8/18/2019 Materiales a Granel

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2.1 Características particulares de materiales a granel y en unidades para

su estudio

El material a granel es un material en grano o también quebrado fluido. Las características de cada

material a granel quedan determinadas por la granulación y la distribución de los granos, pero también por 

la temperatura del producto, la densidad aparente, la humedad y el ángulo de fricción.

Los materiales a granel pueden diferenciarse en dos categorías:

• materiales a granel no cohesivos, que fluyen libremente

• materiales a granel cohesivos, con tendencia a aglomerarse

uando se trata con materiales a granel suele aparecer frecuentemente el término !verter", que es un

término predeterminado en la tecnología de los procesos, así como en las normas #$% del transporte. Los

productos que pueden moverse ilimitadamente dentro de un recipiente, se denominan !a granel".

Las condiciones de almacenamiento y transporte de los materiales a granel, así como el ángulo de

fricción &ángulo de ro'amiento(, la fluidi'ación y la densidad a granel, así como también el

comportamiento de salida de un silo, pertenecen a la categoría de la mecánica del material a granel. Los

materiales a granel se pueden comportar como un fluido, es decir, que pueden fluir, cuando se supera la

energía de activación. %o obstante, las partículas del material a granel no cambian su forma durante el

transporte y esencialmente se mantienen inalteradas. Lo capacidad de fluide' que presente el material es

una de las características más importantes. En la teoría de la materia granulada, las propiedades del

material a granel se tratan físicamente.

Los materiales de construcción como, por e)emplo, yeso, arena, grava y cemento, así como las materias

primas, tales como sal de deshielo, minerales o escoria, forman parte del grupo de los materiales a

granel. *ambién forman parte los alimentos, tales como las nueces, diferentes tipos de cereales, sal,

a'+car, harina y café. *ambién pertenecen al grupo de los materiales a granel los pellets, granulados y

productos en polvo, como pigmentos y materiales de relleno.

Los materiales a granel son almacenados frecuentemente en silos o depósitos debido a sus propiedades.e diferencia entre materiales a granel que fluyen libremente y materiales a granel con tendencia a

aglomerarse. Los primeros pueden descargarse sin problemas, por e)emplo, con una esclusa de rueda

celular o una corredera. En el caso de materiales a granel complicados &comple)os(, por e)emplo,

materiales a granel cohesivos, higroscópicos, segregantes, desgastantes, que no fluyen o incluso

pastosos, la descarga &especialmente la que e-ige una dosificación e-acta( es muy comple)a. %o

obstante, los productos con las propiedades descritas se pueden descargar sin problemas con un suelo

de barras giratorias. Los productos que se van a transportar y son insensibles a la intemperie, también se

pueden almacenar al aire libre.

En el transporte se diferencia entre continuo, es decir, de flu)o sin interrupciones, y discontinuo. Entre los

procesos de transporte continuos se encuentran dispositivos sencillos como tubos fle-ibles o conductos,

pero también sistemas comple)os como cintas transportadoras, transportadores de cadenas,

transportadores de tornillo sin fin, elevadores de cangilones, bandas transportadoras y transportadorestubulares por cadena. demás se utili'an, por e)emplo, esclusas de rueda celular para descargar y

dosificar, y las válvulas pendulares dobles para el transporte de material a granel grueso. El transporte

discontinuo tiene lugar en el caso de silos o depósitos de materiales a granel, en vehículos laterales altos

y d+mperes, así como en vagones silo, vehículos silo, semirremolques con suelos desli'antes y como

producto en sacos o en /ig bags

Los materiales a granel pueden diferenciarse en dos categorías:

0ateriales a granel no cohesivos, que fluyen libremente

0ateriales a granel cohesivos, con tendencia a aglomerarse

Granel Sólido: En esta clasificación se incluyen los granos, el carbón, el mineral de hierro, la madera, elcemento, la bau-ita, la sal, etc.

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El estado sólido es la condición de la materia más difícil de mane)ar. *odos los tipos de líquidos y gases

son fáciles de almacenar y dispensar. ontrariamente, los sólidos a granel presentan un vasto rango de

dificultades entre los diferentes tipos y grados que se pueden encontrar.

Granel Líquido: Es la carga que se encuentra en estado líquido o gaseoso, dicha condición hace que su

transportación sea, por e)emplo, en vehículos tanque de por lo menos 1222 galones. Entre los productos

considerados como granel líquido se encuentran: 3etróleo, gas natural licuado, gasolina, químicos yalimentos líquidos &aceite vegetal, aceite de cocina, etc.(, entre otros.

¿Cómo se comportan?

Los materiales a granel se pueden comportar como un fluido. Lo capacidad de fluide' que presente el

material es una de las características más importantes. En la teoría de la materia granulada, las

propiedades del material a granel se tratan físicamente.

Arasi!idad onocer la abrasividad de un material es importante para dise4ar apropiadamente

un equipo contra el desgaste por contacto. ceros endurecidos, coberturas especiales o

plásticos de alta densidad deben considerarse a la hora de definir las características de los

equipos que tengan 'onas e-puestas a este tipo de deterioro, tales como conos de tolvas,

ba)antes, tornillos alimentadores, transportadores mecánicos o neumáticos, etc. Ad"esión E-iste una tendencia generali'ada a confundir el significado de los términos adhesión

y cohesión. in embargo, la diferencia radica en el tipo de mecanismo que le permite a una

partícula establecer puentes de unión con el medio circundante: la adhesión es una propiedad

superficial, mientras que la cohesión dependerá de la región subsuperficial y5o el interior de la

partícula. Los materiales adhesivos tienden a formar puentes durante el almacena)e, por lo que

se requerirá asistencia e-terna para facilitar su descarga. Angulo de reposo Esta propiedad ofrece una indicación directa de la cualidad de fluencia de un

material, así como una manifestación indirecta de otras propiedades que afectarán esa fluencia:

tama4o de partícula y forma, porosidad, cohesión, etc. El ángulo de reposo se define como el

ángulo comprendido entre el borde de una pila cónica formada por el material cuando éste se

de)a caer libremente, y la hori'ontal. 6n valor de ángulo de reposo ba)o indicará que el material

debe fluir fácilmente, mientras que un valor alto sugerirá lo contrario.

  Angulo de desli#amientoEste es el ángulo que mide la pendiente a la cual el material desli'ará sobre una superficie plana

por gravedad. El ángulo de desli'amiento es otro indicador de la aptitud a fluir del material y

resulta especialmente +til a la hora de dise4ar ba)antes, conos de tolvas y sistemas de descarga  Co"esión

La cohesión se define como la atracción molecular por medio de la cual las partículas de un

cuerpo o material permanecen unidas. 6n material particular con un alto factor de cohesión no

fluirá fácilmente y, por lo tanto, se deben tomar las medidas requeridas al dise4ar tolvas y

sistemas alimentadores  Corrosión

uando se deba procesar un material corrosivo, éste debe ser mane)ado en equipos con

superficies de contacto provistas de aceros aleados, plásticos especiales, o pinturas resistentes

a la corrosión.

$ensidad Entre los materiales com+nmente mane)ados en la industria e-iste un e-tenso rango

de densidades. Estas densidades dependerán del tama4o y distribución de partícula y de la

compresibilidad del material. Esto +ltimo implica que para materiales con un alto índice de

compresibilidad, puede establecerse un perfil de densidades vs. presión.La densidad aireada se obtiene de llenar un recipiente de volumen y peso conocido con el

material suelto y pesar. La densidad empacada es el resultado de llenar un recipiente de

volumen y peso conocido con el material, comprimir el contenido, enrasar con material el espacio

desocupado y pesar. $ispersiilidad La dispersibilidad es la propiedad que causa la presencia de polvo suspendido

en las inmediaciones del sitio donde se efect+a el mane)o. Los materiales con alta dispersibilidad

son, generalmente, aquellos con ba)a densidad a granel y reducido tama4o de partícula, lo que

los hace comportarse más como gases o líquidos que como sólidos. 0ateriales con una relación

de dispersibilidad mayor al 72 8 son fácilmente fluidi'ables y, son propensos a fugarse cuando

se los almacena y se los mane)a, a menos que se toman las medidas necesarias

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%umedad quellos materiales que presentan una alta tendencia a contener altos porcenta)es de

humedad pueden presentar problemas de fluencia. La humedad puede causa la formación de

puentes interparticulares o enlaces debido a tensión superficial que tenderán a formar 

aglomerados. 9eneralmente, materiales con niveles de humedad libre sobre los 7 12 8 en

peso, o materiales higroscópicos, se consideran riesgosos en lo relativo a su mane)o. Es

importante tomar medidas para reducir al mínimo la posibilidad de tener que mane)ar materiales

h+medos. i esta condición es inherente al proceso, debe estudiarse la posibilidad de secar elmaterial previo a su mane)o o, al contrario, agregar agua y mane)arlo como una suspensión.

Cargas est&ticas lguno materiales están su)etos a formar conglomerados por la presencia de

electricidad estática, causando taponamientos en sistema de almacena)e y equipos de

procesamiento. uando se presente este tipo de problema se debe usar inhibidores de estática o

conectar apropiadamente los sistemas o equipos a tierra. Límites de temperatura En la industria de los plásticos, algunos materiales son almacenados

cuando todavía están calientes. 0ientras se produce el enfriamiento, las partículas pueden

adherirse formando aglomerados, resultando en una alteración adversa de sus características de

fluencia.