| CALIDAD DE VIDRIO MEJORADA MEDIANTE REDUCCION DE SEGREGACION EN VIDRIOS LIBBEY
ANTECEDENTES
 Libbey Glass es el productor líder en vidrio de alta calidad hecho en máquina para artículos de mesa en Norteamérica.
El vidrio de soda-cal usado para estos productos están principalmente compuesto por sílice, caliza, soda, y guijarros (vidrio chancado, reciclado). Esta mezcla es llamada “carga de vidrio”. Los ingredientes de la carga de vidrio son pesados y mezclados antes de ser alimentados al silo de almacenamiento y posteriormente fundidos en el horno. El vidrio fundido es retirado del horno y llevado a equipos de moldeo y forma, en donde el vidrio es transformado progresivamente en productos de uso doméstico terminados, con tratamiento en caliente, y enfriado.
EL PROBLEMA
Un gran horno reconstruido a principio de 1999, incluyó un nuevo sistema de carga y la reposición del silo de almacenamiento de carga de vidrio. Los problemas de calidad comenzaron después de completar esta reconstrucción. Posterior a la puesta en marcha del horno, la planta experimentó en varias ocasiones deterioros en la calidad del vidrio, las cuales fueron asociadas a detenciones relativamente cortas de la planta. Las fallas de calidad en el vidrio como cuerdas (variaciones en la composición del vidrio que resulta en una mancha visual o resistencias residuales), semillas y burbujas (burbujas de gas), y los cambios de composición parecían ser ejemplos clásicos de segregación en la carga. En varias ocasiones, la magnitud de los problemas eran lo suficientemente serios como para ocasionar la pérdida total de la producción”. La investigación de Libbey de los sistemas de pesaje, mezclado, y de transferencia de la carga no detectó ningún problema significativo. El silo de almacenamiento de carga mezclada, sin embargo, mostró signos dramáticos de segregación, los cuales aumentaban en magnitud cuando se suspendía el proceso de carga por un cierto tiempo.
LA SOLUCION
Jenike & Johanson Inc. fue contactada para evaluar el problema y recomendar una acción a seguir. Dos de nuestros ingenieros, Scott Clement y Tom Troxel, visitaron la planta en donde se discutieron los detalles del proyecto y se observaron el proceso y los problemas.
Después de la visita a la instalación, una muestra de la carga de vidrio de Libbey fue enviada a nuestro laboratorio de ensayos para que sus propiedades de flujo fueran medidas. Estas mediciones, junto con una revisión de los planos del equipo existente, confirmaron que la geometría del silo de carga estaba contribuyendo a los problemas de calidad experimentados en los productos finales de Libbey. Las mediciones también nos proporcionaron la información necesaria como base de diseño para recomendar una solución. La segregación de los componentes de una mezcla por el mecanismo de tamizado es probable que ocurra si se presentan las siguientes condiciones:
- El material es de flujo libre.
- Un gran rango de tamaño de partículas está presente en la mezcla.
- El material es suficientemente grueso.
- Hay un movimiento interparticular.
Cuando se cargaba material al silo de carga, todas estas condiciones se cumplían, y ocurría la segregación por tamizaje. Esto resultaba en una concentración de material fino debajo del punto de llenado (en este caso, el centro del silo), debido a que los finos eran tamizados a través de una matriz de partículas gruesas.
Pueden existir dos tipos de flujo en un silo durante la descarga. “Flujo embudo” es el término usado para describir la condición en donde las regiones de flujo y de estancamiento de material ocurren concurrentemente dentro de un silo. El “flujo másico” es alcanzado cuando todo el material en el silo está en movimiento durante la descarga.
Una de las ventajas del flujo másico es que si un material mezclado se ha segregado de manera horizontal a medida que es cargado al silo, se recombinará a la salida, ya que el material es descargado tanto desde la pared como del centro del silo. Cuando un silo de flujo embudo con un llenado central y una descarga central es usado, y se presenta este tipo de segregación, se pueden esperar variaciones significativas en la composición de la descarga a medida que cambie el nivel en el silo.
Para alcanzar flujo másico, la salida debe ser lo suficientemente grande para prevenir la formación de un arco, y las paredes de la tolva deben ser lo suficientemente inclinadas y lisas para permitir que el material fluya a lo largo de éstas. El ángulo de pared del silo requerido varía dramáticamente de material en material, y es altamente dependiente del material de pared y de su terminación superficial, y potencialmente, de cosas tales como el contenido de humedad, tamaño de partícula, y composición química. Medir las propiedades de flujo reales de la carga de vidrio de Libbey eliminó el trabajo de adivinar y proporcionó una buena base de diseño para recomendar una solución al problema de segregación. Nuestros ensayos confirmaron que el silo existente estaba operando con descarga tipo flujo embudo, y, más importante, proporcionaron la información necesaria para recomendar una solución.
Una modificación de la tolva con la inclusión de un BINSERT® fue recomendada para convertir el silo de carga de vidrio existente a flujo másico y controlar la segregación. Desarrollamos el sistema BINSERT® para controlar y expandir los tipos de flujo mediante el uso de una tolva de flujo másico dentro de otra tolva. La tolva de adentro es diseñada para proporcionar flujo másico a través del canal central y también a través del espacio anular entre ella y la tolva exterior.
Después que las recomendaciones fueron preparadas y aprobadas, nosotros proporcionamos el equipo necesario para la modificación. Esta consistió en el reemplazo de la parte más baja de la tolva por una tolva cónica con un cono interno, vigas de soporte, y un revestimiento para la porción superior de la tolva que debía permanecer sin alteraciones en su geometría. La modificación fue diseñada especialmente para la instalación de Libbey y para el material que se estaba manejando. También proporcionamos ayuda al contratista que efectuó la instalación para asegurar que el trabajo fuera ejecutado correctamente.
Para posibilitar una parada para mantención previamente programada para Navidad, el trabajo de diseño, fabricación, y entrega fueron completados en sólo seis semanas. La entrega del equipo fue hecha el 23 de Diciembre, y los contratistas de Libbey completaron la instalación a tiempo para que la planta reanudara la producción después del año nuevo.
EL RESULTADO
Como resultado de los cambios hechos a los sistemas de almacenamiento de carga y de alimentación, los problemas de calidad que habían estado asolando a la planta desde la última remodelación, fueron eliminados.
“Desde que se implementaron las modificaciones, no ha habido impactos negativos en la calidad del vidrio en las numerosas ocasiones de detenciones de la planta”. dijo el Sr. Cetnar.
Otro beneficio alcanzado después de la modificación, fue una mayor capacidad viva de almacenamiento. De acuerdo al Sr. Cetnar, “La modificación del silo de carga y del sistema de alimentación de carga resultó en un aumento dramático en la capacidad efectiva de almacenamiento, definida como carga usable, no-segregada”.
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