Optimización del diseño de tolvas y silos

Tres problemas comunes relacionados con el flujo: “rat-holing”, arqueamiento mecánico y arqueamiento cohesivo.

Los problemas que se encuentran con frecuencia incluyen:

1. Flujo irregular
2. Inundaciones
3. “Rat-holing” y bloqueo 
4. Arcos mecánicos y cohesivos
5. Segregación
6. Degradación
7. Falta de capacidad de almacenamiento

Masa de flujo

En un Flujo másico En el silo, las paredes son lo suficientemente empinadas y lisas como para garantizar el flujo de todas las partículas.

Características principales del flujo másico

1. “primero en entrar, primero en salir”
2. Toda la capacidad de almacenamiento está “activa”.”
3. Minimizar la segregación
4. El ángulo medio de la tolva [Θ] suele ser inferior a 25° (desde la vertical).
5. Flujo uniforme

Flujo central

Ocurre cuando el silo no es lo suficientemente inclinado o liso como para forzar al material a granel a deslizarse por las paredes. También ocurre cuando la salida del silo no es lo suficientemente grande o eficaz.

Características principales de Core Flow

1. “el primero en llegar, el último en irse”
2. “Regiones ”muertas» del producto
3. Exagera los efectos de la segregación en las partículas.
4. El ángulo medio de la tolva [Θ] suele ser > 25° (desde la vertical).
5. Flujo irregular

Core Flow Can

Puede dar lugar a la formación de “madrigueras” cuando no se produce el desprendimiento del material de la parte superior, debido a la fuerza cohesiva del material.

“Rat-Holing”

Se produce cuando se ha descargado el núcleo central, dejando que la mayor parte del producto se mantenga por sí solo alrededor del interior del silo.

Análisis de materiales a granel

“diseñar un contenedor, tolva o silo de flujo masivo”

Objetivo del análisis de materiales a granel:

• Determinación de:
  
  • 1. Propiedades estándar del material a granel
    • Densidad {compactada y descompactada}
    • Ángulo de reposo {estático y dinámico}
  • Valores críticos de humedad
  • Ángulo de fricción de la pared [φ_x ]
  • Ángulo de fricción interna [φ_e ]
  • Ángulo de deslizamiento [Θ]
  • Apertura mínima requerida en la salida del silo para el flujo másico
  • Considerando diversos materiales para revestimientos
  • Considerando la consolidación temporal

Humedad crítica

Medición de humedad

Pruebas de materiales a granel

Célula de cizallamiento

Célula de cizallamiento de anillo

Consolidación temporal

Banco de consolidación de tiempo

Dimensiones críticas para contenedores de flujo masivo

Plan de diseño asimétrico

Diferentes diseños de silos

Diseño teórico

Materiales a granel muy sensibles a la compresión y muy pegajosos.

Diseño sin “undercut”

El material a granel puede acumularse en las esquinas y compactarse en el piso.

Fácil flujo

Materiales a granel, por ejemplo, yeso extraído de minas.

Pegajoso

Materiales a granel, por ejemplo, yeso FGD, marga, pizarra

Muy pegajoso

Límites

1. El análisis no se puede realizar con materiales a granel que tengan una alta humedad superficial, como los lodos de depuradora.
2. El tamaño de las partículas para el análisis debe ser inferior a 1 mm.
3. Por lo tanto, la situación real dentro de un silo grande no se puede simular realmente, pero los resultados son muy conservadores.