Pemisahan material merupakan masalah yang melekat pada sebagian besar teknologi penyimpanan. Seiring meningkatnya permintaan akan produk berkualitas tinggi, masalah isolasi stok menjadi semakin akut.
Seperti yang kita ketahui, konveyor tumpukan radial teleskopik adalah solusi paling efisien untuk pemisahan tumpukan. Konveyor ini dapat membuat inventaris berlapis-lapis, dengan setiap lapisan terdiri dari sejumlah material. Untuk membuat inventaris dengan cara ini, konveyor harus beroperasi hampir terus-menerus. Meskipun pergerakan konveyor teleskopik harus dikontrol secara manual, otomatisasi sejauh ini merupakan metode kontrol yang paling efisien.
Konveyor otomatis yang dapat ditarik dapat diprogram untuk membuat inventaris khusus dalam berbagai ukuran, bentuk, dan konfigurasi. Fleksibilitas yang hampir tak terbatas ini dapat meningkatkan efisiensi operasional secara keseluruhan dan menghasilkan produk berkualitas lebih tinggi.
Kontraktor menghabiskan jutaan dolar setiap tahun untuk memproduksi produk agregat untuk berbagai macam aplikasi. Aplikasi yang paling populer meliputi material dasar, aspal, dan beton.
Proses pembuatan produk untuk aplikasi ini rumit dan mahal. Spesifikasi dan toleransi yang semakin ketat membuat kualitas produk menjadi semakin penting.
Akhirnya, material tersebut dikeluarkan dari tumpukan stok dan diangkut ke lokasi di mana material tersebut akan dimasukkan ke dalam tanah dasar, aspal atau beton.
Peralatan yang dibutuhkan untuk pengupasan, peledakan, penghancuran, dan penyaringan sangat mahal. Namun, peralatan canggih dapat secara konsisten memproduksi agregat sesuai spesifikasi. Persediaan mungkin tampak seperti bagian sepele dari manufaktur terintegrasi, tetapi jika dilakukan secara tidak tepat, hal ini dapat mengakibatkan produk yang sepenuhnya sesuai spesifikasi tidak memenuhi spesifikasi. Ini berarti bahwa penggunaan metode penyimpanan yang salah dapat mengakibatkan hilangnya sebagian biaya untuk menghasilkan produk berkualitas.
Meskipun menyimpan produk dalam inventaris dapat mengurangi kualitasnya, inventaris merupakan bagian penting dari keseluruhan proses produksi. Inventaris adalah metode penyimpanan yang menjamin ketersediaan material. Laju produksi seringkali berbeda dengan laju produk yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu, dan inventaris membantu menutupi selisih tersebut.
Inventaris juga memberi kontraktor ruang penyimpanan yang cukup untuk merespons fluktuasi permintaan pasar secara efektif. Karena manfaat yang diberikannya, penyimpanan akan selalu menjadi bagian penting dari keseluruhan proses manufaktur. Oleh karena itu, produsen harus terus meningkatkan teknologi penyimpanan mereka untuk mengurangi risiko yang terkait dengan penyimpanan.
Topik utama artikel ini adalah isolasi. Segregasi didefinisikan sebagai "pemisahan material berdasarkan ukuran partikel". Berbagai aplikasi agregat membutuhkan mutu material yang sangat spesifik dan seragam. Segregasi menyebabkan perbedaan yang berlebihan dalam variasi produk.
Pemisahan dapat terjadi hampir di mana saja dalam proses pembuatan agregat setelah produk dihancurkan, disaring, dan dicampur dengan gradasi yang tepat.
Tempat pertama terjadinya segregasi adalah di inventaris (lihat Gambar 1). Setelah material ditempatkan di inventaris, material tersebut pada akhirnya akan didaur ulang dan dikirim ke lokasi penggunaannya.
Tempat kedua di mana pemisahan dapat terjadi adalah selama pemrosesan dan pengangkutan. Sesampainya di lokasi pabrik aspal atau beton, agregat ditempatkan dalam hopper dan/atau wadah penyimpanan, tempat produk diambil dan digunakan.
Pemisahan juga terjadi saat mengisi dan mengosongkan silo dan silo lainnya. Segregasi juga dapat terjadi selama pengaplikasian campuran akhir ke jalan atau permukaan lain setelah agregat dicampur ke dalam campuran aspal atau beton.
Agregat homogen sangat penting untuk menghasilkan aspal atau beton berkualitas tinggi. Fluktuasi gradasi agregat yang dapat dipisahkan membuat hampir mustahil untuk mendapatkan aspal atau beton yang dapat diterima.
Partikel yang lebih kecil dengan berat tertentu memiliki luas permukaan total yang lebih besar daripada partikel yang lebih besar dengan berat yang sama. Hal ini menimbulkan masalah ketika menggabungkan agregat ke dalam campuran aspal atau beton. Jika persentase partikel halus dalam agregat terlalu tinggi, akan terjadi kekurangan mortar atau bitumen dan campuran akan terlalu kental. Jika persentase partikel kasar dalam agregat terlalu tinggi, akan terjadi kelebihan mortar atau bitumen, dan konsistensi campuran akan terlalu encer. Jalan yang dibangun dari agregat yang dipisahkan memiliki integritas struktural yang buruk dan pada akhirnya akan memiliki masa pakai yang lebih rendah dibandingkan jalan yang dibangun dari produk yang dipisahkan dengan benar.
Banyak faktor yang menyebabkan segregasi dalam stok. Karena sebagian besar inventaris dibuat menggunakan ban berjalan, penting untuk memahami dampak inheren ban berjalan terhadap pemilahan material.
Saat sabuk memindahkan material di atas sabuk konveyor, sabuk sedikit memantul saat bergulir di atas puli idler. Hal ini disebabkan oleh sedikit kelonggaran pada sabuk di antara setiap puli idler. Pergerakan ini menyebabkan partikel-partikel yang lebih kecil mengendap di bagian bawah penampang material. Tumpang tindih butiran kasar menjaganya tetap di atas.
Begitu material mencapai roda pelepasan sabuk konveyor, material tersebut sudah terpisah sebagian dari material yang lebih besar di bagian atas dan material yang lebih kecil di bagian bawah. Ketika material mulai bergerak di sepanjang lengkungan roda pelepasan, partikel bagian atas (luar) bergerak dengan kecepatan lebih tinggi daripada partikel bagian bawah (dalam). Perbedaan kecepatan ini kemudian menyebabkan partikel yang lebih besar menjauh dari konveyor sebelum jatuh ke tumpukan, sementara partikel yang lebih kecil jatuh di samping konveyor.
Selain itu, partikel-partikel kecil kemungkinan besar akan menempel pada ban berjalan dan tidak terbuang hingga ban berjalan terus berputar pada roda pembuangan. Hal ini mengakibatkan lebih banyak partikel halus bergerak kembali ke bagian depan tumpukan.
Ketika material jatuh ke tumpukan, partikel yang lebih besar memiliki momentum maju yang lebih besar daripada partikel yang lebih kecil. Hal ini menyebabkan material kasar terus bergerak turun lebih mudah daripada material halus. Material apa pun, besar atau kecil, yang mengalir di sisi tumpukan disebut tumpahan.
Tumpahan merupakan salah satu penyebab utama pemisahan stok dan harus dihindari sebisa mungkin. Saat tumpahan mulai menggelinding menuruni lereng timbunan, partikel yang lebih besar cenderung menggelinding sepanjang lereng, sementara material yang lebih halus cenderung mengendap di sisi-sisi timbunan. Akibatnya, seiring tumpahan bergerak menuruni sisi-sisi tumpukan, semakin sedikit partikel halus yang tersisa dalam material yang menggelembung.
Ketika material mencapai tepi bawah atau ujung tumpukan, material tersebut sebagian besar terdiri dari partikel-partikel yang lebih besar. Tumpahan menyebabkan segregasi yang signifikan, yang terlihat pada bagian stok. Ujung luar tumpukan terdiri dari material yang lebih kasar, sementara tumpukan bagian dalam dan atas terdiri dari material yang lebih halus.
Bentuk partikel juga berkontribusi terhadap efek samping. Partikel yang halus atau bulat lebih mungkin menggelinding menuruni lereng tumpukan dibandingkan partikel halus, yang biasanya berbentuk persegi. Melebihi batas juga dapat menyebabkan kerusakan material. Ketika partikel menggelinding menuruni salah satu sisi tumpukan, mereka akan saling bergesekan. Keausan ini akan menyebabkan beberapa partikel terurai menjadi ukuran yang lebih kecil.
Angin merupakan alasan lain untuk isolasi. Setelah material meninggalkan ban berjalan dan mulai jatuh ke dalam tumpukan, angin memengaruhi lintasan pergerakan partikel dengan ukuran berbeda. Angin memiliki pengaruh yang besar pada material yang halus. Hal ini disebabkan oleh rasio luas permukaan terhadap massa partikel yang lebih kecil lebih besar daripada rasio partikel yang lebih besar.
Kemungkinan terjadinya keretakan dalam inventaris dapat bervariasi tergantung pada jenis material di gudang. Faktor terpenting terkait segregasi adalah tingkat perubahan ukuran partikel material. Material dengan variasi ukuran partikel yang lebih besar akan memiliki tingkat segregasi yang lebih tinggi selama penyimpanan. Aturan umumnya adalah jika rasio ukuran partikel terbesar terhadap ukuran partikel terkecil melebihi 2:1, mungkin terdapat masalah dengan segregasi kemasan. Di sisi lain, jika rasio ukuran partikel kurang dari 2:1, segregasi volume minimal.
Misalnya, material dasar yang mengandung partikel hingga 200 mesh dapat mengalami delaminasi selama penyimpanan. Namun, saat menyimpan barang-barang seperti batu yang telah dicuci, insulasi akan menjadi hal yang mudah. ​​Karena sebagian besar pasir masih basah, seringkali pasir dapat disimpan tanpa masalah pemisahan. Kelembapan menyebabkan partikel-partikel saling menempel, sehingga mencegah pemisahan.
Saat produk disimpan, isolasi terkadang mustahil dicegah. Tepi luar tumpukan yang sudah jadi sebagian besar terdiri dari material kasar, sementara bagian dalam tumpukan mengandung konsentrasi material halus yang lebih tinggi. Saat mengambil material dari ujung tumpukan tersebut, perlu dilakukan pengambilan sampel dari berbagai tempat untuk mencampur material. Jika Anda hanya mengambil material dari bagian depan atau belakang tumpukan, Anda akan mendapatkan seluruh material kasar atau seluruh material halus.
Terdapat juga kemungkinan untuk menambahkan insulasi saat memuat truk. Penting agar metode yang digunakan tidak menyebabkan luapan muatan. Muat bagian depan truk terlebih dahulu, lalu bagian belakang, dan terakhir bagian tengah. Ini akan meminimalkan dampak kelebihan muatan di dalam truk.
Pendekatan penanganan pasca-inventaris memang bermanfaat, tetapi tujuannya adalah untuk mencegah atau meminimalkan karantina selama pembuatan inventaris. Cara-cara yang bermanfaat untuk mencegah isolasi antara lain:
Saat ditumpuk di atas truk, material harus ditumpuk rapi dalam tumpukan terpisah untuk meminimalkan tumpahan. Material harus ditumpuk bersama-sama menggunakan loader, diangkat hingga ketinggian bucket penuh, dan dituang ke atas tumpukan agar tercampur rata. Jika loader harus memindahkan dan memecah material, jangan mencoba membuat tumpukan besar.
Membangun inventaris berlapis-lapis dapat meminimalkan segregasi. Gudang jenis ini dapat dibangun dengan buldoser. Jika material dikirim ke lapangan, buldoser harus mendorong material ke lapisan miring. Jika tumpukan dibangun dengan ban berjalan, buldoser harus mendorong material ke lapisan horizontal. Bagaimanapun, harus berhati-hati agar tidak mendorong material melewati tepi tumpukan. Hal ini dapat menyebabkan luapan material, yang merupakan salah satu alasan utama terjadinya segregasi.
Penumpukan dengan buldoser memiliki sejumlah kelemahan. Dua risiko signifikan adalah degradasi dan kontaminasi produk. Alat berat yang bekerja terus-menerus pada produk akan memadatkan dan menghancurkan material. Saat menggunakan metode ini, produsen harus berhati-hati agar tidak merusak produk secara berlebihan untuk mengurangi masalah pemisahan. Tenaga kerja dan peralatan tambahan yang dibutuhkan seringkali membuat metode ini sangat mahal, dan produsen terpaksa melakukan pemisahan selama proses.
Konveyor susun radial membantu meminimalkan dampak pemisahan. Seiring penumpukan stok, konveyor bergerak secara radial ke kiri dan kanan. Saat konveyor bergerak secara radial, ujung-ujung tumpukan, yang biasanya berupa material kasar, akan tertutup material halus. Jari-jari depan dan belakang akan tetap kasar, tetapi tumpukannya akan lebih tercampur daripada tumpukan kerucut.
Terdapat hubungan langsung antara ketinggian dan jatuh bebas material dengan tingkat segregasi yang terjadi. Seiring bertambahnya ketinggian dan meluasnya lintasan jatuh material, pemisahan material halus dan kasar pun semakin meningkat. Oleh karena itu, konveyor dengan ketinggian variabel merupakan cara lain untuk mengurangi segregasi. Pada tahap awal, konveyor harus berada pada posisi terendah. Jarak ke puli kepala harus selalu sependek mungkin.
Jatuh bebas dari ban berjalan ke tumpukan merupakan alasan lain terjadinya pemisahan. Tangga batu meminimalkan pemisahan dengan menghilangkan material yang jatuh bebas. Tangga batu adalah struktur yang memungkinkan material mengalir menuruni anak tangga ke tumpukan. Struktur ini efektif tetapi memiliki aplikasi yang terbatas.
Pemisahan akibat angin dapat diminimalkan dengan menggunakan saluran teleskopik. Saluran teleskopik pada sheave pelepasan konveyor, yang memanjang dari sheave ke tumpukan, melindungi dari angin dan membatasi dampaknya. Jika dirancang dengan baik, saluran ini juga dapat membatasi jatuhnya material secara bebas.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sabuk konveyor sudah memiliki insulasi sebelum mencapai titik pembuangan. Selain itu, ketika material meninggalkan sabuk konveyor, terjadi segregasi lebih lanjut. Roda dayung dapat dipasang di titik pembuangan untuk mencampur ulang material ini. Roda putar memiliki sayap atau dayung yang melintasi dan mencampur jalur material. Hal ini akan meminimalkan segregasi, tetapi degradasi material mungkin tidak dapat diterima.
Pemisahan dapat menimbulkan biaya yang signifikan. Inventaris yang tidak memenuhi spesifikasi dapat mengakibatkan penalti atau penolakan seluruh inventaris. Jika material yang tidak sesuai dikirim ke lokasi proyek, denda dapat melebihi $0,75 per ton. Biaya tenaga kerja dan peralatan untuk merehabilitasi tumpukan berkualitas buruk seringkali sangat mahal. Biaya per jam untuk membangun gudang dengan buldoser dan operator lebih tinggi daripada biaya konveyor teleskopik otomatis, dan material dapat terurai atau terkontaminasi untuk mempertahankan pemilahan yang tepat. Hal ini mengurangi nilai produk. Selain itu, ketika peralatan seperti buldoser digunakan untuk tugas non-produksi, terdapat biaya peluang yang terkait dengan penggunaan peralatan tersebut ketika dikapitalisasi untuk tugas produksi.
Pendekatan lain dapat diambil untuk meminimalkan dampak isolasi saat membuat inventaris dalam aplikasi di mana isolasi dapat menjadi masalah. Pendekatan ini mencakup penumpukan berlapis, di mana setiap lapisan terdiri dari serangkaian tumpukan.
Pada bagian tumpukan, setiap tumpukan ditampilkan sebagai tumpukan mini. Perpecahan masih terjadi pada setiap tumpukan individual karena efek yang sama yang telah dibahas sebelumnya. Namun, pola isolasi lebih sering terulang di seluruh penampang tumpukan. Tumpukan semacam ini dikatakan memiliki "resolusi perpecahan" yang lebih besar karena pola gradien diskretnya lebih sering berulang pada interval yang lebih kecil.
Saat memproses tumpukan dengan mesin pengisi depan, tidak perlu mencampur bahan, karena satu sendok dapat menampung beberapa tumpukan. Saat tumpukan dipulihkan, setiap lapisan akan terlihat jelas (lihat Gambar 2).
Tumpukan dapat dibuat menggunakan berbagai metode penyimpanan. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan sistem konveyor jembatan dan pembuangan, meskipun opsi ini hanya cocok untuk aplikasi stasioner. Kerugian signifikan dari sistem konveyor stasioner adalah ketinggiannya yang biasanya tetap, yang dapat menyebabkan pemisahan angin seperti yang dijelaskan sebelumnya.
Metode lain adalah menggunakan konveyor teleskopik. Konveyor teleskopik menyediakan cara paling efisien untuk membentuk tumpukan dan seringkali lebih disukai daripada sistem stasioner karena dapat dipindahkan saat dibutuhkan, dan banyak di antaranya bahkan dirancang untuk dibawa di jalan.
Konveyor teleskopik terdiri dari konveyor (konveyor pelindung) yang dipasang di dalam konveyor luar dengan panjang yang sama. Konveyor ujung dapat bergerak secara linear sepanjang konveyor luar untuk mengubah posisi katrol bongkar muat. Ketinggian roda bongkar muat dan posisi radial konveyor dapat diubah.
Perubahan triaksial roda bongkar muat sangat penting untuk menciptakan tumpukan berlapis yang mengatasi segregasi. Sistem winch tali biasanya digunakan untuk memanjangkan dan menarik kembali konveyor umpan. Pergerakan radial konveyor dapat dilakukan oleh sistem rantai dan sproket atau oleh penggerak planet yang digerakkan secara hidrolik. Ketinggian konveyor biasanya diubah dengan memanjangkan silinder undercarriage teleskopik. Semua gerakan ini harus dikontrol untuk secara otomatis menciptakan tumpukan berlapis-lapis.
Konveyor teleskopik memiliki mekanisme untuk membuat tumpukan berlapis-lapis. Meminimalkan kedalaman setiap lapisan akan membantu membatasi pemisahan. Hal ini mengharuskan konveyor untuk terus bergerak seiring bertambahnya inventaris. Kebutuhan akan pergerakan yang konstan mengharuskan otomatisasi konveyor teleskopik. Ada beberapa metode otomatisasi yang berbeda, beberapa di antaranya lebih murah tetapi memiliki keterbatasan yang signifikan, sementara yang lain sepenuhnya dapat diprogram dan menawarkan lebih banyak fleksibilitas dalam pembuatan inventaris.
Ketika konveyor mulai mengumpulkan material, ia bergerak secara radial saat mengangkut material. Konveyor bergerak hingga sakelar batas yang terpasang pada poros konveyor terpicu di sepanjang jalur radialnya. Pemicu ditempatkan tergantung pada panjang busur yang diinginkan operator untuk menggerakkan sabuk konveyor. Pada saat ini, konveyor akan memanjang hingga jarak yang telah ditentukan dan mulai bergerak ke arah sebaliknya. Proses ini berlanjut hingga konveyor stringer terentang hingga maksimum dan lapisan pertama selesai.
Ketika tingkat kedua dibangun, ujungnya mulai menarik kembali dari ekstensi maksimumnya, bergerak secara radial dan menarik kembali pada batas lengkung. Bangun lapisan demi lapisan hingga sakelar kemiringan yang terpasang pada roda penopang diaktifkan oleh tiang pancang.
Konveyor akan bergerak ke jarak yang ditentukan dan memulai pengangkatan kedua. Setiap pengangkat dapat terdiri dari beberapa lapisan, tergantung pada kecepatan material. Pengangkatan kedua serupa dengan yang pertama, dan seterusnya hingga seluruh tumpukan selesai. Sebagian besar tumpukan yang dihasilkan dipisahkan, tetapi terdapat luapan di tepi setiap tumpukan. Hal ini karena sabuk konveyor tidak dapat secara otomatis menyesuaikan posisi sakelar batas atau objek yang digunakan untuk mengaktifkannya. Sakelar batas yang ditarik harus disesuaikan agar luapan tidak mengubur poros konveyor.