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Feb 19, 2024

Alimentatori gravimetrici: il tallone d'Achille della produzione continua

Feb 13, 2018 Gli alimentatori gravimetrici sono spesso utilizzati nei processi di produzione continui. Un alimentatore gravimetrico si basa su un sistema di controllo che regola la velocità dell'alimentatore in base alla perdita di peso

13 febbraio 2018

Gli alimentatori gravimetrici sono spesso utilizzati nei processi di produzione continua. Un alimentatore gravimetrico si basa su un sistema di controllo che regola la velocità dell'alimentatore in base alle misurazioni della perdita di peso. Poiché il controller non è in grado di riconoscere la velocità di scarico quando la tramoggia viene riempita con nuovo materiale, vengono generalmente utilizzate due tramogge disposte in serie. La tramoggia inferiore è spesso asimmetrica con almeno una parete fortemente inclinata per ridurre la probabilità di ostruzioni del flusso. Tali geometrie spesso determinano una distribuzione della velocità dei solidi altamente variabile, che può esacerbare la segregazione. In alcune tramogge viene utilizzato un agitatore per garantire che abbia un "fondo vivo" e nessuna zona morta. Durante il ciclo di riempimento, l'alimentatore a valle funziona in modalità volumetrica (ovvero a velocità costante). L'alimentatore funziona quindi in modalità gravimetrica (ovvero la sua velocità viene controllata misurando la perdita di peso del materiale all'interno della tramoggia) dopo che la tramoggia a valle è stata riempita. Uno schema di un alimentatore gravimetrico è riportato nella Figura 1.

La maggior parte delle polveri sono comprimibili. La densità apparente di una polvere aumenta con l'aumento dello stress di consolidamento, variando rapidamente a basse sollecitazioni e in modo meno drammatico a sollecitazioni elevate. Una tipica curva di compressibilità è mostrata nella Figura 2, dove la densità apparente è tracciata rispetto alla sollecitazione principale principale. Il principio maggiore della sollecitazione è la sollecitazione che verrebbe misurata su un piano che dà alla sollecitazione il suo valore massimo.

A causa della strana geometria della tramoggia, la polvere rimarrà in quello che viene chiamato uno stato di stress attivo. Quando è attivo, la direzione dello stress massimo è verso il basso. Se alla polvere venisse applicata una sollecitazione aggiuntiva, ad esempio se un pezzo di polvere venisse fatto cadere dalla tramoggia superiore a quella inferiore, la sollecitazione verrebbe trasmessa verticalmente verso la polvere e, essendo comprimibile, la sua densità apparente aumenterebbe. L'alimentatore non sarebbe in grado di compensare la variazione della densità apparente perché era in modalità volumetrica durante il ciclo di riempimento. Poiché la densità apparente della polvere è aumentata durante il riempimento, la velocità di scarico durante il ciclo di riempimento e l'inizio del ciclo di svuotamento può essere maggiore rispetto a prima. Ciò è illustrato nella Figura 3, dove la velocità di scarico viene calcolata misurando l'aumento di peso in un contenitore riempito dall'alimentatore.

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Quando la tramoggia inferiore si sta svuotando e l'alimentatore funziona in modalità gravimetrica, la velocità di scarico è molto costante. La densità apparente della polvere non è necessariamente costante, ma il sistema di controllo compensa riducendo la velocità di alimentazione se la densità aumenta e viceversa. Purtroppo, durante il ciclo di riempimento, l'impatto del materiale fresco comprime la polvere nella parte inferiore del contenuto della tramoggia. Ciò significa che all'aumentare della densità apparente, il controller non regola la velocità poiché si trova in modalità volumetrica.

Esistono metodi per smorzare la variabilità. Ad esempio, la polvere fresca può essere aggiunta più frequentemente in modo da impartire meno carico durante il ciclo di riempimento e ridurre il tempo in cui l'alimentatore deve rimanere in modalità volumetrica. Inoltre, i controllori moderni sono più predittivi: possono stimare la maggiore densità apparente che accompagna la fase di riempimento, che fornisce una stima della velocità dell'alimentatore richiesta quando l'alimentatore ritorna alla modalità gravimetrica.

La variabilità può essere ridotta anche modificando la sezione convergente della tramoggia inferiore per il flusso di massa. Il flusso di massa si verifica quando le pareti della tramoggia sono sufficientemente ripide e con un attrito sufficientemente basso da garantire il flusso lungo di esse. Con il flusso di massa, si svilupperà uno stato di stress passivo quando la polvere viene scaricata dal contenitore e questo stato di stress passivo permarrà durante il riempimento. La polvere viene compressa lateralmente e si espande verticalmente e, di conseguenza, le principali sollecitazioni agiscono orizzontalmente anziché verticalmente. Un tipico profilo di stress dei principi maggiori è mostrato nella Figura 4.