A separación de materiais é un problema inherente á maioría das tecnoloxías de almacenamento. A medida que aumenta a demanda de produtos de maior calidade, o problema do illamento do stock faise máis agudo.
Como todos sabemos, os transportadores radiais telescópicos de apilado son a solución máis eficiente para a separación de apilados. Poden crear inventario en capas, cada capa está composta por varios materiais. Para crear inventario deste xeito, o transportador debe funcionar case continuamente. Mentres que o movemento dos transportadores telescópicos debe controlarse manualmente, a automatización é, con moita diferenza, o método de control máis eficiente.
Os transportadores retráctiles automáticos pódense programar para crear inventario personalizado nunha variedade de tamaños, formas e configuracións. Esta flexibilidade practicamente ilimitada pode mellorar a eficiencia operativa xeral e ofrecer produtos de maior calidade.
Os contratistas gastan millóns de dólares cada ano na produción de produtos agregados para unha ampla variedade de aplicacións. As aplicacións máis populares inclúen materiais de base, asfalto e formigón.
O proceso de creación de produtos para estas aplicacións é complexo e caro. As especificacións e tolerancias máis estritas fan que a importancia da calidade do produto sexa cada vez máis importante.
Finalmente, o material retírase da pila e transpórtase a un lugar onde se incorporará á subbase, asfalto ou formigón.
O equipamento necesario para o desmonte, a voladura, a trituración e a cribaxe é moi caro. Non obstante, os equipamentos avanzados poden producir agregados de forma consistente segundo as especificacións. O inventario pode parecer unha parte trivial da fabricación integrada, pero se se fai incorrectamente, pode resultar nun produto que cumpre perfectamente as especificacións e que non as cumpre. Isto significa que o uso de métodos de almacenamento incorrectos pode supoñer a perda dalgún dos custos de creación dun produto de calidade.
Aínda que colocar un produto no inventario pode comprometer a súa calidade, o inventario é unha parte importante do proceso de produción global. É un método de almacenamento que garante a dispoñibilidade do material. A taxa de produción adoita ser diferente da taxa de produto necesaria para unha aplicación determinada, e o inventario axuda a compensar a diferenza.
O inventario tamén lles proporciona aos contratistas espazo de almacenamento suficiente para responder eficazmente á flutuación da demanda do mercado. Debido aos beneficios que proporciona o almacenamento, sempre será unha parte importante do proceso de fabricación global. Polo tanto, os fabricantes deben mellorar continuamente as súas tecnoloxías de almacenamento para reducir os riscos asociados ao almacenamento.
O tema principal deste artigo é o illamento. A segregación defínese como a "separación de material segundo o tamaño das partículas". As diferentes aplicacións dos agregados requiren calidades de material moi específicas e uniformes. A segregación leva a diferenzas excesivas nas variedades de produtos.
A separación pode ocorrer practicamente en calquera lugar do proceso de fabricación de áridos despois de que o produto fose triturado, cribado e mesturado ata a gradación axeitada.
O primeiro lugar onde se pode producir a segregación é no inventario (véxase a Figura 1). Unha vez que o material se coloca no inventario, acabará por reciclarse e entregarse ao lugar onde se utilizará.
O segundo lugar onde pode producirse a separación é durante o procesamento e o transporte. Unha vez no lugar dunha planta de asfalto ou formigón, os áridos colócanse en tolvas e/ou silos de almacenamento dos que se toma e utiliza o produto.
A separación tamén se produce ao encher e baleirar silos e ensilos. A segregación tamén pode producirse durante a aplicación da mestura final a unha estrada ou outra superficie despois de que os áridos se mesturasen coa mestura de asfalto ou formigón.
Os áridos homoxéneos son esenciais para a produción de asfalto ou formigón de alta calidade. As flutuacións na gradación dos áridos desmontables fan que sexa practicamente imposible obter un asfalto ou formigón aceptable.
As partículas máis pequenas dun peso determinado teñen unha superficie total maior que as partículas máis grandes do mesmo peso. Isto crea problemas á hora de combinar áridos en mesturas de asfalto ou formigón. Se a porcentaxe de finos no árido é demasiado alta, haberá unha falta de morteiro ou betume e a mestura será demasiado espesa. Se a porcentaxe de partículas grosas no árido é demasiado alta, haberá un exceso de morteiro ou betume e a consistencia da mestura será excesivamente delgada. As estradas construídas con áridos separados teñen unha integridade estrutural deficiente e, finalmente, terán unha vida útil menor que as estradas construídas con produtos debidamente separados.
Moitos factores levan á segregación das existencias. Dado que a maior parte do inventario se crea mediante cintas transportadoras, é importante comprender o impacto inherente destas na clasificación de materiais.
A medida que a cinta move o material sobre a cinta transportadora, esta rebota lixeiramente ao rodar sobre a polea tensora. Isto débese á lixeira folgura da correa entre cada polea tensora. Este movemento fai que as partículas máis pequenas se asenten na parte inferior da sección transversal do material. A superposición dos grans grosos manténos na parte superior.
En canto o material chega á roda de descarga da cinta transportadora, xa está parcialmente separado do material máis grande na parte superior e do material máis pequeno na parte inferior. Cando o material comeza a moverse ao longo da curva da roda de descarga, as partículas superiores (externas) móvense a unha velocidade maior que as partículas inferiores (internas). Esta diferenza de velocidade fai que as partículas máis grandes se afasten da cinta transportadora antes de caer sobre a pila, mentres que as partículas máis pequenas caen xunto á cinta transportadora.
Ademais, é máis probable que as partículas pequenas se peguen á cinta transportadora e non se descarguen ata que esta siga enrolándose na roda de descarga. Isto fai que máis partículas finas se movan cara á parte dianteira da pila.
Cando un material cae sobre unha pila, as partículas máis grandes teñen máis impulso cara adiante que as partículas máis pequenas. Isto fai que o material groso siga movéndose cara abaixo con máis facilidade que o material fino. Calquera material, grande ou pequeno, que escorre polos lados dunha pila chámase vertido.
Os vertidos son unha das principais causas da separación das existencias e deben evitarse sempre que sexa posible. A medida que o vertido comeza a rodar pola pendente dos escombros, as partículas máis grandes tenden a rodar por toda a lonxitude da pendente, mentres que o material máis fino tende a asentarse nos laterais dos escombros. En consecuencia, a medida que o vertido avanza polos laterais da pila, quedan cada vez menos partículas finas no material ondulante.
Cando o material chega ao bordo inferior ou á punta da pila, está composto principalmente por partículas máis grandes. Os vertidos provocan unha segregación significativa, que é visible na sección de material. A punta exterior da pila está formada por un material máis groso, mentres que a pila interior e superior están formadas por un material máis fino.
A forma das partículas tamén contribúe aos efectos secundarios. As partículas lisas ou redondas teñen máis probabilidades de rodar pola pendente da pila que as partículas finas, que adoitan ter forma cadrada. Superar os límites tamén pode danar o material. Cando as partículas rodan por un lado da pila, frótanse entre si. Este desgaste fará que algunhas das partículas se descompongan a tamaños máis pequenos.
O vento é outra razón para o illamento. Despois de que o material saia da cinta transportadora e comece a caer na pila, o vento afecta á traxectoria do movemento de partículas de diferentes tamaños. O vento ten unha gran influencia nos materiais delicados. Isto débese a que a relación entre a superficie e a masa das partículas máis pequenas é maior que a das partículas máis grandes.
A probabilidade de que se produzan divisións no inventario pode variar dependendo do tipo de material do almacén. O factor máis importante en relación coa segregación é o grao de cambio no tamaño das partículas do material. Os materiais cunha maior variación no tamaño das partículas terán un maior grao de segregación durante o almacenamento. Unha regra xeral é que se a proporción entre o tamaño de partícula máis grande e o tamaño de partícula máis pequeno supera os 2:1, pode haber problemas coa segregación do envase. Por outra banda, se a proporción de tamaño de partícula é inferior a 2:1, a segregación do volume é mínima.
Por exemplo, os materiais da subbase que conteñen partículas de ata 200 mesh poden delaminarse durante o almacenamento. Non obstante, ao almacenar elementos como pedra lavada, o illamento será trivial. Dado que a maior parte da area está mollada, a miúdo é posible almacenala sen problemas de separación. A humidade fai que as partículas se peguen, o que impide a separación.
Cando se almacena o produto, o illamento ás veces é imposible de evitar. O bordo exterior da pila acabada consiste principalmente en material groso, mentres que o interior da pila contén unha maior concentración de material fino. Ao coller material do extremo destas pilas, é necesario coller culleres de diferentes lugares para mesturalo. Se colles material só da parte dianteira ou traseira da pila, obterás todo o material groso ou todo o material fino.
Tamén existen oportunidades para un illamento adicional ao cargar camións. É importante que o método empregado non provoque un desbordamento. Cargue primeiro a parte dianteira do camión, despois a traseira e finalmente a central. Isto minimizará os efectos da sobrecarga dentro do camión.
As estratexias de xestión posterior ao inventario son útiles, pero o obxectivo debería ser evitar ou minimizar as corentenas durante a creación do inventario. Algunhas formas útiles de evitar o illamento inclúen:
Cando se apilan nun camión, débese apilar ordenadamente en pilas separadas para minimizar os derrames. O material debe apilarse xunto cunha pala cargadora, subíndoa ata a altura completa da cubeta e descargándoa, o que mesturará o material. Se unha pala cargadora ten que mover e romper o material, non se debe intentar construír pilas grandes.
Construír o inventario en capas pode minimizar a segregación. Este tipo de almacén pódese construír cunha escavadora. Se o material se entrega ao patio, a escavadora debe empurralo cara á capa inclinada. Se a pila se constrúe cunha cinta transportadora, a escavadora debe empurralo cara a unha capa horizontal. En calquera caso, débese ter coidado de non empurrar o material por riba do bordo da pila. Isto pode provocar desbordamento, que é unha das principais razóns da separación.
O apilado con escavadoras ten unha serie de desvantaxes. Dous riscos significativos son a degradación e a contaminación do produto. Os equipos pesados ​​que traballan continuamente no produto compactarán e esmagarán o material. Ao usar este método, os fabricantes deben ter coidado de non degradar en exceso o produto nun intento de aliviar os problemas de separación. A man de obra e o equipo adicionais necesarios adoitan facer que este método sexa prohibitivamente caro, e os produtores teñen que recorrer á separación durante o procesamento.
Os transportadores de apilado radial axudan a minimizar o impacto da separación. A medida que se acumula o inventario, o transportador móvese radialmente cara á esquerda e á dereita. A medida que o transportador se move radialmente, os extremos das pilas, xeralmente de material groso, estarán cubertos de material fino. Os dedos dianteiro e traseiro seguirán sendo rugosos, pero a pila estará máis mesturada que a pila de conos.
Existe unha relación directa entre a altura e a caída libre do material e o grao de segregación que se produce. A medida que a altura aumenta e a traxectoria do material en caída se expande, hai unha separación crecente do material fino e groso. Polo tanto, os transportadores de altura variable son outra forma de reducir a segregación. Na fase inicial, o transportador debe estar na posición máis baixa. A distancia á polea da cabeza debe ser sempre o máis curta posible.
A caída libre dunha cinta transportadora sobre unha pila é outro motivo de separación. As escaleiras de pedra minimizan a segregación ao eliminar o material en caída libre. Unha escaleira de pedra é unha estrutura que permite que o material flúa polos chanzos cara ás pilas. É eficaz pero ten unha aplicación limitada.
A separación causada polo vento pódese minimizar mediante o uso de canales telescópicos. Os canales telescópicos nas poleas de descarga da cinta transportadora, que se estenden desde a polea ata a pila, protexen contra o vento e limitan o seu impacto. Se se deseñan correctamente, tamén poden limitar a caída libre de material.
Como se mencionou anteriormente, xa hai illamento na cinta transportadora antes de chegar ao punto de descarga. Ademais, cando o material sae da cinta transportadora, prodúcese unha maior segregación. Pódese instalar unha roda de paletas no punto de descarga para remezclar este material. As rodas xiratorias teñen ás ou paletas que percorren e mesturan a traxectoria do material. Isto minimizará a segregación, pero a degradación do material pode non ser aceptable.
A separación pode supoñer custos significativos. O inventario que non cumpre as especificacións pode resultar en sancións ou no rexeitamento de todo o inventario. Se se entrega material non conforme ao lugar de traballo, as multas poden superar os 0,75 dólares por tonelada. Os custos de man de obra e equipamento para rehabilitar pilas de mala calidade adoitan ser prohibitivos. O custo por hora de construír un almacén cun bulldozer e un operador é maior que o custo dun transportador telescópico automático, e o material pode descompoñerse ou contaminarse para manter unha clasificación axeitada. Isto reduce o valor do produto. Ademais, cando se utiliza equipamento como un bulldozer para tarefas non produtivas, existe un custo de oportunidade asociado ao uso do equipamento cando se capitalizou para tarefas de produción.
Pódese adoptar outra estratexia para minimizar o impacto do illamento ao crear inventario en aplicacións onde o illamento pode ser un problema. Isto inclúe o apilamento en capas, onde cada capa está composta por unha serie de pilas.
Na sección da pila, cada pila móstrase como unha pila en miniatura. A división aínda ocorre en cada montón individual debido aos mesmos efectos que se comentaron anteriormente. Non obstante, o patrón de illamento repítese con máis frecuencia en toda a sección transversal da pila. Dise que estas pilas teñen unha maior "resolución de división" porque o patrón de gradiente discreto repítese con máis frecuencia a intervalos máis pequenos.
Ao procesar pilas cun cargador frontal, non é necesario mesturar materiais, xa que unha culler inclúe varias pilas. Cando se restaura a pila, as capas individuais son claramente visibles (véxase a Figura 2).
As pilas pódense crear empregando varios métodos de almacenamento. Unha forma é usar un sistema de ponte e cinta transportadora de descarga, aínda que esta opción só é axeitada para aplicacións estacionarias. Unha desvantaxe significativa dos sistemas de cinta transportadora estacionaria é que a súa altura adoita ser fixa, o que pode levar á separación polo vento como se describiu anteriormente.
Outro método é usar unha cinta transportadora telescópica. As cintas transportadoras telescópicas proporcionan a forma máis eficiente de formar pilas e adoitan preferirse aos sistemas estacionarios, xa que se poden mover cando sexa necesario e moitas están deseñadas para ser transportadas por estrada.
Os transportadores telescópicos constan de transportadores (transportadores de garda) instalados dentro de transportadores exteriores da mesma lonxitude. O transportador de punta pode moverse linealmente ao longo da lonxitude do transportador exterior para cambiar a posición da polea de descarga. A altura da roda de descarga e a posición radial do transportador son variables.
O cambio triaxial da roda de descarga é esencial para crear pilas en capas que superen a segregación. Os sistemas de guincho de cable úsanse normalmente para estender e retraer as cintas transportadoras de alimentación. O movemento radial da cinta transportadora pode levarse a cabo mediante un sistema de cadea e roda dentada ou mediante un accionamento planetario accionado hidraulicamente. A altura da cinta transportadora adoita modificarse estendendo os cilindros telescópicos do chasis. Todos estes movementos deben controlarse para crear automaticamente pilas multicapa.
Os transportadores telescópicos teñen un mecanismo para crear pilas multicapa. Minimizar a profundidade de cada capa axudará a limitar a separación. Isto require que o transportador siga movendo a medida que se acumula o inventario. A necesidade de movemento constante fai necesario automatizar os transportadores telescópicos. Existen varios métodos de automatización diferentes, algúns dos cales son máis baratos pero teñen limitacións significativas, mentres que outros son totalmente programables e ofrecen máis flexibilidade na creación de inventario.
Cando a cinta transportadora comeza a acumular material, móvese radialmente mentres o transporta. A cinta transportadora móvese ata que se activa un interruptor de límite montado no eixe da cinta transportadora ao longo da súa traxectoria radial. O gatillo colócase dependendo da lonxitude do arco que o operador desexa que mova a cinta transportadora. Neste momento, a cinta transportadora estenderase a unha distancia predeterminada e comezará a moverse na outra dirección. Este proceso continúa ata que a cinta transportadora de largueros se estende á súa extensión máxima e se completa a primeira capa.
Cando se constrúe o segundo nivel, a punta comeza a retraerse da súa extensión máxima, movéndose radialmente e retraéndose no límite arqueado. Constrúe capas ata que o interruptor de inclinación montado na roda de soporte sexa activado pola pilote.
A cinta transportadora subirá a distancia establecida e iniciará a segunda elevación. Cada elevador pode constar de varias capas, dependendo da velocidade do material. A segunda elevación é similar á primeira, e así sucesivamente ata que se constrúe toda a pila. Unha gran parte da pila resultante está deseillada, pero hai desbordamentos nos bordos de cada pila. Isto débese a que as cintas transportadoras non poden axustar automaticamente a posición dos interruptores de límite nin os obxectos utilizados para activalos. O interruptor de límite de retracción debe axustarse para que o desbordamento non enterre o eixe da cinta transportadora.