Por qué el cemento fluye como agua y un minuto después está como piedra

El cemento se bloquea a sí mismo porque lleva aire dentro. Mientras hay aire entre las partículas, el polvo se comporta como un líquido: sale por la boca de descarga de forma incontrolable. En cuanto ese aire se va, la misma masa pierde movilidad y se queda dura como la piedra, y la sacudida habitual no la suelta: solo la compacta más. Lo que funciona no es la vibración continua, sino un golpe corto y potente sobre la caja del vagón desde fuera.

Dos estados del mismo polvo

Los especialistas en sólidos a granel lo describen sin metáforas. El gas en exceso entre las partículas soporta parte de la carga de consolidación y permite «que la masa se comporte de forma similar a un líquido de viscosidad muy baja». Y de inmediato la otra cara: «el mismo material en estado asentado presenta dificultades extremas de flujo debido a su escasa permeabilidad».

Un material, dos fallos opuestos. Cuál de ellos le tocará depende del material y de las condiciones de descarga: humedad, tiempo de parada, temperatura y la forma en que se cargó el vagón. Los polvos finos y cohesivos se clasificaron aparte ya en 1973 — grupo C de la clasificación de Geldart: polvos que, por las fuerzas de cohesión entre partículas, se comportan de manera radicalmente distinta a una fracción gruesa. El cemento, la creta, la cal y el concentrado de apatito pertenecen a ese grupo y, según nuestra experiencia, son las cargas más difíciles de descargar. Nuestra base de datos reúne 147 tipos de carga a granel, y muchos se comportan de forma opuesta según las circunstancias: unas veces salen sin un solo problema y otras no hay manera de descargarlos sin equipo.

Por qué la fracción fina sale más despacio de lo que permite la boca

Cuando el material sale, los huecos dentro de la masa crecen y debe entrar aire a ocupar el lugar de lo que se ha ido: «la expansión se produce en la sección de la tolva del silo y requiere una entrada de gas (normalmente aire) para llenar los huecos que se agrandan». En un polvo fino los espacios entre partículas son muy pequeños, y eso crea una resistencia al paso libre del aire a través del material: lo que se conoce como impermeabilidad. Los ingenieros de Jenike & Johanson dan el orden de magnitud con una comparación directa: «un material grueso puede salir de un silo en flujo másico a 100 toneladas por hora, mientras que un polvo fino en el mismo silo solo descarga a 5 toneladas por hora».

De ahí la conclusión práctica: la descarga lenta del cemento es un límite del propio material, no del tamaño de la boca. Agrandar la abertura no sirve, y esperar «a que arranque», tampoco.

Un vagón húmedo es otro trabajo

La humedad cambia la tarea cualitativamente. El cemento portland se prehidrata cuando se almacena o se manipula en ambiente húmedo y forma productos de hidratación en la superficie de las partículas: es decir, empieza a fraguar mucho antes de llegar a la hormigonera. En las paredes y los tabiques interiores del vagón eso se convierte en una costra que ya no se desprende sola.

Según cuentan los operarios de terminal, un vagón de cemento húmedo se descarga durante horas cuando se recurre al trabajo manual y a los martillos rompedores de mano. El coste no es solo el tiempo, como muestra el apartado siguiente.

Por qué un vibrador acoplado no cierra la cuestión

Los vibradores acoplados son la elección habitual en el vagón y en muchas cargas bastan. Con cemento no siempre resuelven ni la propia descarga. Y desde luego no resuelven la limpieza posterior del vagón: los restos se agarran a los tabiques interiores y una máquina débil no los desprende.

El cemento viaja en vagones tolva cerrados, y eso descarta el cepillado

Una distinción decide qué método está siquiera disponible: el tipo de vagón. Una máquina de cepillos limpia un vagón abierto: trabaja desde arriba, en una caja abierta. El cemento, la cal y la creta llegan en vagones tolva cerrados, y ahí dentro no entra ningún cepillo. En un vagón tolva cerrado, el residuo de los tabiques interiores solo se puede retirar con un golpe potente aplicado a la caja desde fuera. Por eso, en los polvos finos, la pregunta de la descarga y la de la limpieza tienen una única respuesta.

Qué cambia el panorama

Lo que funciona no es «sacudir más rato», sino un impulso corto y fuerte sobre la caja del vagón desde fuera. El vibrador de vagones VH-500 golpea con hasta 550 julios por impacto y actúa directamente sobre las paredes del vagón.

Un detalle que suele esperarse al revés: para el cemento la máquina no se reajusta. El descargador trabaja sobre la caja del vagón con la misma potencia en distintos materiales; no existe un «modo cemento». La única diferencia es que limpiar el cemento puede requerir algo más de tiempo que una carga granulada.

Nuestro resultado típico en un vagón de cemento: de tres horas de trabajo manual se pasó a veinte minutos con vibradores de descarga.

Una persona dentro del vagón no es un método de trabajo

Sin un vibrador potente los restos no se desprenden de los tabiques interiores, así que se manda gente dentro. Según la norma estadounidense, una tolva es justamente el objeto en el que no se puede entrar sin permiso: un espacio confinado se define como un espacio lo bastante grande para que un trabajador entre con el cuerpo, con vías de entrada y salida limitadas, y las tolvas figuran expresamente entre los ejemplos. Pasa a requerir permiso si contiene un material con potencial de sepultamiento o tiene una «configuración interna tal que quien entra podría quedar atrapado o asfixiado por paredes que convergen hacia dentro o por un suelo que desciende y se estrecha hasta una sección menor». Una tolva con restos de cemento cumple ambas cosas a la vez. La norma define el sepultamiento como «el rodeo y la captura efectiva de una persona por un líquido o una sustancia sólida finamente dividida (que fluye)».

El segundo precio del método manual es la salud de la cuadrilla. El regulador británico considera ya motivo de actuación el trabajo habitual con herramienta percutora «más de 15 minutos al día»; el valor límite diario de exposición a vibración mano-brazo es de 5,0 m/s² A(8) y el valor de acción, de 2,5 m/s² A(8). Y advierte aparte: «limitar la exposición a un nivel justo por debajo del valor límite seguirá provocando que muchos trabajadores desarrollen el síndrome de vibración mano-brazo (HAVS)». Horas con el martillo dentro del vagón no son un turno duro: son un daño irreversible en los nervios y los vasos de la mano.

Un golpe sobre la caja desde fuera elimina a la vez el residuo y el motivo para mandar a alguien dentro.

Cómo saber si este es su caso