FLUJO POBRE
Dos de los problemas de
flujo más comunes experimentados en un silo (contenedor, bunker, tolva) mal diseñado
son el flujo inexistente y el errático.
La inexistencia de
flujo se puede deber ya sea a la formación de arcos o canales de flujo estable
(ratholes).
Los arcos ocurren cuando una
obstrucción en la forma de un arco o puente se forma sobre la
boquilla de descarga de un silo y previene la descarga futura. Puede
ser un arco por trabamiento, en donde las partículas
mecánicamente se traban entre sí, o un arco cohesivo.
Un arco por trabamiento ocurre cuando las partículas son
grandes en comparación con el tamaño de la boquilla de
descarga de la tolva. Un arco cohesivo ocurre cuando se forman lazos
de partícula-a-partícula, permitiendo a las partículas
del material adherirse entre sí y formar la obstrucción.
La formación de canales de flujo estable
(ratholes) ocurre en un silo cuando se produce el flujo
en un canal ubicado sobre la descarga. Si el material que está
siendo manejado tiene suficiente resistencia cohesiva, el material
estancado fuera de este canal no fluirá hacia su interior. Una
vez que el canal de flujo se ha vaciado, el flujo del silo se
detiene.
El flujo errático es a
menudo el resultado de una obstrucción alternada entre arco y
canal de flujo estable (rathole). Un canal de flujo puede fallar
debido a una fuerza externa, como las vibraciones en la planta,
vibraciones creadas por un tren que pasa, o vibraciones de un
instrumento de ayuda al flujo como un cañón de aire,
vibrador, etc. Mientras algunos materiales pueden descargar cuando el
canal de flujo colapsa, el material que cae, frecuentemente se
compacta por encima de la descarga y forma un arco. Este arco puede
romperse debido a una fuerza externa similar, y el flujo del material vuelve a iniciar hasta que el canal de flujo se vacía y se vuelve a formar el canal de flujo estable (rathole).
Estos
problemas ocurren en silos en donde el flujo se desarrolla a través
de un canal formado por material estancado. Esto describe el tipo de
flujo embudo,
en el cual durante la descarga del silo se mueve parte del material
mientras el resto permanece estancado. El flujo embudo ocurre cuando
las paredes de la tolva no son suficientemente inclinadas ni
suficientemente bajas en fricción para que el material deslice
sobre su superficie. Bajo estas condiciones, las partículas se
deslizan sobre ellas mismas y no sobre las paredes de la tolva,
desarrollándose un canal de flujo interno. El flujo másico se
define como el tipo de flujo en el cual siempre que algo de material es descargado, todo el material contenido en el silo se mueve.
La clave del manejo
confiable de materiales es diseñar el equipo del sistema de
manejo de sólidos basado en las propiedades de flujo medidas del
material que va a ser manejado.
Las dimensiones mínimas
para evitar arcos y canales de flujo estable (ratholes) pueden ser determinadas mediante la
medición de la resistencia cohesiva del material. El potencial
de formación de arcos y canales de flujo estable (ratholes) puede ser directamente
atribuido al contenido de finos, contenido de humedad y tiempo de
almacenamiento en reposo. Los ángulos de la tolva para flujo
másico pueden ser determinados mediante la medición de
los ángulos de fricción de pared. El tamaño
mínimo de la boquilla de descarga para prevenir la formación
de arcos cohesivos puede ser calculada mediante la medición de
la resistencia cohesiva del material. Estos son dos de los
principales requisitos para diseñar silos de flujo másico.
Los tres métodos
disponibles para subsanar el flujo pobre del material en un silo
existente son: cambiar el material (por ejemplo: reducir la humedad,
cribar para incrementar el tamaño de partícula, mezclar
materiales de distintas fuentes), cambiar los procedimientos de
operación (por ejemplo: limitar el tiempo de almacenamiento en
reposo, limitar la capacidad del silo, usar dispositivos de promoción
de flujo, usar todas las descargas), o cambiar de equipo (por
ejemplo: usar recubrimiento con menor fricción, tolva más
inclinada, descargas más grandes, insertos,
alimentador nuevo).
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