La separació de materials és un problema inherent a la majoria de tecnologies d'emmagatzematge. A mesura que augmenta la demanda de productes de més qualitat, el problema de l'aïllament de l'estoc esdevé més agut.
Com tots sabem, els transportadors radials telescòpics de pila són la solució més eficient per a la separació de piles. Poden crear inventari en capes, cada capa està formada per diversos materials. Per crear inventari d'aquesta manera, el transportador ha de funcionar gairebé contínuament. Mentre que el moviment dels transportadors telescòpics s'ha de controlar manualment, l'automatització és, amb diferència, el mètode de control més eficient.
Els transportadors retràctils automàtics es poden programar per crear inventari personalitzat en una varietat de mides, formes i configuracions. Aquesta flexibilitat pràcticament il·limitada pot millorar l'eficiència operativa general i oferir productes de més qualitat.
Els contractistes gasten milions de dòlars cada any produint productes agregats per a una àmplia varietat d'aplicacions. Les aplicacions més populars inclouen materials base, asfalt i formigó.
El procés de creació de productes per a aquestes aplicacions és complex i costós. Les especificacions i toleràncies més estrictes fan que la importància de la qualitat del producte sigui cada cop més important.
Finalment, el material es retira de la pila i es transporta a un lloc on s'incorporarà a la subbase, l'asfalt o el formigó.
L'equip necessari per al decapat, la voladura, la trituració i el cribratge és molt car. Tanmateix, els equips avançats poden produir àrids de manera consistent segons les especificacions. L'inventari pot semblar una part trivial de la fabricació integrada, però si es fa incorrectament, pot resultar en un producte que compleix perfectament les especificacions i que no les compleix. Això significa que l'ús de mètodes d'emmagatzematge incorrectes pot comportar la pèrdua d'una part del cost de crear un producte de qualitat.
Tot i que posar un producte a l'inventari pot comprometre'n la qualitat, l'inventari és una part important del procés de producció general. És un mètode d'emmagatzematge que garanteix la disponibilitat del material. La taxa de producció sovint és diferent de la taxa de producte necessària per a una aplicació determinada, i l'inventari ajuda a compensar la diferència.
L'inventari també proporciona als contractistes prou espai d'emmagatzematge per respondre eficaçment a la fluctuació de la demanda del mercat. A causa dels beneficis que proporciona l'emmagatzematge, sempre serà una part important del procés de fabricació general. Per tant, els fabricants han de millorar contínuament les seves tecnologies d'emmagatzematge per reduir els riscos associats a l'emmagatzematge.
El tema principal d'aquest article és l'aïllament. La segregació es defineix com la "separació de material segons la mida de les partícules". Les diferents aplicacions dels àrids requereixen graus de material molt específics i uniformes. La segregació condueix a diferències excessives en les varietats de productes.
La separació pot ocórrer pràcticament en qualsevol lloc del procés de fabricació d'àrids després que el producte s'hagi triturat, tamisat i barrejat fins a la gradació adequada.
El primer lloc on es pot produir la segregació és a l'inventari (vegeu la figura 1). Un cop el material s'ha col·locat a l'inventari, finalment es reciclarà i es lliurarà al lloc on s'utilitzarà.
El segon lloc on es pot produir la separació és durant el processament i el transport. Un cop a l'emplaçament d'una planta d'asfalt o formigó, l'àrid es col·loca en tremuges i/o contenidors d'emmagatzematge dels quals es pren i s'utilitza el producte.
La separació també es produeix en omplir i buidar sitges i sitges. La segregació també es pot produir durant l'aplicació de la barreja final a una carretera o altra superfície després que l'àrid s'hagi barrejat amb la barreja d'asfalt o formigó.
Un àrid homogeni és essencial per a la producció d'asfalt o formigó d'alta qualitat. Les fluctuacions en la gradació de l'àrid desmuntable fan que sigui pràcticament impossible obtenir un asfalt o formigó acceptable.
Les partícules més petites d'un pes determinat tenen una superfície total més gran que les partícules més grans del mateix pes. Això crea problemes a l'hora de combinar àrids en mescles d'asfalt o formigó. Si el percentatge de fines a l'àrid és massa alt, hi haurà una manca de morter o betum i la mescla serà massa espessa. Si el percentatge de partícules gruixudes a l'àrid és massa alt, hi haurà un excés de morter o betum i la consistència de la mescla serà excessivament fina. Les carreteres construïdes a partir d'àrids separats tenen una integritat estructural deficient i, finalment, tindran una vida útil inferior a les carreteres construïdes a partir de productes correctament separats.
Molts factors condueixen a la segregació dels estocs. Com que la major part de l'inventari es crea mitjançant cintes transportadores, és important entendre l'impacte inherent de les cintes transportadores en la classificació de materials.
A mesura que la cinta mou el material sobre la cinta transportadora, la cinta rebota lleugerament mentre roda sobre la politja tensora. Això es deu a la lleugera folgança de la corretja entre cada politja tensora. Aquest moviment fa que les partícules més petites s'assentin a la part inferior de la secció transversal del material. La superposició dels grans gruixuts els manté a la part superior.
Tan bon punt el material arriba a la roda de descàrrega de la cinta transportadora, ja està parcialment separat del material més gran a la part superior i del material més petit a la part inferior. Quan el material comença a moure's al llarg de la corba de la roda de descàrrega, les partícules superiors (externes) es mouen a una velocitat més alta que les partícules inferiors (internes). Aquesta diferència de velocitat fa que les partícules més grans s'allunyen de la cinta transportadora abans de caure sobre la pila, mentre que les partícules més petites cauen al costat de la cinta transportadora.
A més, és més probable que les partícules petites s'enganxin a la cinta transportadora i no es descarreguin fins que la cinta transportadora continuï enrotllant-se a la roda de descàrrega. Això fa que més partícules fines es moguin cap a la part frontal de la pila.
Quan un material cau sobre una pila, les partícules més grans tenen més impuls cap endavant que les partícules més petites. Això fa que el material gruixut continuï movent-se cap avall més fàcilment que el material fi. Qualsevol material, gran o petit, que s'escorre pels costats d'una pila s'anomena vessament.
Els vessaments són una de les principals causes de separació de materials i s'han d'evitar sempre que sigui possible. A mesura que el vessament comença a rodar pel pendent dels residus, les partícules més grans tendeixen a rodar per tota la longitud del pendent, mentre que el material més fi tendeix a assentar-se als costats dels residus. En conseqüència, a mesura que el vessament avança pels costats de la pila, cada cop queden menys partícules fines al material ondulant.
Quan el material arriba a la vora inferior o la punta de la pila, està compost principalment de partícules més grans. Els vessaments provoquen una segregació important, que és visible a la secció de materials. La punta exterior de la pila està feta d'un material més gruixut, mentre que la pila interior i superior estan fetes d'un material més fi.
La forma de les partícules també contribueix als efectes secundaris. Les partícules llises o rodones tenen més probabilitats de rodolar pel pendent de la pila que les partícules fines, que solen tenir forma quadrada. Superar els límits també pot provocar danys al material. Quan les partícules rodolen per un costat de la pila, es freguen entre si. Aquest desgast farà que algunes de les partícules es descomponguin a mides més petites.
El vent és un altre motiu d'aïllament. Després que el material surti de la cinta transportadora i comenci a caure a la pila, el vent afecta la trajectòria del moviment de partícules de diferents mides. El vent té una gran influència en els materials delicats. Això es deu al fet que la relació entre la superfície i la massa de les partícules més petites és més gran que la de les partícules més grans.
La probabilitat de divisions en l'inventari pot variar segons el tipus de material del magatzem. El factor més important en relació amb la segregació és el grau de canvi de mida de partícula del material. Els materials amb una major variació de mida de partícula tindran un grau de segregació més alt durant l'emmagatzematge. Una regla general és que si la relació entre la mida de partícula més gran i la mida de partícula més petita supera els 2:1, hi pot haver problemes amb la segregació de l'envàs. D'altra banda, si la relació de mida de partícula és inferior a 2:1, la segregació del volum és mínima.
Per exemple, els materials de subsòl que contenen partícules de fins a 200 mesh poden delaminar-se durant l'emmagatzematge. Tanmateix, quan s'emmagatzemen elements com la pedra rentada, l'aïllament serà trivial. Com que la major part de la sorra està humida, sovint és possible emmagatzemar-la sense problemes de separació. La humitat fa que les partícules s'enganxin, cosa que impedeix la separació.
Quan s'emmagatzema el producte, de vegades és impossible evitar l'aïllament. La vora exterior de la pila acabada consisteix principalment en material gruixut, mentre que l'interior de la pila conté una concentració més alta de material fi. Quan es pren material del final d'aquestes piles, cal agafar cullerades de diferents llocs per barrejar el material. Si només es pren material de la part frontal o posterior de la pila, s'obtindrà tot el material gruixut o tot el material fi.
També hi ha oportunitats per a un aïllament addicional en carregar camions. És important que el mètode utilitzat no provoqui un desbordament. Carregueu primer la part davantera del camió, després la posterior i finalment la central. Això minimitzarà els efectes de la sobrecàrrega dins del camió.
Els mètodes de gestió posteriors a l'inventari són útils, però l'objectiu hauria de ser prevenir o minimitzar les quarantenes durant la creació de l'inventari. Algunes maneres útils de prevenir l'aïllament inclouen:
Quan s'apilen en un camió, s'han d'apilar ordenadament en piles separades per minimitzar els vessaments. El material s'ha d'apilar junt amb una carregadora, aixecant-la fins a l'alçada completa de la cullera i abocant-la, cosa que barrejarà el material. Si una carregadora ha de moure i trencar material, no intenteu construir piles grans.
Construir l'inventari en capes pot minimitzar la segregació. Aquest tipus de magatzem es pot construir amb un buldòzer. Si el material es lliura al pati, el buldòzer ha d'empènyer el material cap a la capa inclinada. Si la pila es construeix amb una cinta transportadora, el buldòzer ha d'empènyer el material cap a una capa horitzontal. En qualsevol cas, cal anar amb compte de no empènyer el material per sobre de la vora de la pila. Això pot provocar un desbordament, que és una de les principals raons de separació.
L'apilament amb excavadores té diversos desavantatges. Dos riscos importants són la degradació del producte i la contaminació. L'equip pesat que treballa contínuament sobre el producte compactarà i aixafarà el material. Quan s'utilitza aquest mètode, els fabricants han de tenir cura de no degradar excessivament el producte per intentar alleujar els problemes de separació. La mà d'obra i l'equip addicionals necessaris sovint fan que aquest mètode sigui prohibitivament car, i els productors han de recórrer a la separació durant el processament.
Els transportadors d'apilament radial ajuden a minimitzar l'impacte de la separació. A mesura que s'acumula l'inventari, el transportador es mou radialment cap a l'esquerra i la dreta. A mesura que el transportador es mou radialment, els extrems de les piles, generalment de material gruixut, es cobriran amb material fi. Els dits davanter i posterior continuaran sent rugosos, però la pila estarà més barrejada que la pila dels cons.
Hi ha una relació directa entre l'alçada i la caiguda lliure del material i el grau de segregació que es produeix. A mesura que augmenta l'alçada i s'expandeix la trajectòria del material que cau, hi ha una separació creixent del material fi i gruixut. Per tant, els transportadors d'alçada variable són una altra manera de reduir la segregació. A l'etapa inicial, el transportador ha d'estar a la posició més baixa. La distància a la politja del capçal ha de ser sempre el més curta possible.
La caiguda lliure d'una cinta transportadora sobre una pila és un altre motiu de separació. Les escales de pedra minimitzen la segregació eliminant el material en caiguda lliure. Una escala de pedra és una estructura que permet que el material flueixi pels esglaons cap a les piles. És eficaç però té una aplicació limitada.
La separació causada pel vent es pot minimitzar mitjançant l'ús de canals telescòpics. Els canals telescòpics a les politges de descàrrega del transportador, que s'estenen des de la politge fins a la pila, protegeixen contra el vent i limiten el seu impacte. Si es dissenyen correctament, també poden limitar la caiguda lliure de material.
Com s'ha esmentat anteriorment, ja hi ha aïllament a la cinta transportadora abans d'arribar al punt de descàrrega. A més, quan el material surt de la cinta transportadora, es produeix una segregació addicional. Es pot instal·lar una roda de paletes al punt de descàrrega per remesclar aquest material. Les rodes giratòries tenen ales o paletes que recorren i barregen el camí del material. Això minimitzarà la segregació, però la degradació del material pot no ser acceptable.
La separació pot comportar costos significatius. L'inventari que no compleix les especificacions pot comportar sancions o el rebuig de tot l'inventari. Si es lliura material no conforme a l'obra, les multes poden superar els 0,75 dòlars per tona. Els costos de mà d'obra i equips per rehabilitar piles de mala qualitat sovint són prohibitius. El cost per hora de construir un magatzem amb un buldòzer i un operador és superior al cost d'un transportador telescòpic automàtic, i el material es pot descompondre o contaminar per mantenir una classificació adequada. Això redueix el valor del producte. A més, quan s'utilitza equips com ara un buldòzer per a tasques no productives, hi ha un cost d'oportunitat associat a l'ús de l'equip quan es va capitalitzar per a tasques de producció.
Es pot adoptar un altre enfocament per minimitzar l'impacte de l'aïllament a l'hora de crear inventari en aplicacions on l'aïllament pot ser un problema. Això inclou l'apilament en capes, on cada capa està formada per una sèrie de piles.
A la secció de la pila, cada pila es mostra com una pila en miniatura. La divisió encara es produeix en cada munt individual a causa dels mateixos efectes que s'han comentat anteriorment. Tanmateix, el patró d'aïllament es repeteix més sovint al llarg de tota la secció transversal de la pila. Es diu que aquestes piles tenen una "resolució de divisió" més gran perquè el patró de gradient discret es repeteix més sovint a intervals més petits.
Quan es processen piles amb un carregador frontal, no cal barrejar materials, ja que una cullera inclou diverses piles. Quan es restaura la pila, les capes individuals són clarament visibles (vegeu la Figura 2).
Es poden crear piles mitjançant diversos mètodes d'emmagatzematge. Una manera és utilitzar un pont i un sistema de transportador de descàrrega, tot i que aquesta opció només és adequada per a aplicacions estacionàries. Un desavantatge significatiu dels sistemes de transportador estacionaris és que la seva alçada sol ser fixa, cosa que pot provocar la separació per vent, tal com s'ha descrit anteriorment.
Un altre mètode és utilitzar un transportador telescòpic. Els transportadors telescòpics proporcionen la manera més eficient de formar piles i sovint es prefereixen als sistemes estacionaris, ja que es poden moure quan cal, i molts estan dissenyats per ser transportats per carretera.
Els transportadors telescòpics consten de transportadors (transportadors de protecció) instal·lats dins de transportadors exteriors de la mateixa longitud. El transportador de punta es pot moure linealment al llarg de la longitud del transportador exterior per canviar la posició de la politja de descàrrega. L'alçada de la roda de descàrrega i la posició radial del transportador són variables.
El canvi triaxial de la roda de descàrrega és essencial per crear piles en capes que superin la segregació. Els sistemes de cabrestant de cable s'utilitzen normalment per estendre i retreure els transportadors d'alimentació. El moviment radial del transportador es pot dur a terme mitjançant un sistema de cadena i pinyó o mitjançant un accionament planetari accionat hidràulicament. L'alçada del transportador normalment es canvia estenent els cilindres telescòpics del xassís. Tots aquests moviments s'han de controlar per crear automàticament piles multicapa.
Els transportadors telescòpics tenen un mecanisme per crear piles multicapa. Minimitzar la profunditat de cada capa ajudarà a limitar la separació. Això requereix que el transportador es mantingui en moviment a mesura que s'acumula l'inventari. La necessitat de moviment constant fa que sigui necessari automatitzar els transportadors telescòpics. Hi ha diversos mètodes d'automatització diferents, alguns dels quals són més econòmics però tenen limitacions importants, mentre que d'altres són totalment programables i ofereixen més flexibilitat en la creació d'inventari.
Quan la cinta transportadora comença a acumular material, es mou radialment mentre el transporta. La cinta transportadora es mou fins que un interruptor de límit muntat a l'eix de la cinta transportadora s'activa al llarg de la seva trajectòria radial. El disparador es col·loca en funció de la longitud de l'arc que l'operador vol que mogui la cinta transportadora. En aquest moment, la cinta transportadora s'estendrà fins a una distància predeterminada i començarà a moure's en l'altra direcció. Aquest procés continua fins que la cinta transportadora de travessers s'estén fins a la seva extensió màxima i es completa la primera capa.
Quan es construeix el segon nivell, la punta comença a retreure's de la seva extensió màxima, movent-se radialment i retreient-se al límit arquejat. Construeix capes fins que l'interruptor d'inclinació muntat a la roda de suport sigui activat per la pila.
El transportador pujarà la distància establerta i iniciarà la segona elevació. Cada elevador pot constar de diverses capes, depenent de la velocitat del material. La segona elevació és similar a la primera, i així successivament fins que es construeix tota la pila. Una gran part de la pila resultant es desseïlla, però hi ha sobreeiximents a les vores de cada pila. Això es deu al fet que les cintes transportadores no poden ajustar automàticament la posició dels interruptors de límit ni els objectes utilitzats per accionar-los. L'interruptor de límit de retracció s'ha d'ajustar de manera que el sobreeiximent no enterri l'eix del transportador.