A separação de materiais é um problema inerente à maioria das tecnologias de armazenamento. À medida que a demanda por produtos de maior qualidade aumenta, o problema do isolamento de estoque se torna mais grave.
Como todos sabemos, transportadores radiais telescópicos de pilha são a solução mais eficiente para separação de pilhas. Eles podem criar estoque em camadas, cada uma composta por diversos materiais. Para criar estoque dessa forma, o transportador deve operar quase continuamente. Embora o movimento dos transportadores telescópicos deva ser controlado manualmente, a automação é de longe o método de controle mais eficiente.
Transportadores retráteis automáticos podem ser programados para criar estoques personalizados em diversos tamanhos, formatos e configurações. Essa flexibilidade praticamente ilimitada pode melhorar a eficiência operacional geral e fornecer produtos de maior qualidade.
Empreiteiras investem milhões de dólares todos os anos na produção de produtos agregados para uma ampla variedade de aplicações. As aplicações mais populares incluem materiais de base, asfalto e concreto.
O processo de criação de produtos para essas aplicações é complexo e caro. Especificações e tolerâncias mais rigorosas significam que a qualidade do produto é cada vez mais importante.
Por fim, o material é removido do estoque e transportado para um local onde será incorporado ao subleito, asfalto ou concreto.
Os equipamentos necessários para decapagem, jateamento, britagem e peneiramento são muito caros. No entanto, equipamentos avançados podem produzir agregados consistentemente de acordo com as especificações. O estoque pode parecer uma parte trivial da manufatura integrada, mas, se feito incorretamente, pode resultar em um produto perfeitamente em conformidade com as especificações, mas que não atende às especificações. Isso significa que o uso de métodos de armazenamento incorretos pode resultar na perda de parte do custo de criação de um produto de qualidade.
Embora a estocagem de um produto possa comprometer sua qualidade, o estoque é uma parte importante do processo geral de produção. É um método de armazenamento que garante a disponibilidade do material. A taxa de produção costuma ser diferente da taxa de produto necessária para uma determinada aplicação, e o estoque ajuda a compensar essa diferença.
O estoque também oferece aos contratantes espaço de armazenamento suficiente para responder eficazmente às flutuações da demanda do mercado. Devido aos benefícios que o armazenamento proporciona, ele sempre será uma parte importante do processo geral de fabricação. Portanto, os fabricantes devem aprimorar continuamente suas tecnologias de armazenamento para reduzir os riscos associados ao armazenamento.
O tema principal deste artigo é o isolamento. Segregação é definida como "separação de material de acordo com o tamanho das partículas". Diferentes aplicações de agregados exigem classes de materiais muito específicas e uniformes. A segregação leva a diferenças excessivas nas variedades de produtos.
A separação pode ocorrer praticamente em qualquer lugar no processo de fabricação de agregados depois que o produto tiver sido britado, peneirado e misturado na granulometria adequada.
O primeiro local onde a segregação pode ocorrer é no estoque (veja a Figura 1). Uma vez que o material é colocado no estoque, ele será eventualmente reciclado e entregue ao local onde será utilizado.
O segundo local onde a separação pode ocorrer é durante o processamento e o transporte. Uma vez no local de uma usina de asfalto ou concreto, o agregado é colocado em moegas e/ou silos de armazenamento, de onde o produto é retirado e utilizado.
A separação também ocorre durante o enchimento e esvaziamento de silos e silos. A segregação também pode ocorrer durante a aplicação da mistura final em uma estrada ou outra superfície, após o agregado ter sido misturado à mistura de asfalto ou concreto.
Agregados homogêneos são essenciais para a produção de asfalto ou concreto de alta qualidade. Flutuações na granulometria do agregado destacável tornam praticamente impossível a obtenção de um asfalto ou concreto aceitável.
Partículas menores de um determinado peso têm uma área de superfície total maior do que partículas maiores de mesmo peso. Isso cria problemas ao combinar agregados em misturas de asfalto ou concreto. Se a porcentagem de finos no agregado for muito alta, haverá falta de argamassa ou betume e a mistura ficará muito espessa. Se a porcentagem de partículas grossas no agregado for muito alta, haverá excesso de argamassa ou betume, e a consistência da mistura ficará excessivamente fina. Estradas construídas com agregados separados têm baixa integridade estrutural e, eventualmente, terão uma expectativa de vida útil menor do que estradas construídas com produtos adequadamente separados.
Muitos fatores levam à segregação em estoques. Como a maior parte do estoque é criada por meio de correias transportadoras, é importante entender o impacto inerente das correias transportadoras na classificação dos materiais.
À medida que a correia move o material sobre a correia transportadora, ela salta levemente ao rolar sobre a polia intermediária. Isso se deve à leve folga na correia entre cada polia intermediária. Esse movimento faz com que as partículas menores se depositem na parte inferior da seção transversal do material. A sobreposição dos grãos grossos os mantém na parte superior.
Assim que o material atinge a roda de descarga da correia transportadora, ele já está parcialmente separado do material maior na parte superior e do material menor na parte inferior. Quando o material começa a se mover ao longo da curva da roda de descarga, as partículas superiores (externas) se movem a uma velocidade maior do que as partículas inferiores (internas). Essa diferença de velocidade faz com que as partículas maiores se afastem da correia transportadora antes de caírem na chaminé, enquanto as partículas menores caem próximas à correia transportadora.
Além disso, é mais provável que partículas pequenas grudem na correia transportadora e não sejam descarregadas até que a correia transportadora continue a girar na roda de descarga. Isso faz com que mais partículas finas retornem para a frente da pilha.
Quando um material cai em uma chaminé, as partículas maiores têm mais momento para a frente do que as partículas menores. Isso faz com que o material grosso continue a descer com mais facilidade do que o material fino. Qualquer material, grande ou pequeno, que escorre pelas laterais de uma chaminé é chamado de derramamento.
Derramamentos são uma das principais causas de separação de estoque e devem ser evitados sempre que possível. À medida que o derramamento começa a rolar pela encosta do rejeito, as partículas maiores tendem a rolar por toda a extensão da encosta, enquanto o material mais fino tende a se depositar nas laterais do rejeito. Consequentemente, à medida que o derramamento avança pelas laterais da pilha, cada vez menos partículas finas permanecem no material em formação de ondulações.
Quando o material atinge a borda inferior ou a ponta da pilha, ele é composto principalmente por partículas maiores. Derramamentos causam segregação significativa, visível na seção de estoque. A ponta externa da pilha consiste em um material mais grosso, enquanto a pilha interna e superior consiste em um material mais fino.
O formato das partículas também contribui para os efeitos colaterais. Partículas lisas ou redondas têm maior probabilidade de rolar pela encosta da pilha do que partículas finas, que geralmente têm formato quadrado. Exceder os limites também pode causar danos ao material. Quando as partículas rolam por um lado da pilha, elas se esfregam umas nas outras. Esse desgaste fará com que algumas partículas se quebrem em tamanhos menores.
O vento é outro motivo para o isolamento. Depois que o material sai da correia transportadora e começa a cair na chaminé, o vento afeta a trajetória do movimento de partículas de diferentes tamanhos. O vento tem grande influência em materiais delicados. Isso ocorre porque a relação entre a área de superfície e a massa de partículas menores é maior do que a de partículas maiores.
A probabilidade de divisões no estoque pode variar dependendo do tipo de material no depósito. O fator mais importante em relação à segregação é o grau de alteração do tamanho das partículas no material. Materiais com maior variação no tamanho das partículas apresentarão um maior grau de segregação durante o armazenamento. Uma regra geral é que, se a proporção entre o maior tamanho de partícula e o menor tamanho de partícula exceder 2:1, pode haver problemas com a segregação das embalagens. Por outro lado, se a proporção do tamanho das partículas for inferior a 2:1, a segregação do volume é mínima.
Por exemplo, materiais de subleito contendo partículas de até 200 mesh podem delaminar durante o armazenamento. No entanto, ao armazenar itens como pedra lavada, o isolamento será insignificante. Como a maior parte da areia está úmida, muitas vezes é possível armazená-la sem problemas de separação. A umidade faz com que as partículas se colem, impedindo a separação.
Durante o armazenamento do produto, o isolamento às vezes é impossível de evitar. A borda externa da pilha acabada consiste principalmente de material grosso, enquanto o interior da pilha contém uma concentração maior de material fino. Ao retirar material da extremidade dessas pilhas, é necessário retirar pás de diferentes locais para misturar o material. Se você retirar material apenas da frente ou de trás da pilha, obterá todo o material grosso ou todo o material fino.
Também há oportunidades para isolamento adicional ao carregar caminhões. É importante que o método utilizado não cause transbordamento. Carregue primeiro a frente do caminhão, depois a traseira e, por fim, o meio. Isso minimizará os efeitos da sobrecarga dentro do caminhão.
Abordagens de manuseio pós-inventário são úteis, mas o objetivo deve ser prevenir ou minimizar quarentenas durante a criação do inventário. Maneiras úteis de prevenir o isolamento incluem:
Quando empilhados em um caminhão, devem ser empilhados ordenadamente em pilhas separadas para minimizar o derramamento. O material deve ser empilhado usando uma carregadeira, elevando-a até a altura máxima da caçamba e despejando-a, o que misturará o material. Se uma carregadeira precisar mover e quebrar o material, não tente formar pilhas grandes.
A formação de estoque em camadas pode minimizar a segregação. Este tipo de armazém pode ser construído com uma escavadeira. Se o material for entregue no pátio, a escavadeira deve empurrá-lo para a camada inclinada. Se a pilha for construída com uma correia transportadora, a escavadeira deve empurrar o material para uma camada horizontal. Em qualquer caso, deve-se tomar cuidado para não empurrar o material para fora da borda da pilha. Isso pode levar ao transbordamento, que é um dos principais motivos da separação.
O empilhamento com tratores apresenta uma série de desvantagens. Dois riscos significativos são a degradação do produto e a contaminação. Equipamentos pesados ​​trabalhando continuamente no produto compactarão e triturarão o material. Ao utilizar esse método, os fabricantes devem ter cuidado para não degradar excessivamente o produto, a fim de amenizar os problemas de separação. A mão de obra e os equipamentos extras necessários muitas vezes tornam esse método proibitivamente caro, e os produtores precisam recorrer à separação durante o processamento.
Transportadores empilhadores radiais ajudam a minimizar o impacto da separação. À medida que o estoque se acumula, o transportador se move radialmente para a esquerda e para a direita. À medida que o transportador se move radialmente, as extremidades das pilhas, geralmente de material grosso, serão cobertas com material fino. Os dedos dianteiros e traseiros ainda estarão ásperos, mas a pilha estará mais misturada do que a pilha de cones.
Existe uma relação direta entre a altura e a queda livre do material e o grau de segregação que ocorre. À medida que a altura aumenta e a trajetória do material em queda se expande, há uma separação crescente entre material fino e grosso. Portanto, transportadores de altura variável são outra maneira de reduzir a segregação. No estágio inicial, o transportador deve estar na posição mais baixa. A distância até a polia principal deve ser sempre a menor possível.
A queda livre de uma correia transportadora sobre uma pilha é outro motivo para a separação. Escadas de pedra minimizam a segregação, eliminando a queda livre de material. Uma escada de pedra é uma estrutura que permite que o material flua pelos degraus até as pilhas. É eficaz, mas tem aplicação limitada.
A separação causada pelo vento pode ser minimizada com o uso de calhas telescópicas. Calhas telescópicas nas polias de descarga do transportador, que se estendem da polia até a chaminé, protegem contra o vento e limitam seu impacto. Se projetadas corretamente, também podem limitar a queda livre do material.
Como mencionado anteriormente, a correia transportadora já possui isolamento térmico antes de atingir o ponto de descarga. Além disso, quando o material sai da correia transportadora, ocorre uma segregação adicional. Uma roda de pás pode ser instalada no ponto de descarga para remisturar o material. As rodas giratórias possuem asas ou pás que percorrem e misturam o caminho do material. Isso minimizará a segregação, mas a degradação do material pode ser inaceitável.
A separação pode acarretar custos significativos. Estoques que não atendem às especificações podem resultar em penalidades ou rejeição de todo o estoque. Se material não conforme for entregue no local da obra, as multas podem ultrapassar US$ 0,75 por tonelada. Os custos de mão de obra e equipamentos para a reabilitação de pilhas de baixa qualidade costumam ser proibitivos. O custo por hora de construção de um armazém com uma escavadeira e operador é maior do que o custo de um transportador telescópico automático, e o material pode se decompor ou ser contaminado para manter a classificação adequada. Isso reduz o valor do produto. Além disso, quando equipamentos como uma escavadeira são usados ​​para tarefas não produtivas, há um custo de oportunidade associado ao uso do equipamento quando ele foi capitalizado para tarefas de produção.
Outra abordagem pode ser adotada para minimizar o impacto do isolamento ao criar inventário em aplicações onde o isolamento pode ser um problema. Isso inclui o empilhamento em camadas, onde cada camada é composta por uma série de pilhas.
Na seção da pilha, cada pilha é mostrada como uma pilha em miniatura. A divisão ainda ocorre em cada heap individual devido aos mesmos efeitos discutidos anteriormente. No entanto, o padrão de isolamento se repete com mais frequência em toda a seção transversal da pilha. Diz-se que tais pilhas têm maior "resolução de divisão" porque o padrão de gradiente discreto se repete com mais frequência em intervalos menores.
Ao processar pilhas com um carregador frontal, não há necessidade de misturar materiais, pois uma pá inclui várias pilhas. Quando a pilha é restaurada, as camadas individuais ficam claramente visíveis (veja a Figura 2).
As pilhas podem ser criadas usando vários métodos de armazenamento. Uma maneira é usar um sistema de transporte de ponte e descarga, embora essa opção seja adequada apenas para aplicações estacionárias. Uma desvantagem significativa dos sistemas de transporte estacionários é que sua altura geralmente é fixa, o que pode levar à separação pelo vento, conforme descrito acima.
Outro método é usar um transportador telescópico. Transportadores telescópicos oferecem a maneira mais eficiente de formar pilhas e são frequentemente preferidos aos sistemas estacionários, pois podem ser movidos quando necessário, e muitos são projetados para serem transportados em estradas.
Os transportadores telescópicos consistem em transportadores (transportadores de proteção) instalados dentro de transportadores externos de mesmo comprimento. O transportador de ponta pode se mover linearmente ao longo do comprimento do transportador externo para alterar a posição da polia de descarga. A altura da roda de descarga e a posição radial do transportador são variáveis.
A mudança triaxial da roda de descarga é essencial para criar estacas em camadas que superem a segregação. Sistemas de guincho de cabo são normalmente usados ​​para estender e retrair transportadores de alimentação. O movimento radial do transportador pode ser realizado por um sistema de corrente e roda dentada ou por um acionamento planetário hidráulico. A altura do transportador geralmente é alterada pela extensão dos cilindros telescópicos do trem de pouso. Todos esses movimentos devem ser controlados para criar estacas multicamadas automaticamente.
Transportadores telescópicos possuem um mecanismo para criar pilhas multicamadas. Minimizar a profundidade de cada camada ajudará a limitar a separação. Isso exige que o transportador se mantenha em movimento à medida que o estoque aumenta. A necessidade de movimento constante torna necessária a automação de transportadores telescópicos. Existem diversos métodos de automação, alguns mais baratos, mas com limitações significativas, enquanto outros são totalmente programáveis ​​e oferecem mais flexibilidade na criação de estoque.
Quando o transportador começa a acumular material, ele se move radialmente durante o transporte. O transportador se move até que uma chave fim de curso montada no eixo do transportador seja acionada ao longo de seu caminho radial. O acionamento é feito de acordo com o comprimento do arco que o operador deseja que a correia transportadora percorra. Nesse momento, o transportador se estende por uma distância predeterminada e começa a se mover na outra direção. Esse processo continua até que a longarina transportadora seja estendida ao máximo e a primeira camada seja concluída.
Quando o segundo nível é construído, a ponta começa a se retrair a partir de sua extensão máxima, movendo-se radialmente e retraindo no limite arqueado. Construa camadas até que o interruptor de inclinação montado na roda de suporte seja acionado pela estaca.
O transportador percorrerá a distância definida e iniciará o segundo levantamento. Cada elevador pode consistir em várias camadas, dependendo da velocidade do material. O segundo levantamento é semelhante ao primeiro, e assim por diante até que toda a pilha seja construída. Uma grande parte da pilha resultante é desisolada, mas há transbordamentos nas bordas de cada pilha. Isso ocorre porque as correias transportadoras não conseguem ajustar automaticamente a posição das chaves fim de curso ou dos objetos usados ​​para acioná-las. A chave fim de curso de retração deve ser ajustada de forma que o excesso não enterre o eixo do transportador.