La separación de materiales es un problema inherente a la mayoría de las tecnologías de almacenamiento.A medida que aumenta la demanda de productos de mayor calidad, el problema del aislamiento de existencias se agudiza.
Como todos sabemos, los transportadores telescópicos radiales de pilas son la solución más eficiente para la separación de pilas.Pueden crear inventario en capas, cada capa se compone de una serie de materiales.Para crear 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 en la producción de productos agregados para una amplia variedad de aplicaciones.Las aplicaciones más populares incluyen materiales base, asfalto y hormigón.
El proceso de creación de productos para estas aplicaciones es complejo y costoso.Las especificaciones y tolerancias más estrictas significan que la importancia de la calidad del producto es cada vez más importante.
Finalmente, el material se retira de la pila y se transporta a un lugar donde se incorporará a la subrasante, asfalto u hormigón.
El equipo necesario para el decapado, voladura, trituración y cribado es muy caro.Sin embargo, los equipos avanzados pueden producir agregados consistentemente de acuerdo con las especificaciones.El inventario puede parecer una parte trivial de la fabricación integrada, pero si se hace incorrectamente, puede dar como resultado un producto que cumple perfectamente con las especificaciones y no las cumple.Esto significa que el uso de métodos de almacenamiento incorrectos puede resultar en la pérdida de parte del costo de crear un producto de calidad.
Si bien 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 asegura 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 de material según el tamaño de partícula”.Las diferentes aplicaciones de agregados requieren grados de material muy específicos y uniformes.La segregación conduce a diferencias excesivas en las variedades de productos.
La separación puede ocurrir prácticamente en cualquier parte del proceso de fabricación de agregados después de que el producto haya sido triturado, tamizado y mezclado con la gradación adecuada.
El primer lugar donde puede ocurrir la segregación es en el inventario (ver Figura 1).Una vez que el material se coloca en el inventario, eventualmente se reciclará y se entregará al lugar donde se utilizará.
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 u hormigón, el agregado se coloca en tolvas y/o silos de almacenamiento de donde se toma y utiliza el producto.
La separación también se produce 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 con la mezcla de asfalto o concreto.
El agregado homogéneo es esencial para la producción de asfalto u hormigón de alta calidad.Las fluctuaciones en la gradación del agregado desprendible hacen que sea prácticamente imposible obtener un asfalto u hormigón aceptable.
Las partículas más pequeñas de un peso dado tienen un área de superficie total mayor que las partículas más grandes del mismo peso.Esto crea problemas cuando se combinan agregados en mezclas de asfalto o concreto.Si el porcentaje de finos en el árido es demasiado alto, faltará mortero o betún y la mezcla será demasiado espesa.Si el porcentaje de partículas gruesas en el árido es demasiado alto, habrá un exceso de mortero o betún y la consistencia de la mezcla será excesivamente líquida.Las carreteras construidas con agregados separados tienen una integridad estructural deficiente y eventualmente tendrán una esperanza de vida más baja que las carreteras construidas con productos debidamente separados.
Muchos factores conducen a la segregación en las existencias.Dado que la mayor parte del inventario se crea mediante cintas transportadoras, es importante comprender el impacto inherente de las cintas transportadoras en la clasificación de materiales.
A medida que la banda mueve el material sobre la banda transportadora, la banda rebota levemente al rodar sobre la polea loca.Esto se debe a la ligera holgura de la correa entre cada polea loca.Este movimiento hace que las partículas más pequeñas se depositen 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 llega a la rueda de descarga de la cinta transportadora, ya está parcialmente separado del material más grande en la parte superior y del 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 (externas) se mueven a mayor velocidad 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 junto al transportador.
Además, es más probable que las partículas pequeñas se adhieran a la cinta transportadora y no se descarguen hasta que la cinta transportadora continúe enrollándose en la rueda de descarga.Esto da como resultado que más partículas finas se muevan hacia el frente de la pila.
Cuando el material cae sobre una pila, las partículas más grandes tienen más impulso de avance que las partículas más pequeñas.Esto hace que el material grueso continúe moviéndose hacia abajo con más facilidad 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 por la pendiente de los escombros, las partículas más grandes tienden a rodar por toda la longitud de la pendiente, mientras que el material más fino tiende a asentarse en los lados de los escombros.En consecuencia, a medida que el derrame avanza por los lados de la pila, quedan cada vez menos partículas finas en el material ondulante.
Cuando el material alcanza el borde inferior o punta de la pila, se compone principalmente de partículas más grandes.Los derrames causan una segregación significativa, que es visible en la sección de almacenamiento.La punta exterior del pelo consiste en un material más grueso, mientras que el pelo interior y superior consiste en un material más fino.
La forma de las partículas también contribuye a los efectos secundarios.Las partículas que son suaves o redondas tienen más probabilidades de rodar por la pendiente de la pila que las partículas finas, que generalmente tienen forma cuadrada.Superar los límites también puede provocar daños en el material.Cuando las partículas ruedan por un lado de la pila, se frotan entre sí.Este desgaste hará que algunas de las partículas se descompongan en tamaños más pequeños.
El viento es otra razón para el aislamiento.Después de que el material sale de 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 el área superficial y la masa de las 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 del tamaño de las partículas en el material.Los materiales con mayor variación de 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 y el tamaño de partícula más pequeño excede 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 subrasante que contienen partículas de hasta 200 mallas pueden deslaminarse durante el almacenamiento.Sin embargo, al almacenar artículos como piedra lavada, el aislamiento será trivial.Dado que la mayor parte de la arena está húmeda, a menudo es posible almacenar la arena sin problemas de separación.La humedad hace que las partículas se peguen entre sí, evitando la separación.
Cuando el producto está almacenado, a veces es imposible evitar el aislamiento.El borde exterior de la pila terminada se compone principalmente de material grueso, mientras que el interior de la pila contiene una mayor concentración de material fino.Al tomar material del extremo de dichas pilas, es necesario tomar palas de diferentes lugares para mezclar el material.Si toma material solo de 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 provoque un desbordamiento.Cargue primero la parte delantera del camión, luego la parte trasera y finalmente la parte central.Esto minimizará los efectos de la sobrecarga dentro del camión.
Los enfoques de manejo posterior al inventario son útiles, pero el objetivo debe ser prevenir o minimizar las cuarentenas durante la creación del inventario.Las formas útiles de prevenir el aislamiento incluyen:
Cuando se apila en un camión, debe apilarse cuidadosamente en pilas separadas para minimizar los derrames.El material debe apilarse usando un cargador, elevándolo a la altura máxima del cucharón y descargándolo, lo que mezclará el material.Si un cargador debe moverse y romper material, no intente construir pilas grandes.
Construir el inventario 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 se construye con una cinta transportadora, la excavadora debe empujar el material hacia una capa horizontal.En cualquier caso, se debe tener cuidado de no empujar el material sobre el borde de la pila.Esto puede provocar un desbordamiento, que es una de las principales razones de la separación.
El apilamiento con excavadoras tiene una serie de desventajas.Dos riesgos importantes son la degradación y la contaminación del producto.El equipo pesado que trabaja continuamente en el producto compactará y triturará el material.Al usar este método, los fabricantes deben tener cuidado de no degradar demasiado el producto en un intento de aliviar los problemas de separación.La mano de obra y el equipo adicionales que se requieren 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 hacia 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 delantero y trasero seguirán siendo ásperos, pero la pila estará más mezclada que la pila de conos.
Existe una relación directa entre la altura y caída libre del material y el grado de segregación que se produce.A medida que aumenta la altura y se expande la trayectoria del material que cae, hay una separación cada vez mayor 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 dirección siempre debe ser lo más corta posible.
La caída libre desde una cinta transportadora sobre una pila es otra razón para la separación.Las escaleras de piedra minimizan la segregación al eliminar el material que cae libremente.Una escalera de piedra es una estructura que permite que el material fluya por los escalones hacia las pilas.Es eficaz pero tiene una aplicación limitada.
La separación provocada por el viento se puede minimizar utilizando canaletas telescópicas.Las tolvas telescópicas en las poleas de descarga del transportador, que se extienden desde la polea hasta la pila, protegen contra el viento y limitan su impacto.Si se diseña adecuadamente, también puede limitar la caída libre de material.
Como se mencionó anteriormente, ya existe aislamiento en la cinta transportadora antes de llegar al punto de descarga.Además, cuando el material sale de la cinta transportadora, se produce una mayor segregación.Se puede instalar una rueda de paletas en el punto de descarga para volver a mezclar este material.Las ruedas giratorias tienen alas o paletas que atraviesan y mezclan la trayectoria 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 cumpla con las especificaciones puede resultar en sanciones o el rechazo de todo el inventario.Si se entrega material no conforme en el lugar de trabajo, las multas pueden superar los $0,75 por tonelada.Los costos de mano de obra y equipo para la rehabilitación de pilotes de mala calidad suelen ser prohibitivos.El costo por hora de construir un almacén con una excavadora y un operador es más alto que el costo de un transportador telescópico automático, y el material puede descomponerse o contaminarse para mantener una clasificación adecuada.Esto reduce el valor del producto.Además, cuando se utiliza equipo como una excavadora para tareas que no son de producción, existe un costo de oportunidad asociado con el uso del equipo cuando se capitalizó para tareas de producción.
Se puede adoptar otro enfoque para minimizar el impacto del aislamiento cuando se crea un inventario en aplicaciones donde el aislamiento puede ser un problema.Esto incluye el apilamiento en capas, donde cada capa se compone de una serie de pilas.
En la sección de pilas, cada pila se muestra como una pila en miniatura.La división todavía 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 del pilote.Se dice que tales pilas tienen una mayor "resolución dividida" porque el patrón de gradiente discreto se repite más a menudo en intervalos más pequeños.
Cuando se procesan pilas con un cargador frontal, no hay necesidad de mezclar materiales, ya que una cuchara incluye varias pilas.Cuando se restaura la pila, las capas individuales son claramente visibles (ver Figura 2).
Las pilas se pueden crear usando varios métodos de almacenamiento.Una forma es usar un puente y un sistema transportador de descarga, aunque esta opción solo es adecuada para aplicaciones estacionarias.Una desventaja significativa de los sistemas de transporte estacionarios es que su altura suele ser fija, lo que puede conducir a la separación del viento como se describe anteriormente.
Otro método es utilizar un transportador telescópico.Los transportadores telescópicos brindan la forma más eficiente de formar pilas y, a menudo, se prefieren a los sistemas estacionarios, ya que se pueden mover cuando sea necesario, y muchos están diseñados para transportarse en la carretera.
Los transportadores telescópicos consisten en transportadores (transportadores de protección) instalados dentro de transportadores exteriores de la misma longitud.El transportador de punta puede moverse linealmente a lo largo del transportador exterior 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 fundamental para crear pilas en capas que superen la segregación.Los sistemas de cabrestante de cuerda se utilizan normalmente para extender y retraer los transportadores de alimentación.El movimiento radial del transportador se puede realizar mediante un sistema de cadena y rueda dentada o mediante un accionamiento planetario accionado hidráulicamente.La altura del transportador generalmente se cambia extendiendo los cilindros telescópicos del tren de aterrizaje.Todos estos movimientos deben ser controlados para crear automáticamente pilas multicapa.
Los transportadores telescópicos tienen un mecanismo para crear pilas de varias capas.Minimizar la profundidad de cada capa ayudará a limitar la separación.Esto requiere que el transportador siga moviéndose a medida que se acumula el inventario.La necesidad de un movimiento constante hace necesaria la automatización de los transportadores telescópicos.Existen varios métodos de automatización diferentes, algunos de los cuales son más económicos pero tienen importantes limitaciones, 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 activa a lo largo de su trayectoria radial.El gatillo se coloca dependiendo de la longitud del arco que el operador quiere que mueva la cinta transportadora.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 larguerillos se extiende a su extensión máxima y se completa la primera capa.
Cuando se construye el segundo nivel, la punta comienza a retraerse desde su máxima extensión, moviéndose radialmente y retrayéndose en el límite arqueado.Construya capas hasta que la pila active el interruptor de inclinación montado en la rueda de apoyo.
El transportador subirá la distancia establecida y comenzará el segundo levantamiento.Cada elevador puede constar de varias capas, dependiendo de la velocidad del material.El segundo ascensor es similar al primero, y así sucesivamente hasta que se construye toda la pila.Una gran parte del montón resultante se desaísla, 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 de modo que el exceso de recorrido no entierre el eje del transportador.