Los depósitos y las tolvas se diseñaban principalmente favoreciendo su fabricación (por ejemplo, las paredes de las tolvas tenían una pendiente de 30 grados con respecto a la vertical para reducir el desperdicio de materiales de las paredes, o de 45 grados para simplificar los cálculos de diseño) . Sin embargo, una amplia experiencia ha demostrado que el diseño de estos equipos sin tener en cuenta los materiales a granel reales que se van a almacena puede llegar a producir problemas de flujo, como arcos, bovedillas, flujos erráticos e incluso ausencia de flujo.
Al medir las propiedades de flujo de un sólido a granel, se puede predecir el comportamiento del flujo del material y luego se pueden diseñar tolvas y contenedores más confiables.
¿Cómo se diseña en 3D una tolva de pesaje para material a granel?
Si quieres aprender a desarrollar y diseñar una tolva en SolidWorks, paso a paso y desde Cero, visita el curso que he preparado. Ahí explico como diseñar en 3D los conjuntos mecano soldados y montajes por uniones atornilladas que componen un conjunto de estas características para poderse instalar y trabajar en cualquier empresa que almacene productos a granel.
¿Qué patrones de flujo podemos encontrar en las tolvas?
Hay dos patrones generales de flujo que pueden ocurrir cuando se descarga un sólido a granel de una tolva: flujo en embudo y el flujo másico.
En el flujo de embudo, se crea un canal sobre la salida inferior donde el material fluye por la parte central y el material de la periferia permanece estancado.
En el flujo másico, todo el lecho de sólidos mantiene un movimiento continuo, es decir, cuando el material se descarga por la parte inferior, este avanza en bloque.
El flujo de embudo ocurre cuando las paredes de la tolva no son lo suficientemente empinadas o tienen una fricción lo suficientemente baja como para permitir el flujo a lo largo de ellas. Las tolvas de flujo másico suelen tener paredes empinadas y/o de baja fricción.
La elección entre una tolva de flujo de embudo y una tolva de flujo másico depende de varios factores. Por un lado, si el material a almacenar tiene tendencias de segregación, se debe seleccionar flujo másico. Si por el contrario, los materiales a almacenar tienen tendencia a apelmazarse se debe tirar a una tolva de flujo de embudo.
La de flujo másico también se recomienda cuando se manipulan polvos finos o para aplicaciones que requieren una tasa de descarga de sólidos constante.
¿Qué tipo de material escoger para el diseño de una tolva?
El material a escoger indudablemente es el acero, tanto para la estructura de perfil comercial como para el recipiente de la tolva. Ahora, en función al material que se vaya a almacenar, la normativa nos exigirá que escojamos acero inoxidable o acero al carbono.
Por ejemplo, para tolvas de alimentación que almacenan harinas, líquidos u otros alimentos semiprocesados o procesados, la normativa y el sentido común nos hará escoger un acero inoxidable, entre los más comunes 304 o 316. Aunque, existen ocasiones donde se permiten utilizar pinturas alimentarias, que se caracteriza por estar sometidas a reglamentaciones especificas y estrictas para garantizar la salud pública.
En cambio para otro tipo de elementos con menos restricciones, como tolvas mineras, tolvas para volquete o tolvas para grano es suficiente con utilizar acero al carbono con imprimación y pintura.
¿Las tolvas pueden ser pesadoras?
Por supuesto, la función de las tolvas principalmente es la de almacenar producto a granel para extraerlo por su parte inferior cuando se requiera. Pero, también se les puede añadir una serie de elementos de pesaje.
Para pesar el producto almacenado en el interior existen varias formas de hacerlo, en estático y en continuo;
En primer lugar, si la tolva va a trabajar en estático, la mejor opción es añadirle unas células de carga. Bien sea en la parte inferior de las patas de anclaje o entre la tolva y el bastidor que soporta todo el conjunto.
Este tipo de células de carga se pueden encontrar en proveedores especializados y existe un gran abanico de rangos. Desde tolvas para laboratorios de menor tamaño hasta tolvas para construcción o minerías que pueden pesar más de 50 toneladas de producto.
Eso si, la carga total se dividirá por el número de apoyos que le añadamos al diseño de nuestra tolva de pesaje.
En caso de que el sistema de la tolva tenga que pesar en continuo, se ha de incorporar un segundo elemento, ya sea a la entrada o a la salida, es decir, una segunda tolva que le indique la cantidad aportada o la cantidad que sale, o una cinta transportadora que lleve un segundo sistema de pesaje e indique la diferencia de material de aporte o extracción.
