¿Qué son las tolvas? Conoce los diferentes tipos y aplicaciones para el sector industrial

Las tolvas industriales son contenedores de gran tamaño con forma cónica o de pirámide truncada invertida (similar a un embudo), utilizados usualmente para canalizar y almacenar diversos materiales sólidos o líquidos. 

También sirven para transportar sustancias o materiales a otra fábrica, área o establecimiento, gracias a la posibilidad de ser ensambladas al chasis de un vehículo. 

Además de su forma característica con las paredes inclinadas, las tolvas normalmente son metálicas, descansan sobre una estructura base y poseen una compuerta en su parte superior para la carga de materiales y otra en su parte inferior para permitir la descarga del producto. 

Estos equipos resultan indispensables en la industria actual, en sectores como el agrícola, el farmacéutico, alimenticio y el petroquímico. Tienen un papel principal en la manipulación de la materia prima y de productos intermedios, pudiendo participar en diversos procesos y de múltiples formas. 

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Incluso, dependiendo de los requerimientos del proceso, pueden acoplarse ciertos instrumentos en la parte inferior de la descarga (dosificadores, molinos, pulverizadores o trituradores), de esta forma las tolvas pueden también servir para disolver, dosificar, moler, triturar y clasificar materiales. 

Como puedes observar, las tolvas industriales son una especie de dispositivo multipropósito. Por lo que hoy te entregamos una descripción detallada de lo que es una tolva, sus aplicaciones claves, su funcionamiento, su diseño y construcción. 

Tolvas y silos: ¿Cuál es la diferencia?

Es importante saber diferenciar lo que es una tolva de un silo, de esta manera se pueden aprovechar al máximo las ventajas de cada equipo.

• Diseño:
  • En las tolvas el fondo es tipo cónico, para facilitar la descarga por gravedad del material almacenado. Así puede prescindir de equipos auxiliares y se eleva la eficiencia del proceso de descarga. 
  • En los silos el fondo es generalmente plano, aunque existen silos tipo torres con una tolva en su base para facilitar la canalización de los materiales que almacenan.
  • Las paredes de las tolvas presentan cierta inclinación (como embudo invertido), mientras que los silos poseen normalmente forma de cilindro.

• Tamaño
  • Las tolvas son de menor tamaño y capacidad que los silos

• Función dentro del proceso industrial:
  • Las tolvas se utilizan para el almacenamiento temporal del material y para alimentar procesos activos. Mientras que los silos están especialmente diseñados y fabricados para almacenar productos a granel durante largos períodos.
  • Las tolvas pueden estar fijadas en la base de los silos o tener otra ubicación fija, pero es usual que se encuentren montadas sobre una estructura metálica que facilita su transporte sobre vehículos, tanto dentro como fuera de una planta industrial. Incluso, algunas tolvas pueden ser portátiles, sea porque están montadas sobre ruedas o por están diseñadas para ser manipuladas por carretillas elevadoras. Mientras que los silos normalmente están instalados en un lugar fijo.  

Aplicaciones clave de las tolvas industriales

Principalmente, las tolvas son usadas para almacenar materiales secos durante la etapa del procesamiento del producto: alimentos a granel, cenizas, madera, polvos o productos de desecho o huesos, entre otros. También es usual que se utilicen en la línea de envasado, específicamente para almacenar componentes. 

Su principal actuación es la de servir como canales amortiguadores, en donde los materiales fluyen hacia determinado proceso o equipo, sin necesidad de la intervención directa de un operador.

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Son muchos los beneficios que aportan las tolvas industriales. Ayudan a incrementar la eficiencia en la manipulación de los materiales, porque facilitan la carga y la descarga, además ayudan a practicar una dosificación precisa y permiten una adecuada conservación temporal.

Entre los sectores industriales que mayormente se benefician de las tolvas industriales son: 

El sector farmacéutico

Entre las aplicaciones clave de las tolvas en el sector farmacéutico están:

• Facilitar la transferencia a granel de materiales a lo largo de la línea de producción.
• Clasificar materiales para los diversos procesos por lotes.
• Dosificar componentes.
• Almacenar alcohol, agua y diversos químicos y medicamentos

Por ejemplo, las tolvas son utilizadas en el procesamiento y fabricación de tabletas. Aquí estos contenedores normalmente presentan un recubrimiento con propiedades antiadherentes y de baja fricción con el fin de que las pastillas fluyan correctamente a través del equipo.

El sector agrícola

En este sector las tolvas son ampliamente utilizadas para transportar y almacenar material a granel, como granos, semillas, fertilizantes y alimentos para los animales, permitiendo a los agricultores y fabricantes movilizar su inventario de manera segura. 

Son muy utilizadas las tolvas que se acoplan al camión para facilitar el transporte. Otro de los usos es el almacenamiento de leche (polvo) o para la separación eficiente de sueros.

El sector de alimentación y bebidas

En la industria de los alimentos y bebidas las tolvas se usan a menudo en todo el proceso de producción u operaciones de empaque, para almacenamiento y la transferencia de materias primas o de diversos ingredientes. 

Normalmente, estas tolvas están montadas en estructuras con ruedas giratorias para facilitar a los empleados su empuje y colocación adecuada dentro de las plantas industriales. En cuyo caso, las tolvas siempre deberán manipularse con remolcadores eléctricos, para garantizar la seguridad de la operación.

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Componentes y construcción de una tolva industrial

Las tolvas industriales pueden contar con diversos tamaños y configuraciones, dependiendo del uso y el material que deba contener. 

Básicamente, una tolva industrial se compone de un contenedor en forma cónica, piramidal, de cuña o combinada, que usualmente se llenan por su cara superior y se vacían por la cara inferior. 

Además, las tolvas también presentan una válvula en la parte inferior. Esta válvula puede ser:

• De mariposa o de bola, para trabajar con productos granulados finos o en polvo.
• De iris o con puerta deslizante, para trabajar con productos más grandes, como tabletas farmacéuticas o dulces. 

Estas válvulas pueden utilizarse para descargar el material completamente, por lo tanto se abren o cierran de forma total. También pueden utilizarse para controlar la tasa de flujo, en ese caso, la válvula debe trabajar con una abertura parcial.

Por otro lado, existen algunas tolvas que se diseñan para volcarse, siendo posible que no posean salida en la parte inferior. Otros diseños de tolvas permiten llenarse y vaciarse por la parte inferior, por lo que en la parte superior pueden estar selladas.

Los materiales más utilizados en la fabricación de tolvas son el plástico (ABS, PE, PP, PVC o acrílicos), la madera, el acero inoxidable, el aluminio u otros metales. 

¿Cómo hacer una tolva? Factores a considerar

Para construir lo que es una tolva eficiente es preciso tomar en cuenta las características del flujo del material. El diseño debe realizarse según las especificaciones exactas de los requerimientos únicos del material. De no ser así puede ponerse en peligro la seguridad de los trabajadores y afectar la calidad del producto final.

Para conocer el comportamiento del flujo de los sólidos a granel, es necesario considerar y determinar factores como la fuerza cohesiva, la compresibilidad, la fricción entre el sólido y el material de la pared de la tolva, la permeabilidad del sólido, etc.

Los resultados obtenidos servirán para calcular la geometría del equipo, exactamente, los ángulos de pared, la dimensión de la salida de la sección de la tolva y el acabado de la pared de la tolva.

Consideraciones importantes al construir una tolva

Es necesario considerar que dentro de la tolva pueden ocurrir dos patrones de flujo al descargar el sólido: un flujo másico o un flujo central. Siendo recomendable diseñar para obtener el flujo másico, porque es el comportamiento que elimina las formaciones de estancamientos en el recipiente y permite una velocidad más uniforme durante la operación del vaciado.

Por su parte, el flujo central forma un canal vertical sobre el orificio de salida de la tolva, pero el material sólido se estanca en la periferia del contenedor. Este comportamiento resulta un flujo errático que reduce la capacidad de la tolva, incrementa la segregación y permite que las partículas se degraden.

En diversos tipos de materiales, puede lograrse un flujo másico al incorporar en el diseño la suficiente inclinación de las paredes de la tolva, para que la fricción sea baja y los materiales puedan deslizarse sobre ellas.

Otra importante consideración sobre cómo hacer una tolva es a la hora de su instalación. Cuando las tolvas deben estar fijadas a la parte inferior de un silo es necesario prestar especial atención a las juntas soldadas que unirán la sección de la tolva. 

Normalmente, en el diseño se especifica una soldadura de filete de penetración completa, pero a la hora de la construcción es difícil realizar dicha unión por el acceso limitado. En consecuencia, se recomienda que un ingeniero estructural calificado inspeccione visualmente el trabajo.

Las tolvas son un medio confiable para el almacenamiento, descarga, transporte y dosificación de materiales diversos. Son equipos versátiles y resistentes que pueden desempeñarse en operaciones exigentes y de alto rendimiento y pueden adaptarse a las necesidades del proceso de producción, sin importar el sector industrial.

Las tolvas son más que simples cajas. Si estos equipos se diseñan incorrectamente resultan un obstáculo para la realización normal de las operaciones. Pero si se diseñan correctamente son aliados que logran mejorar la eficiencia de los procesos industriales.

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