La separación del material es un problema inherente en la mayoría de las tecnologías de almacenamiento. A medida que aumenta la demanda de productos de mayor calidad, el problema del aislamiento de stock se vuelve más agudo.
Como todos sabemos, los transportadores de pila radial telescópica son la solución más eficiente para la separación de la pila. Pueden crear inventario en capas, cada capa está compuesta por una serie de materiales. Para crear un inventario de esta manera, el transportador debe funcionar casi continuamente. Si bien el movimiento de los transportadores telescópicos debe controlarse manualmente, la automatización es, con mucho, el método de control más eficiente.
Los transportadores retráctiles automáticos se pueden programar para crear un inventario personalizado en una variedad de tamaños, formas y configuraciones. Esta flexibilidad prácticamente ilimitada puede mejorar la eficiencia operativa general y ofrecer productos de mayor calidad.
Los contratistas gastan millones de dólares cada año produciendo productos agregados para una amplia variedad de aplicaciones. Las aplicaciones más populares incluyen materiales base, asfalto y concreto.
El proceso de crear productos para estas aplicaciones es complejo y costoso. Las especificaciones y tolerancias más estrictas significan que la importancia de la calidad del producto se está volviendo cada vez más importante.
En última instancia, el material se elimina de la reserva y se transporta a una ubicación donde se incorporará a subgrado, asfalto o concreto.
El equipo requerido para desnudarse, volar, aplastar y detectar es muy costoso. Sin embargo, el equipo avanzado puede producir constantemente agregado de acuerdo con la especificación. El inventario puede parecer una parte trivial de la fabricación integrada, pero si se realiza incorrectamente, puede dar como resultado un producto que cumple perfectamente con las especificaciones que no cumplen con las especificaciones. Esto significa que el uso de los métodos de almacenamiento incorrectos puede resultar en perder parte del costo de crear un producto de calidad.
Aunque colocar un producto en el inventario puede comprometer su calidad, el inventario es una parte importante del proceso de producción general. Es un método de almacenamiento que garantiza la disponibilidad del material. La tasa de producción a menudo es diferente de la tasa de producto necesaria para una aplicación determinada, y el inventario ayuda a compensar la diferencia.
El inventario también brinda a los contratistas suficiente espacio de almacenamiento para responder de manera efectiva a la demanda fluctuante del mercado. Debido a los beneficios que proporciona el almacenamiento, siempre será una parte importante del proceso de fabricación general. Por lo tanto, los fabricantes deben mejorar continuamente sus tecnologías de almacenamiento para reducir los riesgos asociados con el almacenamiento.
El tema principal de este artículo es el aislamiento. La segregación se define como "separación del material según el tamaño de partícula". Diferentes aplicaciones de agregados requieren calificaciones de materiales muy específicos y uniformes. La segregación conduce a diferencias excesivas en las variedades de productos.
La separación puede ocurrir prácticamente en cualquier lugar del proceso de fabricación agregado después de que el producto haya sido aplastado, seleccionado y mezclado a la gradación adecuada.
El primer lugar donde puede ocurrir la segregación es en el inventario (ver Figura 1). Una vez que el material se coloque en el inventario, eventualmente se reciclará y se entregará a la ubicación donde se usará.
El segundo lugar donde puede ocurrir la separación es durante el procesamiento y el transporte. Una vez en el sitio de una planta de asfalto o concreto, el agregado se coloca en tolvas y/o contenedores de almacenamiento de los cuales se toma y utiliza el producto.
La separación también ocurre al llenar y vaciar silos y silos. La segregación también puede ocurrir durante la aplicación de la mezcla final a una carretera u otra superficie después de que el agregado se haya mezclado en la mezcla de asfalto o concreto.
El agregado homogéneo es esencial para la producción de asfalto o concreto de alta calidad. Las fluctuaciones en la gradación del agregado desmontable hacen que sea prácticamente imposible obtener un asfalto o concreto aceptable.
Las partículas más pequeñas de un peso dado tienen una superficie total más grande que las partículas más grandes del mismo peso. Esto crea problemas al combinar agregados en mezclas de asfalto o concreto. Si el porcentaje de multas en el agregado es demasiado alto, habrá una falta de mortero o betún y la mezcla será demasiado gruesa. Si el porcentaje de partículas gruesas en el agregado es demasiado alto, habrá un exceso de mortero o betún, y la consistencia de la mezcla será excesivamente delgada. Las carreteras construidas a partir de agregados separados tienen poca integridad estructural y eventualmente tendrán una menor esperanza de vida que las carreteras construidas a partir de productos separados adecuadamente.
Muchos factores conducen a la segregación en las acciones. Dado que la mayoría del inventario se crea utilizando cintas transportadoras, es importante comprender el impacto inherente de las cintas transportadoras en la clasificación de materiales.
A medida que la correa se mueve el material sobre la cinta transportadora, la correa rebota ligeramente a medida que rueda sobre la polea inactiva. Esto se debe a la ligera holgura en la correa entre cada polea inactiva. Este movimiento hace que las partículas más pequeñas se asienten en el fondo de la sección transversal del material. La superposición de los granos gruesos los mantiene en la parte superior.
Tan pronto como el material alcanza la rueda de descarga de la cinta transportadora, ya está parcialmente separado del material más grande en la parte superior y el material más pequeño en la parte inferior. Cuando el material comienza a moverse a lo largo de la curva de la rueda de descarga, las partículas superiores (exteriores) se mueven a una velocidad más alta que las partículas inferiores (interiores). Esta diferencia de velocidad hace que las partículas más grandes se alejen del transportador antes de caer sobre la pila, mientras que las partículas más pequeñas caen al lado del transportador.
Además, es más probable que las partículas pequeñas se adhieran a la cinta transportadora y no se descargan hasta que la cinta transportadora continúe terminando en la rueda de descarga. Esto da como resultado partículas más finas que retroceden hacia la parte delantera de la pila.
Cuando el material cae sobre una pila, las partículas más grandes tienen más impulso hacia adelante que las partículas más pequeñas. Esto hace que el material grueso continúe bajando más fácilmente que el material fino. Cualquier material, grande o pequeño, que corre por los lados de una pila se llama derrame.
Los derrames son una de las principales causas de separación de existencias y deben evitarse siempre que sea posible. A medida que el derrame comienza a rodar hacia la pendiente del botín, las partículas más grandes tienden a rodar por toda la pendiente, mientras que el material más fino tiende a asentarse a los lados del botín. En consecuencia, a medida que el derrame progresa por los lados de la pila, quedan cada vez menos partículas finas en el material ondulante.
Cuando el material alcanza el borde inferior o el dedo del pie de la pila, se compone principalmente de partículas más grandes. Los derrames causan una segregación significativa, que es visible en la sección de acciones. El dedo exterior de la pila consiste en un material más grueso, mientras que la pila interna y superior consiste en un material más fino.
La forma de las partículas también contribuye a los efectos secundarios. Las partículas que son lisas o redondas tienen más probabilidades de enrollar la pendiente de la pila que las partículas finas, que generalmente tienen forma cuadrada. Exceder los límites también puede provocar daños al material. Cuando las partículas bajan por un lado de la pila, se frotan entre sí. Este desgaste hará que algunas de las partículas se descompongan a tamaños más pequeños.
El viento es otra razón para el aislamiento. Después de que el material deja la cinta transportadora y comienza a caer en la pila, el viento afecta la trayectoria del movimiento de partículas de diferentes tamaños. El viento tiene una gran influencia en los materiales delicados. Esto se debe a que la relación entre la superficie y la masa de partículas más pequeñas es mayor que la de las partículas más grandes.
La probabilidad de divisiones en el inventario puede variar según el tipo de material en el almacén. El factor más importante en relación con la segregación es el grado de cambio de tamaño de partícula en el material. Los materiales con mayor variación del tamaño de partícula tendrán un mayor grado de segregación durante el almacenamiento. Una regla general es que si la relación entre el tamaño de partícula más grande al tamaño de partícula más pequeño excede las 2: 1, puede haber problemas con la segregación del paquete. Por otro lado, si la relación de tamaño de partícula es inferior a 2: 1, la segregación de volumen es mínima.
Por ejemplo, los materiales de subgrado que contienen partículas de hasta 200 malla pueden delaminar durante el almacenamiento. Sin embargo, al almacenar artículos como la piedra lavada, el aislamiento será trivial. Dado que la mayor parte de la arena está húmeda, a menudo es posible almacenar la arena sin separar problemas. La humedad hace que las partículas se unan, evitando la separación.
Cuando se almacena el producto, el aislamiento a veces es imposible de prevenir. El borde exterior de la pila terminada consiste principalmente en material grueso, mientras que el interior de la pila contiene una mayor concentración de material fino. Al tomar material desde el final de tales pilas, es necesario tomar cucharadas de diferentes lugares para mezclar el material. Si toma material solo desde la parte delantera o trasera de la pila, obtendrá todo el material grueso o todo el material fino.
También hay oportunidades para aislamiento adicional al cargar camiones. Es importante que el método utilizado no cause un desbordamiento. Cargue primero la parte delantera del camión, luego la parte trasera y finalmente el medio. Esto minimizará los efectos de la sobrecarga dentro del camión.
Los enfoques de manejo posterior a los inventarios son útiles, pero el objetivo debe ser prevenir o minimizar las cuarentenas durante la creación de inventario. Las formas útiles de prevenir el aislamiento incluyen:
Cuando se apila en un camión, debe apilarse perfectamente en pilas separadas para minimizar el derrame. El material debe apilarse mediante un cargador, elevando a la altura completa del cubo y el vertido, lo que mezclará el material. Si un cargador debe moverse y romper material, no intente construir pilas grandes.
El inventario de construcción en capas puede minimizar la segregación. Este tipo de almacén se puede construir con una excavadora. Si el material se entrega al patio, la excavadora debe empujar el material hacia la capa inclinada. Si la pila está construida con una cinta transportadora, la excavadora debe empujar el material en una capa horizontal. En cualquier caso, se debe tener cuidado para no empujar el material sobre el borde de la pila. Esto puede conducir al desbordamiento, que es una de las principales razones para la separación.
El apilamiento con excavadoras tiene una serie de desventajas. Dos riesgos significativos son la degradación del producto y la contaminación. El equipo pesado que trabaja continuamente en el producto compactará y aplastará el material. Al usar este método, los fabricantes deben tener cuidado de no delgradar en exceso el producto en un intento de aliviar los problemas de separación. El trabajo adicional y el equipo requerido a menudo hacen que este método sea prohibitivamente costoso, y los productores tienen que recurrir a la separación durante el procesamiento.
Los transportadores de apilamiento radial ayudan a minimizar el impacto de la separación. A medida que se acumula el inventario, el transportador se mueve radialmente hacia la izquierda y la derecha. A medida que el transportador se mueve radialmente, los extremos de las pilas, generalmente de material grueso, se cubrirán con material fino. Los dedos delanteros y traseros seguirán siendo difíciles, pero la pila será más mezclada que la pila de los conos.
Existe una relación directa entre la altura y la caída libre del material y el grado de segregación que ocurre. A medida que aumenta la altura y la trayectoria del material que cae se expande, hay una creciente separación de material fino y grueso. Por lo tanto, los transportadores de altura variable son otra forma de reducir la segregación. En la etapa inicial, el transportador debe estar en la posición más baja. La distancia a la polea de la cabeza siempre debe ser lo más corta posible.
La caída libre de una cinta transportadora en una pila es otra razón para la separación. Las escaleras de piedra minimizan la segregación eliminando el material de caída libre. Una escalera de piedra es una estructura que permite que el material fluya por los escalones sobre las pilas. Es efectivo pero tiene una aplicación limitada.
La separación causada por el viento se puede minimizar mediante el uso de tobogadas telescópicas. Las tallas telescópicas en las espadas de descarga del transportador, que se extiende desde la polea hasta la pila, protegen contra el viento y limita su impacto. Si se diseña adecuadamente, también puede limitar la caída libre del material.
Como se mencionó anteriormente, ya hay aislamiento en la cinta transportadora antes de alcanzar el punto de descarga. Además, cuando el material deja la cinta transportadora, se produce una segregación adicional. Se puede instalar una rueda de paleta en el punto de descarga para remezclar este material. Las ruedas giratorias tienen alas o paletas que atraviesan y mezclan el camino del material. Esto minimizará la segregación, pero la degradación del material puede no ser aceptable.
La separación puede implicar costos significativos. El inventario que no cumple con las especificaciones puede resultar en sanciones o rechazo de todo el inventario. Si el material no conformado se entrega al sitio de trabajo, las multas pueden exceder los $ 0.75 por tonelada. Los costos de mano de obra y equipos para rehabilitar pilas de baja calidad a menudo son prohibitivos. El costo por hora de construir un almacén con una excavadora y un operador es mayor que el costo de un transportador telescópico automático, y el material puede descomponerse o contaminarse para mantener la clasificación adecuada. Esto reduce el valor del producto. Además, cuando el equipo como una excavadora se usa para tareas de no producción, existe un costo de oportunidad asociado con el uso del equipo cuando se capitalizó para las tareas de producción.
Se puede adoptar otro enfoque para minimizar el impacto del aislamiento al crear inventario en aplicaciones donde el aislamiento puede ser un problema. Esto incluye apilar en capas, donde cada capa está compuesta por una serie de pilas.
En la sección de la pila, cada pila se muestra como una pila en miniatura. La división aún ocurre en cada montón individual debido a los mismos efectos discutidos anteriormente. Sin embargo, el patrón de aislamiento se repite con mayor frecuencia en toda la sección transversal de la pila. Se dice que tales pilas tienen una mayor "resolución dividida" porque el patrón de gradiente discreto se repite más a menudo a intervalos más pequeños.
Al procesar pilas con un cargador frontal, no hay necesidad de mezclar materiales, ya que una cucharada incluye varias pilas. Cuando se restaura la pila, las capas individuales son claramente visibles (ver Figura 2).
Las pilas se pueden crear utilizando varios métodos de almacenamiento. Una forma es usar un sistema de transporte de puente y descarga, aunque esta opción solo es adecuada para aplicaciones estacionarias. Una desventaja significativa de los sistemas transportadores estacionarios es que su altura generalmente es fija, lo que puede conducir a la separación del viento como se describió anteriormente.
Otro método es usar un transportador telescópico. Los transportadores telescópicos proporcionan la forma más eficiente de formar pilas y a menudo se prefieren sobre los sistemas estacionarios, ya que pueden moverse cuando sea necesario, y muchos están diseñados para ser llevados a la carretera.
Los transportadores telescópicos consisten en transportadores (transportadores de protección) instalados dentro de los transportadores externos de la misma longitud. El transportador de punta puede moverse linealmente a lo largo del transportador externo para cambiar la posición de la polea de descarga. La altura de la rueda de descarga y la posición radial del transportador son variables.
El cambio triaxial de la rueda de descarga es esencial para crear pilas en capas que superen la segregación. Los sistemas de cabrestante de cuerda generalmente se usan para extender y retraer transportadores de alimentación. El movimiento radial del transportador puede llevarse a cabo mediante una cadena y un sistema de horquillas o mediante un disco planetario impulsado hidráulicamente. La altura del transportador generalmente se cambia extendiendo los cilindros telescópicos del tren de rodaje. Todos estos movimientos deben controlarse para crear automáticamente pilas de multicapa.
Los transportadores telescópicos tienen un mecanismo para crear pilas multicapa. Minimizar la profundidad de cada capa ayudará a limitar la separación. Esto requiere que el transportador se mueva a medida que se acumula el inventario. La necesidad de un movimiento constante hace que sea necesario automatizar los transportadores telescópicos. Existen varios métodos de automatización diferentes, algunos de los cuales son más baratos pero tienen limitaciones significativas, mientras que otros son totalmente programables y ofrecen más flexibilidad en la creación de inventario.
Cuando el transportador comienza a acumular material, se mueve radialmente mientras transporta el material. El transportador se mueve hasta que un interruptor de límite montado en el eje del transportador se active a lo largo de su ruta radial. El gatillo se coloca dependiendo de la longitud del arco que el operador quiere que la cinta transportadora se mueva. En este momento, el transportador se extenderá a una distancia predeterminada y comenzará a moverse en la otra dirección. Este proceso continúa hasta que el transportador de stringer se extiende a su extensión máxima y se completa la primera capa.
Cuando se construye el segundo nivel, la punta comienza a retraerse de su extensión máxima, moverse radialmente y retraerse al límite arqueado. Construya capas hasta que la pila active el interruptor de inclinación en la rueda de soporte.
El transportador subirá la distancia establecida y comenzará el segundo ascensor. Cada levantador puede consistir en varias capas, dependiendo de la velocidad del material. El segundo elevador es similar al primero, y así hasta que se construye toda la pila. Una gran parte del montón resultante se desaconse, pero hay desbordamientos en los bordes de cada montón. Esto se debe a que las cintas transportadoras no pueden ajustar automáticamente la posición de los interruptores de límite o los objetos utilizados para accionarlos. El interruptor de límite de retracción debe ajustarse para que el sobrecargación no entierre el eje del transportador.