2.ความหนาแน่น (Density) ตัวไหนในการออกแบบ

คอนเวเยอร์ไกด์ไปดูหน้างานนำเรื่องราวดีๆมาแบ่งปัน (ภาพ : เหมืองถ่านหินแม่เมาะ ลำปาง)

เมื่อเราจะออกแบบระบบสายพานลำเลียงสิ่งแรกที่จะต้องรู้คือ อัตราการขนถ่ายหรือความสามารถในการขนถ่าย(Capacity)หรือปริมาณการขนถ่าย แล้วแต่จะเรียกกันของระบบลำเลียงนั้นๆ ซึ่งสัมพันธ์กับการเลือกคุณสมบัติของวัสดุที่จะขนถ่าย(Material conveyed) คุณสมบัติตัวแรกที่เกี่ยวข้องกับอัตราการขนถ่ายคือความหนาแน่น(Density)ของวัสดุซึ่งความหนาแน่น(Density)ก็มีหลายตัวเลือกให้เราเลือกใช้ เราก็ต้องพิจารณาเลือกใช้ความหนาแน่นตัวที่ถูกต้องที่ใช้ในการคำนวณ ในเรื่องระบบสายพานลำเลียงความหนาแน่น(Density)ที่เราใช้คือความหนาแน่นมวล( Bulk Density) ค่อยๆอ่านทำความเข้าใจจะรีบร้อนไม่ได้ครับ

1.Material’s Characteristic Properties (ข้อมูลลักษณะเฉพาะของวัสดุ)คืออะไร

การเลือกใช้ค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆในการออกแบบเป็นเรื่องสำคัญมากที่ข้อมูลลักษณะเฉพาะของวัสดุ (Material Characteristic) เช่น

• ค่าความหนาแน่น (Density)

• Abrasive,

• Repose Angle ,Surcharge Angle

• ขนาดและน้ำหนักของวัสดุ

• ส่วนผสมคละขนาดใหญ่-เล็กของวัสดุ

• ความชื้นในวัสดุ (Moisture Content)

• อุณหภูมิสูงสุด-ต่ำสุด

• ความเหนียว(sticky)ของวัสดุ

• สารเคมีที่ผสมในวัสดุ และค่าอื่น ๆ

การหาคุณสมบัติของวัสดุ ต้องเป็นค่าเฉลี่ยของการทดสอบหลายครั้ง หรือต้องทราบจากประสบการณ์อันยาวนานที่คุ้นเคยกับวัสดุชนิดนั้น ๆ ไม่ใช่เปิดหนังสือและอ้างอิงจากตารางอย่างเดียว การใช้ข้อมูลจากการทดสอบเพียงไม่กี่ครั้ง ควรใช้ด้วยความระมัดระวัง ปกติผู้ใช้งานจะเป็นผู้ให้ข้อมูล ความหนาแน่น (Density) แก่ผู้ออกแบบในการคำนวณหาปริมาณการขนถ่าย(Capacity) ประเด็นคือเราจะระบุความหนาแน่นตัวไหนเป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการขนถ่ายในการส่งมอบงาน เนื่องจากวัสดุเปลี่ยนแปลงน้ำหนักและปริมาตรได้เมื่ออยู่ในสภาวะที่แตกต่างกัน เช่น

• ความหนาแน่นมวล (Bulk Density)มีค่าไม่คงที่สามารถมีได้ตั้งแต่ 750 -1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร Bulk Density สามารถเปลี่ยนค่าได้ ขึ้นอยู่กับวิธีกองเก็บ หรือสถานะการอัดตัวของวัสดุ ตัวอย่างเช่น, ผงเทลงในถังจะมี Bulk Density มากกว่าผงที่เทลงบนพื้นเป็นต้น

• การคำนวณหาปริมาณการขนถ่าย(Capacity) เมื่อใช้มุมพูน (Surcharge Angle) มากกว่า 20 ° สำหรับสายพานลำเลียงที่มีความเร็วสูง ผู้ออกแบบควร ลดค่ามุมพูน (Surcharge Angle) ลงประมาณ 3 องศาเพื่อให้แน่ใจจะได้ปริมาณขนถ่ายตามที่ต้องการอย่างแน่นอน

ดังนั้นผู้ออกแบบจำเป็นต้องใช้วิจารณานทางวิศวกรรมในการเลือกใช้พารามิเตอร์ให้เหมาะสมเพื่อให้สามารถส่งมอบงานได้โดยไม่เกิดการสงสัยหรือข้อถกเถียงกันตอนส่งมอบงาน

2.Density of Materials ความหนาแน่นของวัสดุมีกี่แบบ

ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density) ความหนาแน่นมวล (Bulk Density) มุมกอง (Angle of Repose)-มุมพูน (Angle of Surcharge)

เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจลักษณะเฉพาะของวัสดุ (Material Characteristic)และเลือกใช้พารามิเตอร์ต่าง ๆได้ถูกต้องผู้เขียนอยากจะขอยกตัวอย่างเพื่อให้ผู้อ่านได้เข้าใจง่ายๆว่าค่าต่าง ๆเหล่านี้มีความหมายอย่างไร ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราตัดหินจากภูเขามีปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร ชั่งน้ำหนักจะได้ประมาณ 2.4 ตันต่อลูกบากศ์เมตร

• นำน้ำหนักหารด้วยปริมาตรก็จะได้ค่าความหนาแน่นเท่ากับ 2.4 ตันต่อลูกบาศก์เมตร เรียกความหนาแน่นนี้ว่า Solid Density คือ ความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density)เมื่อเราสไลด์เป็นแผ่นหินอ่อนหรือแผ่นหินแกรนิตแล้วความหนาแน่นก็ยังเป็น ความหนาแน่นเนื้อ (solid density) เหมือนเดิม

• ถ้าเราย่อยหิน 1 ลูกบากศ์เมตรนี้ให้เล็กลง (เช่นทำเป็นหินบดผสมคอนกรีต) เป็นกอง หินกองนี้ก็จะมีปริมาตรมากขึ้นอาจจะมีปริมาตรถึง 2 ลูกบาศก์เมตร (เพราะมีช่องว่างหรือโพรงระหว่างชิ้นส่วนของวัสดุมาก) เมื่อเรานำเอาน้ำหนักเดิมคือ 2.4 ตันหารด้วย 2 ลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นจะเท่ากับ 1.3 ตันต่อลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นตรงนี้เรียกความหนาแน่นมวล (Bulk Density)

Definition : ความหนาแน่น (Density) คือ มวล (Mass) ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร (Volume)

Solid Density คือ ความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density) เป็นมวล (Mass) ที่เป็นสถาพที่แท้จริงที่วัสดุตกตะกอนและรวมตัวกันตามธรรมชาติ (Nature Deposit)ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร(Volume) ของวัสดุนั้น ๆ เช่นเราตัดก้อนหินบนภูเขาออกมา ก้อนหินนี้จะมีความหนาแน่นเรียกว่า Solid Density

ความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density)จะหนักมากเพราะว่าไม่มีช่องว่างหรือโพรงภายในมากนัก

Bulk Density คือ มวล (Mass)ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร(Volume) ของวัสดุ เป็นความหนาแน่นเชิงปริมาตรที่รวมช่องว่างภายในกองวัสดุด้วย

เมื่อนำก้อนหินมาย่อยและกองเก็บจะมีช่องว่างระหว่างเม็ดวัสดุมาก วัสดุจะกองรวมตัวกันแบบหลวมๆความหนาแน่นตรงนี้เรียกว่า Bulk Density

ความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density) V.S ความหนาแน่นมวล (Bulk Density)

ตัดก้อนหิน Lime Stone Ore จากภูเขาเป็นความหนาแน่นเนื้อ (Solid Density) มาย่อย(Crush) และกองเก็บความหนาแน่นตรงนี้เรียกว่าความหนาแน่นมวล (Bulk Density) ดังนั้นความหนาแน่นมวลจะมีค่าน้อยกว่าความหนาแน่นเนื้อเสมอ

3.ใช้ความหนาแน่นตัวไหนในการออกแบบหาค่า Capacity ของระบบลำเลียง

ปรกติกรทำสัญญาการออกแบบหรือการส่งมอบระบบสายพานลำเลียงให้ผู้ใช้งานจะระบุ capacity เป็นตันต่อชั่วโมง โดยใช้ความหนาแน่นมวล (Bulk Density) เป็นตัวคำนวณ โดยหาได้จากเอาพื้นที่หน้าตัด(Cross Section ) ของวัสดุที่อยู่บนสายพาน คูณความเร็วของสายพานก็จะได้ปริมาตรที่ขนถ่ายในหนึ่งหน่วยเวลานั้น จากนั้นใช้ความหนาแน่นมวล (Bulk Density) เป็นตัวคูณก็แปลงหน่วยเป็นตันต่อชั่วโมง

ความหนาแน่นมวล (Bulk Density) คือน้ำหนักของวัสดุที่โหลดอยู่บนสายพานจึงเป็นตัวกำหนดค่าปริมาณการขนถ่ายเป็นค่าที่ใช้ในการออกแบบ ก่อนจะตกลงทำสัญญากันผู้ออกแบบและผู้ใช้งานจะต้องตกลงกันให้แน่นอนว่าจะใช้ค่าความหนาแน่นมวล (Bulk Density) ที่เท่าไหร่เป็นตัวกำหนดปริมาณการขนถ่าย ซึ่งค่า ความหนาแน่นมวล (Bulk Density) ตัวนี้จะต้องได้จากการทดลองหลายๆครั้งเพื่อจะได้ค่าที่ใกล้เคียงความจริงที่สุด ส่วน Solid Density ไม่ควรใช้ในการออกแบบสายพานลำเลียงเพราะมีค่ามากเกินไปน้ำหนักไม่เป็นไปตามสภาพจริงของการลำเลียงจริง

4.สายพานลำเลียงใช้ลำเลียงวัสดุอะไรได้บ้าง?

มีผู้อ่านได้สอบถามคอนเวเยอร์ไกด์มาบ่อย ๆว่า สายพานลำเลียงใช้ลำเลียงวัสดุอะไร ประเภทไหนได้บ้าง เจอคำถามแบบนี้เข้าไปผู้เขียนก็งงเหมือนกัน ถ้าจะตอบว่าสามารถลำเลียงได้หลายอย่างเลยเช่นอิฐ หิน ดินทรายและอื่นๆก็คงจะตอบได้อีกนับไม่ถ้วน การที่จะตอบให้ได้ข้อความสั้นและเข้าใจได้ครบถ้วนเป็นเรื่องที่น่าคิดทีเดียว ผู้เขียนก็ต้องใช้เวลาสักนิดนึงคิดย้อนกลับไปถึงพื้นฐานการคิดว่า สายพานโดยปกติแล้วใช้ลำเลียงวัสดุที่เป็น Bulk Material วัสดุที่เป็น Bulk Material คือวัสดุที่สามารถโรยหรือเทลงแล้วสามารถคงรูปเป็นกอง(Bulk) ได้ ถึงตอนนี้ผู้เขียนก็เลยถึง ยูเรกา ได้คำตอบว่าสายพานสามารถขนถ่ายวัสดุอะไรก็ได้ที่สามารถเทแล้วคงรูปเป็นกองได้ เป็นไงครับง่ายๆนิดเดียว เพราะฉะนั้นสรุปว่า Bulk Material ก็คือวัสดุอะไรก็ตามเทแล้วสามารถเป็นกองได้ ส่วนวัสดุที่เทแล้วไม่สามารถเปลี่ยนกองได้วัสดุนั้นไม่ใช่ Bulk Material ยกตัวอย่างเช่นน้ำ เมื่อเทลงพื้นหรือสายพานแล้วไม่สามารถคงรูปได้ ดังนั้นก็จะไม่สามารถใช้สายพานลำเลียงได้เป็นต้น

5.ตารางแนะนำ Material’s Characteristic Properties ในการออกแบบสายพานลำเลียง

ตารางข้างล่างนี้เป็นค่าคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นค่าแนะนำเบื้องต้น เป็นข้อมูลอ้างอิงทั่วไป ในการออกแบบเท่านั้น คอนเวเยอร์ไกด์รวบรวมมาให้เยอะมากๆอย่างจุใจหาที่ไหนไม่ได้แล้วหาได้ที่นี่ เท่านั้น ค่าพารามิเตอร์ที่แท้จริงของวัสดุจะต้องได้จากการทดลองหลายๆครั้งเพื่อหาค่าเฉลี่ยที่ใกล้เคียงความจริงที่สุด ดังที่กล่าวมาแล้ว

ตารางแสดงคุณสมบัติทั่วไปทางกายภาพของวัสดุ REF: Dunlop

ตารางแสดงคุณสมบัติทั่วไปทางกายภาพของวัสดุ REF: Ishwar g. mulani