Tüm dökme malzemelerin silodan çıkarılması aynı derecede zor değildir. Bazıları minimum müdahaleyle dışarı akar. Diğerleri günlerce çekiçleme, kesme ve kazı yapmayı gerektirir. Malzemelerin temizleme zorluklarının neden farklı olduğunu anlamak, etkili temizlik stratejileri tasarlamanın ve uygun müdahale yöntemlerinin seçilmesinin ilk adımıdır.
Bu makale, temizleme zorluğunu belirleyen malzeme özelliklerine ilişkin pratik bir referans kılavuzu sunmaktadır. Her bir özelliğin birikim davranışını ve temizlik gereksinimlerini nasıl etkilediğini açıklar. Tesis mühendislerinin malzemelerini karakterize etmek için gerçekleştirebilecekleri basit testler sunar. Ayrıca temizleme yöntemlerinin malzeme özellikleriyle eşleştirilmesi konusunda rehberlik sağlar.
Parçacık Boyutu ve Dağılımı
Parçacık boyutu en görünür malzeme özelliğidir ve temizleme zorluğuna doğrudan etki eder.
Yaklaşık beş milimetreden daha büyük parçacıklara sahip kaba malzemelerin temizlenmesi genellikle ince malzemelere göre daha kolaydır. Parçacıklar birim kütle başına daha az yüzey alanına sahiptir, bu da yapışma kuvvetleri için daha az alanın mevcut olduğu anlamına gelir. Ayrıca yapışkan kemerler oluşturma olasılıkları da daha düşüktür. Büyük parçacıklar birbirine kenetlendiğinde mekanik kemerler meydana gelebilir, ancak bunların kırılması genellikle ince malzemelerdeki yapışkan kemerlerden daha kolaydır.
Yüz mikrondan küçük parçacıklara sahip ince malzemelerin temizlenmesi çok daha zordur. Birim kütle başına yüksek yüzey alanı, güçlü van der Waals kuvvetlerinin ve elektrostatik çekimlerin gelişmesine olanak tanır. İnce malzemeler basınç altında katılaşır ve zamanla güç kazanır. Mekanik bozulmaya direnen yoğun, sert birikintiler oluştururlar.
Yalnızca ortalama boyut değil, parçacık boyutu dağılımı da önemlidir. Geniş boyut dağılımına sahip malzemelerin, yani büyük ve küçük parçacıkların karışımının temizlenmesi, dar dağılımlı malzemelere göre genellikle daha zordur. Küçük parçacıklar, büyük parçacıklar arasındaki boşlukları doldurarak oldukça yapışkan, yoğun bir paket oluşturur.
Parçacık boyutunun pratik değerlendirmesi laboratuvar ekipmanı gerektirmez. Standart ekranlar kullanılarak yapılan basit bir elek analizi yararlı veriler sağlar. Çoğu tesis mühendisi için ilgili ayrım, malzemenin basit aletlerle taşınabilecek kadar kaba mı yoksa motorlu ekipman veya su jeti gerektirecek kadar ince mi olduğudur.
Nem İçeriği
Çoğu dökme malzeme için temizleme zorluğundaki en önemli faktör nemdir. Kuru ve serbest akışlı bir malzeme, nem arttığında yapışkan ve hareketsiz hale gelebilir.
Nemin etkisi malzemeye bağlıdır. Birçok toz için, bunun üzerinde akışın güvenilmez hale geldiği kritik bir nem içeriği vardır. Bu seviyenin altında malzeme serbest akışlı bir katı gibi davranır. Bunun üzerinde malzeme, nemle artan yapışma mukavemeti geliştirir. Kritik nem seviyesi büyük ölçüde değişir. Çimento yüzde bir kadar düşük nem seviyelerinde bile etki gösterebilir. Diğer malzemeler sorunlu hale gelmeden önce yüzde on veya daha fazlasını tolere edebilir.
Nem ayrıca temizliği ikincil olarak da etkiler. Su jeti veya yoğuşma yoluyla bir tıkanıklığı gidermek için su eklendiğinde, kalan malzemenin sertleşmesine veya katılaşmasına neden olabilir. Çimento ve kireç, su eklemenin sorunu iyileştirmek yerine daha da kötüleştirdiği klasik örneklerdir.
Nem içeriğinin ölçülmesi basit ekipman gerektirir. Bir nem ölçer veya laboratuvar fırını niceliksel veriler sağlayabilir. Bir avuç dolusu malzemeyi sıkmak ve bir arada tutunup tutunmadığını gözlemlemek gibi niteliksel bir değerlendirme bile, temizlik stratejisi kararları için yararlı bilgiler sağlar.
Neme duyarlı malzemelerle çalışan tesisler için nemi kontrol etmek genellikle temizliği yönetmekten daha etkilidir. İyileştirilmiş çatı yalıtımı, daha iyi giriş ve çıkış yalıtımları ve iklimlendirilmiş hava, nem girişini azaltabilir ve temizleme sıklığını azaltabilir.
Uyum ve Yatma Açısı
Kohezyon, dökme bir malzemenin iç mukavemetidir. Yüksek kohezyona sahip malzemeler birbirine yapışır ve akmaya karşı direnç gösterir. Düşük kohezyona sahip malzemeler kolaylıkla akar.
Kohezyon genellikle parçacık boyutu ve nem ile ilişkilidir, ancak ayrı bir özelliktir. Bazı ince, kuru malzemelerin kohezyonu düşüktür ve serbestçe akar. Diğerleri kuruyken bile parçacık şekli veya elektrostatik etkilerden dolayı yüksek kohezyona sahiptir.
Duruş açısı, uyumun pratik bir göstergesidir. Bu, bir malzeme yığınının çökmeden önce istiflenebileceği maksimum açıdır. Duruş açısı otuz dereceden az olan malzemelerin kohezyonu düşüktür ve kolayca akar. Kırk beş derecenin üzerinde yüksek durma açısına sahip malzemeler yüksek kohezyona sahiptir ve akması zordur.
Duruş açısının ölçülmesi, malzemenin düz bir yüzeye dökülmesini ve ortaya çıkan koninin açısının ölçülmesini gerektirir. Bu test küçük bir numune ile tesis laboratuvarında ve hatta bakım atölyesinde yapılabilir.
Yüksek kohezyonlu malzemeler daha agresif temizleme yöntemleri gerektirir. Basit titreşim veya çubuklama yeterli olmayabilir. Elektrikli kırıcılar, su jeti veya uzaktan kumandalı yıkım ekipmanı gerekli olabilir. Düşük kohezyonlu malzemeler sıklıkla titreşim veya çubuklama ile temizlenebilir.
Sertlik ve Aşındırıcılık
Sertlik, malzemenin mekanik bozulmaya karşı gösterdiği dirençtir. Sert malzemelerin kırılması zordur. Yumuşak malzemelerin kırılması kolaydır.
Malzeme sert birikintiler halinde birleştiğinde sertlik önemli hale gelir. Çimento birikintileri betonla karşılaştırılabilir sertliğe ulaşabilir. Bazı kimyasal ara maddeler, mekanik kırıcılara direnen son derece sert kabuklar oluşturabilir.
Aşındırıcılık sertlikle ilgilidir ancak malzemenin ekipman üzerindeki etkisini ifade eder. Aşındırıcı malzemeler kırıcı uçlarını, kesici takımları ve silo kaplamalarını aşındırır. Yüksek aşındırıcılık, temizleme maliyetini ve silonun zarar görmesini artırır.
Sertliğin test edilmesi özel ekipman gerektirmez. Mineral sertlik testine benzer basit bir çizik testi kaba bir tahmin sağlayabilir. Çakı ile çizilebilecek malzemeler yumuşaktır. Bıçağı körelten malzemeler serttir. Hiçbir şekilde çizilemeyen malzemeler çok serttir ve çıkarılması için özel ekipman gerektirir.
Sert malzemeler genellikle birincil temizleme yöntemi olarak su jeti gerektirir. Su jeti, mekanik kırıcıların yaşadığı aşınma ve yıpranma olmadan sert birikintileri keser. Su basıncı malzemenin sertliğine uygun olmalıdır. Daha yumuşak malzemeler aşırı basınçtan zarar görebilir.
Akış Fonksiyonu ve Sıkıştırılabilirlik
Akış fonksiyonu, bir malzemeye uygulanan stres ile onun akma kabiliyeti arasındaki ilişkidir. Bu, akış davranışının en eksiksiz karakterizasyonudur, ancak kesin olarak belirlenebilmesi için laboratuvar testlerinin yapılması gerekir.
Pratik amaçlar açısından sıkıştırılabilirlik, akış fonksiyonu için bir temsil görevi görür. Sıkıştırılabilirlik, bir malzeme basınca maruz kaldığında hacimde meydana gelen azalmadır. Yüksek sıkıştırılabilirliğe sahip malzemelerin akması genellikle zordur çünkü parçacıklar sıkı bir şekilde birleşir.
Basit bir sıkıştırılabilirlik testi, bir malzeme örneğinin dereceli bir silindire yerleştirilmesini, bilinen bir ağırlığın uygulanmasını ve hacim azalmasının ölçülmesini içerir. Orijinal hacmin yüzdesi olarak hacim azalması sıkıştırılabilirliktir. Sıkıştırılabilirliği yüzde otuzun üzerinde olan malzemelerin yüksek düzeyde sıkıştırılabilir ve akması zor olduğu kabul edilir.
Yüksek oranda sıkıştırılabilir malzemeler silo tasarımına ve temizleme sıklığına dikkat edilmesini gerektirir. Depolama sırasında konsolidasyona eğilimlidirler ve daha az sıkıştırılabilir malzemelere göre daha sık temizlik gerektirebilirler. Hava şokları veya akışkanlaştırıcılar gibi akış yardımcıları genellikle sıkıştırılabilir malzemeler için faydalıdır.
Sıcaklık Hassasiyeti
Sıcaklık hem malzeme özelliklerini hem de temizleme işlemini etkiler. Bazı malzemeler ısıtıldığında işlenmesi daha kolay hale gelir. Diğerleri daha da zorlaşıyor.
Bazı reçineler veya asfaltlar gibi ısıyla yumuşayan malzemelerin ısıtıldığında temizlenmesi daha zor hale gelebilir çünkü bunlar daha yapışkan hale gelir. Isı ile genişleyen malzemeler daha az yoğun hale gelebilir ve daha kolay akabilir. Sıcaklığın etkisi malzemeye özeldir ve her durum için belirlenmelidir.
Sıcaklık aynı zamanda güvenliği de etkiler. Enerji santrallerinden gelen uçucu kül gibi sıcak malzemeleri içeren silolar, işçiler ve ekipmanlar için termal tehlike oluşturur. Sıcak siloların temizlenmesi ek güvenlik önlemleri gerektirir.
Sıcaklık duyarlılığının pratik anlamı, temizleme stratejisinin sıcaklığa göre değişmesi gerekebileceğidir. Ortam sıcaklığında çalışan bir yöntem, yüksek sıcaklıkta başarısız olabilir. Sıcaklığa duyarlı malzemelerle çalışan tesisler, temizlik planlamalarında sıcaklığı dikkate almalıdır.
Kimyasal Özellikler
Malzemenin kimyasal özellikleri hem akış davranışını hem de temizlik işlemlerinin güvenliğini etkiler.
Çimento, kireç veya bazı kimyasal katalizörler gibi suyla reaksiyona giren malzemelerin nem girmesiyle temizlenmesi daha zor hale gelir. Birçok malzeme için etkili olan su jeti bu malzemeler için uygun değildir. Mekanik çıkarma tercih edilen yöntemdir.
Aşındırıcı malzemeler özel işlem gerektirir. Asidik veya bazik malzemeler ekipmana zarar verebilir ve çalışanlara zarar verebilir. Aşındırıcı malzemeler için kullanılan temizlik ekipmanları uyumlu malzemelerden yapılmış olmalıdır ve özel temizlik prosedürleri gerektirebilir.
Zehirli veya tehlikeli malzemeler sıkı güvenlik prosedürleri gerektirir. Temizleme yöntemi toz oluşumunu ve maruziyeti önlemelidir. Personelin maruziyetini en aza indirmek amacıyla tehlikeli maddeler için uzaktan kumandalı ekipmanlar sıklıkla tercih edilir.
Malzemenin kimyasal özelliklerini anlamak, güvenli temizleme yöntemlerinin seçilmesi için çok önemlidir. Malzeme güvenlik veri sayfası bu bilgiyi sağlar ve herhangi bir temizlik işleminden önce gözden geçirilmelidir.
Pratik Değerlendirme Yöntemleri
Tesis mühendisleri, temizlik planlaması için faydalı bilgiler sağlayan basit, düşük maliyetli yöntemleri kullanarak malzemelerini değerlendirebilirler.
Bir avuç test en basit değerlendirmedir. Bir avuç malzeme alın ve sıkın. Serbest bırakıldığında parçalanıyorsa kohezyonu düşüktür. Bir yığın halinde bir arada tutuluyorsa, yüksek bir yapışma sahiptir. Bir avuç dolusu test aynı zamanda nem içeriğini de gösterir. Malzeme elde nem bırakıyorsa ıslaktır.
Kazık testi, durma açısı verilerini sağlar. Malzemeyi düz bir yüzeye dökün ve yığının açısını ölçün. Düşük açı iyi akışı gösterir. Yüksek açı zayıf akışı gösterir.
Çizilme testi sertliği gösterir. Malzemeyi bir çakı ile çizmeye çalışın. Kolayca çiziliyorsa yumuşaktır. Çizilmeye karşı dayanıklıysa zordur. Çizilemiyorsa çok zordur.
Su testi neme karşı hassasiyeti gösterir. Numuneye az miktarda su ekleyin. Malzeme priz alır veya sertleşirse su jeti uygun değildir. Malzeme gevşek kalırsa su jeti etkili olabilir.
Oturma testi sıkıştırılabilirliği gösterir. Şeffaf bir kabı malzemeyle doldurun, basınç uygulayın ve hacim azalmasını ölçün. Yüksek hacim azalması, yüksek sıkıştırılabilirliği ve akış zorluğunu gösterir.
Bu testler kesin değildir. Laboratuvar testlerinin yerini almazlar. Ancak temizleme yöntemi seçimi için yararlı rehberlik sağlarlar ve ücretsiz olarak sunulurlar.
Özellikleri Temizleme Yöntemleriyle Eşleştirme
Aşağıdaki kılavuz, malzeme özelliklerini temizleme yöntemleriyle eşleştirmek için bir çerçeve sunmaktadır.
Büyük parçacıklara ve düşük neme sahip kuru, düşük kohezyonlu malzemeler temizlenmesi en kolay olanlardır. Titreşim veya çubuklama genellikle yeterlidir. Temizliğe ihtiyaç duyulursa basit aletlerle yapılabilir.
Nemi düşük ancak küçük parçacıklara sahip kuru, ince malzemeler, yapışma kuvvetleri nedeniyle yine de zor olabilir. Hava şokları veya akışkanlaştırıcılar genellikle etkilidir. İnatçı tıkanıklıklar için uzaktan kumandalı ekipmanlara ihtiyaç duyulabilir.
Yüksek nem içeriğine sahip ıslak malzemelerin mekanik olarak temizlenmesi zordur çünkü malzeme alet ve ekipmanlara yapışır. Su jeti etkili olabilir, ancak yalnızca malzemenin suyla reaksiyona girmemesi durumunda. Suya duyarlı malzemeler için dikkatli nem kontrolü ile mekanik olarak çıkarma işlemi gereklidir.
Sertliği yüksek olan sertleştirilmiş malzemeler güçlü yöntemler gerektirir. Hidrolik kırıcılı uzaktan kumandalı yıkım ekipmanı tercih edilen yöntemdir. Yüksek basınçlı su jeti de etkili olabilir. Sertleşmiş malzemeler için el aletleriyle manuel giriş yapılması uygun değildir.
Aşındırıcı malzemeler dayanıklı ekipmanlar gerektirir. Kırıcı uçları ve kesici takımlar hızla aşınır. Ekipman bakımı önemlidir. Malzeme ile temas eden aşınma parçası bulunmayan su jeti tercih edilebilir.
Tehlikeli maddeler uzaktan yöntemler gerektirir. Personel girişinden kaçınılmalıdır. Uzaktan çalıştırılan ekipmanın bakımının uygun şekilde yapılması ve çalıştırılması standart yaklaşımdır.
Önleyici Planlamada Malzeme Değerlendirmesinin Kullanımı
Materyal değerlendirmesi tek seferlik bir faaliyet değildir. Malzeme özellikleri kaynak, işleme ve depolama koşullarına göre değişir. Düzenli değerlendirme, temizleme yöntemlerinin uygun kalmasını sağlar.
Yeni bir malzeme kaynağı tanıtıldığında bu makalede açıklanan basit testleri gerçekleştirin. Sonuçları önceki materyallerle karşılaştırın. Yeni malzeme önemli ölçüde farklıysa temizleme sıklığını ve yöntemlerini ayarlayın.
Mevsimsel değişiklikler nem içeriğini etkilediğinde temizleme prosedürlerini ayarlayın. Yazın kuru olan malzemeler kışın ıslanabilir. Temizlik planı bu mevsimsel değişiklikleri hesaba katmalıdır.
Malzemenin saklama süresi değiştiğinde özelliklerini yeniden değerlendirin. Daha uzun süre depolanan malzemeler daha sert hale gelebilir ve temizlenmesi daha zor olabilir. Depolama süresi uzuyorsa temizliğin daha agresif hale getirilmesi gerekebilir.
Malzeme değerlendirmelerinin sonuçlarını belgeleyin. Her silo ve her malzeme türü için malzeme özelliklerinin kaydını tutun. Bu kaydı, temizlik kararlarına rehberlik etmek ve sorunların gelişmekte olduğunu gösterebilecek eğilimleri belirlemek için kullanın.
Çözüm
Malzeme özellikleri temizleme zorluğunu belirler. Bu özellikleri anlamak, tesis mühendislerinin uygun temizleme yöntemlerini seçmesine, temizleme süresini ve maliyetini tahmin etmesine ve önleyici bakımı planlamasına olanak tanır.
Bu makalede açıklanan basit değerlendirme yöntemleri, özel ekipmana ihtiyaç duymayan her tesis mühendisinin kullanımına açıktır. Birkaç test, kazık testi, çizilme testi, su testi ve oturma testi, temizlik kararlarına yön veren pratik bilgiler sağlar.
Çoğu malzeme için en önemli özellik nem içeriğidir. Kuru malzemeler ıslak malzemelere göre daha kolay akar. Nemi kontrol etmek çoğu zaman en etkili önleyici tedbirdir. Nem kontrolü yapılamayan malzemeler için temizleme yöntemlerinin diğer özelliklerine göre seçilmesi gerekmektedir.
Partikül boyutu, kohezyon, sertlik, sıkıştırılabilirlik, sıcaklık hassasiyeti ve kimyasal özelliklerin tümü temizleme zorluğunu etkiler. Temizleme yönteminin bu özelliklere uygun hale getirilmesi başarı olasılığını artırır ve temizleme süresini ve maliyetini azaltır.
Malzemelerinden anlayan tesis mühendisleri daha iyi temizlik kararları verir. Belirli bir programa göre değil, ihtiyaç duyulduğunda temizlik yaparlar. Mevcut yöntemleri değil, işe yarayan yöntemleri seçerler. Ayrıca malzeme özelliklerinin silo performansını nasıl etkileyeceğini öngörerek sorunları önlerler.
