de mezclado.
Las pruebas de polvo que respaldaron el DHA mostraban claramente por qué esto era importante. Varios de los ingredientes manejados en la planta presentaron valores medibles de explosividad. El producto terminado del ingrediente 1 mostró un Pmax de 7.5 bar y un Kst de 93 bar-m/s. El ingrediente 2 mostró 7.3 bar y 87 bar-m/s. El ingrediente 3 mostró 7.5 bar y 106 bar-m/s. El ingrediente 4 fue aún más alto, con 8.8 bar y 145 bar-m/s. Estos son valores de polvo combustible y ubican a los materiales dentro del rango St-1, lo que significa que son capaces de producir una deflagración de polvo y deben tratarse como tal.
El DHA también identificó preocupaciones específicas del proceso que son comunes en el manejo de polvos, pero que en plantas de alimentos a veces se subestiman: polvo fugitivo alrededor de los puntos de llenado y descarga, posible ingreso de metal extraño en las estaciones de descarga manual, necesidad de sellado perfecto y conexión a tierra, importancia de la limpieza y necesidad de evitar que una fuente de ignición convierta un sistema de manejo de polvos en una oportunidad de incendio o explosión.
Para atender esto, incluimos equipo de protección contra polvo combustible como parte del diseño del sistema. El paquete final incluyó paneles de venteo de explosión en el colector, una válvula rotativa clasificada para explosióny una válvula de aislamiento contra explosión Vigiflap.Igual de importante, el diseño general respondió a las necesidades más amplias señaladas en el DHA, incluyendo mejor captación en la fuente, manejo más seguro del polvo suspendido y selección de equipo adecuada para un ambiente con polvo combustible.
Estos fueron algunos de los valores incluidos en la prueba de explosividad de polvo utilizada en el DHA de 1440 Foods. Los valores de Pmax y Kst se usan para caracterizar las propiedades explosivas de una deflagración del polvo en cuestión. Pmax es la presión máxima desarrollada a partir de una nube de polvo encendida. Kst es la velocidad de aumento de presión durante una deflagración, normalizada al volumen del recipiente de prueba. La MIE es la cantidad de energía requerida para encender una nube de polvo. Esto sirve para determinar qué fuentes potenciales de ignición generan suficiente energía para encender el material. La MEC es la concentración mínima requerida para que ocurra una deflagración.
Solución
La solución final fue un sistema de colección de polvo de cartuchos construido alrededor de un colector ACT con ventilador montado en la parte superior. Como la aplicación requería un ventilador un poco más grande de lo habitual, el colector se reforzó para poder soportarlo. Para los ductos, diseñamos campanas personalizadas para adaptarse a los mezcladores y a los puntos de carga donde los operadores vaciaban producto y generaban polvo visible en el aire. También dimensionamos los ductos para que respondieran a las necesidades de esas campanas y para que el sistema funcionara como estaba previsto.
Especificaciones del equipo
Área total de filtración: 4,572 pies cuadrados
Total de válvulas: 9
Total de cartuchos: 18 de 13.8” x 26” de largo
Peso total de la unidad: aproximadamente 2,950 lb
Construcción: acero calibre 10 y 7
Aire comprimido: a 90-95 PSIG: 2.0 SCF por impulso (12 SCFM a 6 pulsos/min)
Para la parte alimentaria de la aplicación, suministramos ductos de acero inoxidable y campanas personalizadas en acero inoxidable, de modo que el sistema cumpliera con las expectativas de higiene de la planta.
En cuanto a seguridad, incorporamos el equipo de protección contra polvo combustible necesario para este tipo de proceso de manejo de polvos. El resultado fue un sistema que capturaba el polvo donde se estaba escapando, lo transportaba de manera segura y lo manejaba de una forma adecuada tanto para el ambiente de producción como para el perfil de riesgo de los materiales.
Algo que ayudó mucho a orientar correctamente el proyecto fue que el DHA dio una imagen más clara de cuáles eran los puntos del proceso con mayor riesgo. En el área de mezclado de polvos, los puntos críticos eran la descarga de supersacos, la descarga manual, el mezclado, el tamizado y el llenado. En las cocinas de barras, el problema principal era la nube temporal de polvo que se generaba cuando los ingredientes en polvo se vaciaban en los tanques de mezclado. Eso nos dio una guía clara sobre dónde la captación local y un sistema de colección bien diseñado eran más importantes.
Desafíos durante la instalación
Como sucede en muchos buenos proyectos industriales, este también fue cambiando conforme avanzó. El trabajo conceptual inicial tomó tiempo porque la propia expansión todavía estaba en definición. Pasó aproximadamente un año entre la etapa presupuestaria inicial y la terminación final, con varias revisiones de diseño en el camino. En cierto punto, el trabajo de ingeniería original de Haskell pasó directamente a 1440 Foods, y a partir de ahí trabajamos con el cliente para actualizar la cotización, revisar el diseño y adaptar el sistema conforme el proyecto se iba definiendo mejor.
Una vez liberada la orden de compra, el calendario avanzó mucho más rápido. El equipo se entregó en aproximadamente ocho semanas, y después nuestro equipo se trasladó a Jeffersonville para realizar la instalación. El trabajo en campo tomó un par de semanas, pero no fue una instalación sencilla de colocar y listo. Algunas ubicaciones del equipo cambiaron al final del proceso, y parte de la configuración final de las máquinas resultó distinta de lo que se había asumido al principio. Eso significó que tuvimos que mantener flexibilidad en el arreglo de los ductos y hacer ajustes en campo a algunos de los diseños de campanas personalizadas.
En este caso, pudimos adaptarnos sin perder de vista la lógica general del diseño. La clave fue entender lo que el sistema realmente necesitaba hacer una vez que el equipo quedó instalado en su posición final.
Resultados y conclusión
El proyecto se completó hacia finales de 2025, y el sistema quedó operativo una vez terminada la instalación. 1440 Foods obtuvo al final del proyecto un sistema de colección de polvo que respondía a las necesidades reales del proceso:
- • Captación personalizada en los puntos donde los polvos se vaciaban en los mezcladores
- • Ductos y flujo de aire correctamente dimensionados
- • Construcción en acero inoxidable grado alimenticio donde era necesario
- • Protección contra polvo combustible acorde con el nivel de riesgo de los materiales manejados
Lo que hace que este proyecto sea un buen caso de estudio es que se trató de una expansión en manufactura de alimentos con desafios reales de proceso que había que resolver: polvos de proteína, mezcladores en la cocina de barras, descarga manual de sacos, geometrías complicadas para las campanas y un DHA que dejaba claro que el riesgo por polvo era real.
De nuestra parte, eso significó ayudar a definir el sistema desde una etapa temprana, diseñarlo en función de la maquinaria real y del flujo del proceso, incorporar equipos de protección contra explosiones y mantenernos flexibles durante la instalación cuando surgieron cambios de última hora.
