| MODIFICACION DE UN SISTEMA DE MANEJO DE YESO EN LAFARGE CORPORATION
EL PROBLEMA
 Por años, la planta de cemento Joppa en Lafarge, Illinois ha experimentado severos problemas de flujo y de operación en sus silos de yeso. Estos problemas han impactado significativamente en su productividad, creando problemas de mantenimiento y seguridad, y requerido mucho tiempo del limitado recurso humano disponible para atender estos problemas.
El silo de yeso había tenido muchas modificaciones a través de los años. Sin embargo, aún con estas modificaciones, todavía se experimentaban severos problemas de flujo. El silo original fue diseñado para almacenar aproximadamente 590 tons de yeso, y consistió en una sección cilíndrica vertical con un diámetro de 20 pie por 40 pie de alto, la cual se unía a una tolva cónica de 40º (a la vertical) que convergía a un diámetro de 10 pie. En el diámetro de 10 pie la tolva cónica terminaba en un fondo plano y tenía dos aberturas con un diámetro de 5 pie. Cada abertura tenía una tolva cónica de 20º (desde la vertical) que convergía hacia una válvula de descarga Matcon Buls de 4 pie de diámetro. Debajo de cada válvula había alimentadores pesométricos de correa, los cuales modulaban el flujo de yeso (variando entre 5 y 10 tons por hora) hacia un molino.
Las unidades Matcon, con sus conos internos de vibración vertical, fueron instaladas en un intento por promover el flujo del yeso. Sin embargo, los conos internos fueron removidos por Lafarge debido a que dejaban una boca de sólo 4 pulgadas, la cual no podía descargar los terrones de 5 pulgadas de diámetro contenidos en el yeso natural.
El silo de yeso tenía una serie de graves defectos de diseño desde una perspectiva del flujo de sólidos a granel. El mayor problema con el silo era el fondo plano en el cual comenzaban las aberturas duales. Sólo esto provocaba una gran región de yeso estancado, resultando en un patrón de flujo embudo. Adicionalmente, las tolvas cónicas no eran lo suficientemente empinadas ni lisas para asegurar un flujo confiable del yeso.
Muestras de yeso natural y sintético fueron proporcionadas por Lafarge para que Jenike & Johanson efectuara ensayos de sus propiedades de flujo. Dado que el yeso era almacenado al aire libre y por ende, expuesto a los elementos, su contenido de humedad alcanzaba periódicamente la saturación. Para capturar las peores condiciones de manejo, se ensayaron sub-muestras en condición de saturación y contenidos de humedad entre 70% y 90% de saturación. Las propiedades de flujo establecidas darían entonces la base para las modificaciones del silo.
LA SOLUCION
Basado en las limitaciones presentadas por Lafarge y en los resultados de los ensayos de propiedades de flujo del yeso, solo algunas alternativas eran posibles. Para proporcionar flujo másico, utilizar los cilindros existentes, y tener dos descargas independientes con control de alimentación, todos los equipos existentes desde el fondo del cilindro hasta los transportadores de alimentación al molino tuvieron que ser reemplazados.
Los silos de flujo másico con múltiples descargas presentan problemas adicionales, ya que es improbable que cada abertura vaya a operar siempre al mismo tiempo y al mismo flujo. Bajo estas condiciones, cargas asimétricas significativas pueden ser ejercidas en la estructura del silo. Cuando las limitaciones de un silo de flujo másico con aberturas múltiples fueron presentadas a Lafarge, ellos concordaron con la evaluación de Jenike & Johanson que una abertura simple sería más práctica que dos aberturas independientes. Esto eliminaría la preocupación por las regiones de material estancado formadas dentro de una tolva cuando una abertura permaneciera sin uso.
Los ingenieros de Jenike & Johanson recomendaron el diseño de la tolva de transición, revestida con planchas de acero inoxidable 304, con terminación 2B y el diseño de la interfaz entre la tolva y el alimentador de correa. Se necesitaba una interfaz diseñada apropiadamente para asegurar un flujo uniforme de material a través de todo el largo de la abertura de la tolva.
Un alimentador de tornillo múltiple fue considerado para alimentar el yeso desde la tolva, pero su uso tenía varias desventajas. La abertura de la tolva tendría que ser considerablemente más corta para acomodar el alimentador de tornillo (debido a las limitaciones de un diseño de capacidad creciente del tornillo). Para proporcionar una abertura más corta, la tolva tendría que ser más alta, causando una reducción mayor en la capacidad del silo. Adicionalmente, había preocupación por la capacidad de manejar las grandes partículas de yeso natural (4 a 5 pulgadas) con un alimentador de tornillo.
EL RESULTADO
Lafarge implementó la tecnología de flujo másico en uno de sus silos de almacenamiento de yeso en 1998. Como resultado de las modificaciones recomendadas por Jenike & Johanson, Lafarge ha sido capaz de operar este silo en forma confiable mientras maneja ambos yesos, natural y sintético. La robustez de la tolva de transición (debido a la geometría plana) permite al diseño manejar yeso con variadas propiedades, en tanto una geometría de tolva cónica habría sido mucho más sensible a las variaciones en el producto y habría requerido más altura libre.
Desde que el silo modificado entró en operación, se consiguieron sustantivos ahorros de tiempo y mejoras en la calidad del producto, porque los operadores no requieren usar métodos de fuerza bruta (martillos, lanzas, varillas, etc.) en sus intentos por reiniciar el flujo. Además, basado en el éxito de este silo de yeso, Lafarge ha comenzado ya a retroalimentar otros silos problemáticos en su planta, los cuales manejan materias primas para el cemento.
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