Tecnología de silos

Los silos, tolvas de alimentación y otros contenedores de material a granel no suelen ser el centro de atención cuando se planifica una planta, ya que normalmente contribuyen poco al valor añadido al refinar o producir un producto. Por otro lado, sin embargo, pueden tener un impacto negativo en el rendimiento de la planta o en la calidad del producto si no están bien diseñados. Sin embargo, muchos contenedores de sólidos a granel se construyen sin tener en cuenta el comportamiento de los sólidos a granel que se van a almacenar. Esto provoca los conocidos efectos, por ejemplo, problemas de flujo, que a menudo pueden reconocerse por las huellas de golpes de martillo en la tolva. También se producen problemas similares cuando se manipulan materiales a granel a pequeña escala (por ejemplo, dosificación). Por lo tanto, el objetivo es diseñar el silo / contenedor / vertedero de forma que el material a granel fluya sin problemas. Esto se consigue realizando el diseño sobre la base de análisis de cizallamiento con el material a granel en cuestión. De este modo, se pueden evitar o reducir los siete problemas del silo: formación de puentes, flujo del núcleo, formación de fustes, disparos, segregación, descarga unilateral / pandeo / pandeo y vibraciones (temblores del silo, cuernos del silo). El solucionador de problemas se llama: flujo másico. Por lo tanto, la base de un diseño correcto del silo desde el punto de vista de la ingeniería de procesos es el conocimiento del perfil de flujo.

Si tiene problemas con su silo, como los descritos anteriormente, o desea diseñar correctamente su silo en términos de ingeniería de procesos antes de la planificación, póngase en contacto con nosotros. Le ayudaremos a conseguirlo.

Formación de puentes

La formación de puentes es un problema que afecta al flujo del núcleo y de la masa. Se forma un arco estable por encima de la abertura de descarga, lo que provoca que el flujo de material a granel se detenga. En el caso de sólidos a granel de granos finos y cohesivos, la causa de la formación de puentes es la resistencia a la compresión basada en las fuerzas adhesivas entre las partículas individuales (resistencia de los sólidos a granel). También en este caso puede evitarse la formación de puentes mediante una abertura de salida suficientemente grande, cuyo cálculo se realiza sobre la base de ensayos de cizallamiento.

En el proceso se determina el diámetro crítico, que no debe ser inferior.

Si tiene problemas con la formación de puentes, póngase en contacto con nosotros.

Flujo en núcleo

El flujo en el núcleo se produce, por ejemplo, cuando las paredes de la tolva no son lo suficientemente inclinadas o lisas. En este caso, el material a granel del silo lleno no puede deslizarse directamente por las paredes de la tolva. Se forman zonas muertas y sólo en una zona de flujo que se extiende hacia arriba desde la abertura de descarga el material a granel se mueve hacia abajo.

Si el silo funciona como un pulmón, el material a granel permanece en las zonas muertas durante mucho tiempo y puede cambiar sus propiedades (por ejemplo, echarse a perder). El "funnel flow" puede evitarse mediante un dimensionamiento correcto del silo basado en ensayos de cizallamiento.

Si tiene problemas con el flujo en núcleo, póngase en contacto con nosotros.

Formación de pozos

La formación de pozos es una consecuencia del flujo en núcleo. El material a granel puede solidificarse en las zonas muertas debido al flujo en núcleo de tal manera que ya no puede salir por gravedad. Esto puede reconocerse por un “pozo” vacío que se extiende hacia arriba desde la abertura de descarga.

En el silo de flujo interno se crea un pozo estable cuando sólo el material a granel fluye verticalmente por encima de la abertura de descarga. El material a granel restante -las zonas muertas- permanece en el silo debido a la resistencia a la presión y forma las paredes del pozo. Si el material a granel tiende a solidificarse con el tiempo, puede volverse cada vez más sólido en las zonas muertas, donde no hay movimiento de material a granel durante largos periodos de tiempo, por lo que aumenta el riesgo de formación de pozos.

En casos extremos, el material a granel sólo puede volver a ponerse en movimiento con un gran esfuerzo (mediante métodos minerías). La formación de pozos, al igual que la formación de puentes, puede evitarse mediante una abertura de salida suficientemente grande, cuyo cálculo puede realizarse a partir de ensayos de cizallamiento.

Si tiene problemas con la formación de pozos, póngase en contacto con nosotros.

Disparo

El disparo suele ser consecuencia de una desaireación insuficiente del material a granel y, por tanto, está asociado a un tiempo de residencia demasiado corto. Sin embargo, el tiempo de permanencia de los sólidos a granel recién llenados puede ser muy corto, especialmente en un silo de flujo central, si la descarga tiene lugar durante el llenado y los sólidos a granel llenados atraviesan la zona muerta hasta la abertura de descarga en poco tiempo. Así, un material a granel que se fluidifica fácilmente con el aire (por ejemplo, harina, cal fina) no tiene tiempo de ventilarse y saldrá disparado por la abertura de salida sin control como un líquido.

Esto puede provocar un aumento de la carga de polvo en el entorno e incluso la inundación de la unidad de descarga. En cambio, con el flujo másico, el tiempo de permanencia es mayor para la misma cantidad de llenado y los mismos flujos másicos.

La caída de material a granel es también una consecuencia del derrumbamiento de los puentes. El material a granel que cae lo hace hacia la salida, donde comprime el espacio de gas. El gas, normalmente aire, se mezcla intensamente con el material a granel y lo fluidifica.

Dependiendo del material a granel (por ejemplo, alúmina, d50: aprox. 80 µm), puede fluidificarse hasta tal punto que atraviese las válvulas de compuerta cerradas.

Otros motivos de rodaje son, por ejemplo

grandes velocidades de descarga del silo
equipos de aireación
Cañones de aire comprimido
Si tiene problemas con el disparo de material a granel, póngase en contacto con nosotros.

Segregación

Al llenar un silo, siempre hay que contar con que el producto se segregue a lo largo de la sección transversal del silo. Si el silo se llena por el centro, las partículas más pequeñas suelen encontrarse en el eje del silo y las más grandes en el borde. Si hay flujo central en el silo, el producto del centro (finos) saldrá primero, mientras que el producto más grueso del borde lo hará después. Esto da lugar a un flujo de material a granel temporalmente segregado en la salida, que no sólo representa una reducción de la calidad al llenar recipientes pequeños, sino que también puede imposibilitar el funcionamiento estacionario de los procesos posteriores.

Los polvos y los sólidos a granel tienden a segregarse si las partículas difieren en cuanto a tamaño, forma o densidad.

En muchos casos, se desea evitar o al menos limitar la segregación porque el material a granel se necesita en procesos posteriores con una composición constante, por ejemplo, porque un producto debe envasarse en cantidades parciales de la misma composición (por ejemplo, en envases de venta), o porque un proceso posterior (por ejemplo, una trituración o una combustión) sólo puede funcionar de forma estacionaria con una composición constante del producto. La segregación también puede provocar fluctuaciones en la densidad aparente, lo que hace que la dosificación volumétrica sea menos precisa.

Si tiene problemas con la segregación, póngase en contacto con nosotros.

Descarga unilateral

Los dispositivos de descarga pueden dar lugar a una descarga unilateral del material a granel y, por tanto, a un flujo central si el diseño es desfavorable. El flujo unilateral de material a granel provoca una carga asimétrica desfavorable de la pared del silo. La distribución de la tensión normal de la pared resultante de la descarga excéntrica se muestra esquemáticamente en la figura En el área de la zona de flujo,

se producen tensiones normales de pared significativamente menores que en el área restante. Por el contrario, se producen tensiones algo mayores en las inmediaciones de la zona de flujo. La pared del silo se aplana en el área de la zona de flujo (mayor radio de curvatura) y se dobla algo más fuertemente junto a ella, lo que va acompañado de momentos flectores en la pared del silo (con respecto a la vertical) de distinto signo.

Las causas del vaciado excéntrico pueden ser:

Silo de flujo central con zona de flujo asimétrica, por ejemplo, con abertura de salida no centrada o tolva asimétrica.
Silo con varias aberturas de descarga, no todas activas
Compuerta de descarga no totalmente abierta
Silo con dispositivo de descarga unilateral

Si tiene problemas de retorcimiento, pandeo o descarga unilateral, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Vibraciónes

Cuando el material a granel fluye en los silos, pueden producirse vibraciones y oscilaciones autoexcitadas. La frecuencia de las vibraciones provocadas por el material a granel puede ser superior a 1 Hz, a veces incluso en el rango audible > 20 Hz, aunque suelen predominar las pequeñas amplitudes. Si se generan vibraciones audibles, se habla de "bocinazos de silo", ya que el ruido es comparable al de la bocina de un camión. Sin embargo, también pueden producirse vibraciones con tiempos periódicos de segundos a horas en sucesión irregular, lo que se denomina "sacudida del silo" o "golpeteo".

Dependiendo del subsuelo, las cargas de impacto pueden propagarse lejos en el área circundante, por lo que los temblores de silo y las bocinas de silo se asocian a menudo con un efecto perjudicial para el medio ambiente, pero también son desagradables para el personal de operación, así como posiblemente desfavorables para la carga de las estructuras del silo.

La causa de los temblores y las bocinas de silo es el flujo y la desaceleración bruscos del material a granel.

Si tiene problemas con las vibraciones, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Resolución de problemas: Flujo másico

En las secciones anteriores se han descrito los problemas más comunes que surgen al almacenar materiales a granel en silos. La mayoría de los problemas allí mostrados están asociados al flujo másico. Por lo tanto, diseñando sólo para el flujo másico, se pueden evitar varios de los problemas mostrados:

Los pozos son zonas muertas solidificadas y, por tanto, sólo pueden formarse en flujo de núcleo.
La distribución del tiempo de residencia en el silo de flujo másico es estrecha ("primero en entrar - primero en salir"), por lo que pueden evitarse los tiempos de residencia desfavorablemente largos y desconocidos del material a granel que se producen durante el flujo de núcleo.

Los disparos suelen ser consecuencia de una desaireación insuficiente del material a granel y, por tanto, están asociados a un tiempo de residencia demasiado corto. Sin embargo, el tiempo de residencia del material a granel recién llenado puede ser muy corto, especialmente en un silo de flujo interno, si la descarga tiene lugar durante el llenado y el material a granel lleno pasa a través de la zona muerta hasta la abertura de descarga en poco tiempo. En cambio, en el caso del flujo másico, el tiempo de permanencia es mayor para la misma cantidad de llenado y los mismos flujos másicos.
Con el flujo de núcleo, la segregación que se produce por encima de la sección transversal del silo durante el llenado tiene un fuerte efecto en la composición temporal del material a granel descargado. En cambio, en el caso del flujo másico, a menudo se produce una retromezcla suficiente en la tolva.

En el caso de sólidos a granel de grano fino y cohesivos, la causa de la formación de puentes es la resistencia a la compresión basada en las fuerzas adhesivas entre las partículas individuales (resistencia del sólido a granel). También en este caso puede evitarse la formación de puentes mediante una abertura de salida suficientemente grande. Esto también puede evaluarse mediante ensayos de cizallamiento.

Si tiene problemas con su silo, póngase en contacto con nosotros.

Perfiles de flujo: flujo en masa y flujo central

Cuando el material a granel sale de un silo, se distingue entre flujo en masa y flujo central. Con el flujo en masa, todo el contenido del silo está en movimiento cuando se descarga el material a granel. El flujo másico sólo es posible si las paredes de la tolva son lo suficientemente inclinadas y/o lisas. Si la pared de la tolva es demasiado plana o rugosa, se producirá flujo en el núcleo. Con el flujo en el núcleo, inicialmente sólo el material a granel en la zona por encima de la abertura de salida está en movimiento.

El material a granel de las "zonas muertas", que se forman a partir de las paredes de la tolva en la zona del borde del silo, sólo se descarga cuando el silo se vacía por completo. Las zonas muertas pueden llegar hasta la superficie del material a granel, de modo que allí se forma un embudo de flujo y el flujo central es claramente reconocible como tal desde arriba. Sin embargo, también es posible que las zonas muertas se encuentren sólo en la zona inferior del silo, de modo que no sea posible concluir el perfil de flujo mirando la superficie del material a granel. Además, las zonas muertas también pueden formarse asimétricamente, lo que tiene un efecto desfavorable sobre la carga de las paredes del silo.

Si tiene problemas con su silo, no dude en ponerse en contacto con nosotros.