صومعة غلال

صوامع غلال من الصلب في رالس، تكساس.

شركة صوامع الغلال اليمنية

Grain elevators are composed of groups of grain silos such as these at Port Giles, South Australia.

صومعة الغلال أوالشونة Silo، هي مبنىً مجهز لتخزين الحبوب وتحميلها وتفريغها قبل بيعها أواستعمالها. توجد الصوامع عادة في المزارع والطواحين ومحطات السكة الحديدية والموانئ وتخزن فيها الحبوب كالشعير والقمح فهي أبرز أنواع مخازن الحبوب في العصر الحديث.

توفر الأدوات والتجهيزات المستخدمة أوالملحقة بالصوامع والنواقل الموزعة بينها عمليات التهوية والتعقيم والغربلة اللازمة لحفظ المواد المخزنة بصورة سليمة، كما توفر تفريغ المواد المخزنة. وتعد الصوامع من المنشآت المهمة خاصة في البلدان الزراعية، إذ تأتي أهميتها من كونها الأسلوب الأنسب والأكثر استخداماً لتخزين الحبوب والأعلاف المخمّرة silages.

أنواع الصوامع


Coal silo under construction using aluminum concrete formwork		الشكل (1) صومعة من الخرسانة أسطوانية الشكل	الشكل (2) أ ـ صومعة أسطوانية ب ـ صومعة موشورية

يتم إنشاء الصوامع عادة على شكل مجموعات تسمى خلايا التخزين. وتصنف الصوامع من حيث الشكل الهندسي في:

صوامع أسطوانية (ذات مبتر دائري)، وهي الأكثر استخداماً (الشكلان 1و2* أ).
صوامع موشورية الشكل بأربعة سطوح أوأكثر (الشكل 2* ب).

أما من حيث الارتفاع فتصنف الصوامع حسب النسبة في:

صوامع قليلة الارتفاع، وتسمى أيضاً بالصوامع الضحلة أوالمسطحة.
صوامع مرتفعة. حيث تمثل h ازدياد الصومعة، D قطرها.

ومن حيث مادة الإنشاء تصنف في:

صوامع من الخرسانة مصبوبة في المكان أومسبقة الصنع.
صوامع معدنية.

مسطحة

الصوامع المسطحة كبيرة ذات مبان منخفضة، وتوجد عادة في المزارع، ولايزيد ارتفاعها عن عشرة أمتار، وفي معظم الأحيان يوجد بها نظام أنابيب لحماية الحبوب من الرطوبة.

High contrast image showing the intermeshed concrete staves, and how the lower hoops are aligned over the stave edges.

Small stave silos can be expanded upward. More hoops are added to strengthen the lower staves.


Low-oxygen Harvestore tower silos		This bunker silo contains sugar. Chillan, Chile	8' diameter by 150 foot silo bag shown just after filling and sealing.	This silo bin contains 27 variations of stone, sand and gravel, Copenhagen, Denmark

اسطوانية مغلقة

الصوامع الأسطوانية المغلقة عالية المباني وتوجد في المزارع والمطاحن والمرافئ ويمكن حتى يبلغ ارتفاعها 30م. وتوجد أكبر الصوامع الأسطوانية في أمريكا الشمالية عند مراكز الشحن البحري الرئيسية كشيكاغوومدينة كنساس وميسوري في الولايات المتحدة، وخليج ثندر في أونتاريوبكندا. كثير من الصوامع الأسطوانية مجهزة بأرضية معدنية مثقبة تسمح للهواء بالمرور للاحتفاظ بالحبوب خالية من الرطوبة. كما حتى الصوامع الأسطوانية متلاصقة غالبا وبجوارها أجهزة ميكانيكية مرتفعة.

توجد في الصوامع الكبيرة الكثير من الأجهزة بما في ذلك المجففات والمنظفات والمصنفات والرافعات والناقلات. وتؤدي المجففات إلى بقاء الحبوب خالية من الرطوبة. إذ يسخَّن الهواء في المجففة ويوجه على الحبوب ثم يستعمل الهواء الذي لم يتعرض لعملية تسخين لتبريد الحبوب. فيما المنظفات والمصنفات فتضمن جودة الحبوب. يحصل امتصاص الغبار والقشر أوالتبن، ويؤدي التمحيص والاهتزاز إلى التخلص من الحبوب التي لا تكون بالحجم والكثافة المناسبة. بينما بعض الماكينات تستعمل الخلايا الكهروضوئية لعزل الحبوب الفاسدة.

كما تستعمل الرافعات والناقلات لنقل الحبوب. وتحصل حركة الحبوب الرأسية بوساطة الرافعات. من ضمن أكثر الرافعات استعمالا رافعة لها سير كبير متحرك ومربوط به مجموعة من الدلاء. تنقل الحبوب في الدلوإلى ازدياد عالٍ وتُصب في سلال تخزين. فيما تقوم الناقلات بتحريك الحبوب أُفقيًّا في أنحاء الصومعة، وتسمى رافعة حبوب. وهومكان تخزين السيلاج أيضاً.

التاريخ


خطأ في إنشاء صورة مصغرة: convert: ../../magick/quantum.c:216: DestroyQuantumInfo: Assertion `quantum_info != (QuantumInfo *) NULL' failed. /usr/bin/timeout: the monitored command dumped core /home/marefa/public_html/www.marefa.org/includes/shell/limit.sh: line 101: 15058 Aborted /usr/bin/timeout $MW_WALL_CLOCK_LIMIT /bin/bash -c "$1" 3>&- Error code: 134 رسم هيروغليفي يبين تخزين حبوب داخل صومعة	تمثيل خشبي للمصريين القدماء لصومعة غلال ترجع إلى 1800 ق.م.	صومعة ترابية لشعب الدوگون بمالي.
Ancient Greek vases shaped as grain silos, 700/650 BC, Kerameikos Archaeological Museum, Athens.	الشكل (4) صورة لصومعة منهارة

كانت الصوامع تصمم في الدراسات الأولى على أساس الضغط الستاتيكي Static Pressure فقط، وهوالضغط الناجم عن المواد المخزنة في وضعية السكون. ولم يكن الضغط الديناميكي Dynamic Pressure الناتج من تفريغ وتعبئة المواد في الصومعة يؤخذ في الحسبان. وتبين فيما بعد حتى الضغط الديناميكي المؤثر في جدران الصومعة والناتج من جريان المواد الحبيبية، خصوصاً في أثناء عملية التفريغ، أكبر من الضغط الساكن المؤثر في هذه الجدران، وفي كثير من الأحيان أدى هذا الضغط غير المحسوب إلى انهيار الصومعة كاملة (الشكل 4). لذلك كان لابد من دراسة قيم الضغط الديناميكي وتوزعه من أجل أخذ ذلك في الحسبان أثناء التصميم الإنشائي للصومعة. ويتألف الضغط المؤثر في جدران الصومعة من ضغط ديناميكي أفقي وضغط احتكاك شاقولي. وقد بينت الدراسات وجود علاقة بين شكل الجريان والضغط الديناميكي.

علاقات جانسن Janssen من أبرز العلاقات لحساب الضغط الساكن على جدران الصومعة فمن أجل حساب الضغط الشاقولي الساكن تستخدم علاقة جانسن الأولى:

ولحساب الضغط الأفقي الساكن تستخدم علاقة جانسن الثانية:

أما لحساب الضغط الديناميكي فتوجد طريقتان، تعتمد الأولى على تصعيد الضغط الساكن بضربه بمعامل تصعيد، وتعتمد الثانية على علاقات مباشرة مستنتجة تجريبيّاً. من أبرز علاقات حساب الضغط الديناميكي الأفقي في الصوامع الدائرية مع أخذ تأثير الحرارة أيضاً بالحسبان علاقة ثيمر Theimer للصوامع الخارجية:

وعلاقة ثيمر للصوامع الداخلية:

حيث:

γ: الوزن الحجمي للمواد المخزنة.
D: قطر الصومعة.
R: نصف القطر الهدروليكي.
y: ازدياد المواد المخزنة.
μ: معامل الاحتكاك على الجدار.
k: نسبة الضغط الأفقي إلى الضغط الشاقولي للمواد المخزنة.

استخدام الصوامع

320x240 200kbit/s video of a PTO-driven towed New Holland forage harvester, John Deere 4020 tractor, and Gehl forage wagon. See also: High detail 600kbit/s 640x480

Short video of the steps involved for filling a farm tower silo, with English captions. أربعة min 15 sec 320x240 30fps 200 kbit Low quality, see also:
320x240 400 kbit Low quality
640x480 600 kbit Medium quality
640x480 1200 kbit High quality

View of silo unloader doors, silage drop tube, and paddle conveyor leading into barn.	Interior view of silo unloader conveyor paddles and drive chain.
View of doors under shroud. Due to the limited space, the door hinge frame is also the ladder. On the right is the unloader power cable and yellow silage drop tube with removable access doors for insertion of the silage drop spout.	View of the silo unloader drop chute inserted into the very top of the silage drop tube 60ft up. The tube is illuminated by light entering through fiberglass panels every 20ft along the outer steel shroud.
Electric winch for raising and lowering silo unloader.	50 amp, 250 volt unloader power socket, with shroud to keep out debris.

تستخدم الصوامع لتخزين مواد مختلفة مثل الحبوب والسكر والدقيق والإسمنت والأعلاف. وتؤثر مواصفات المواد المخزنة في شكل جريان هذه المواد في أثناء تفريغ الصومعة وتعبئتها، ومن ثمَّ في الضغط الناتج على جدران الصومعة وأرضيتها.

وعامة يوجد نموذجان رئيسيان لجريان المواد داخل الصومعة:

الجريان الكتلي Mass flow: حيث يحصل تدفق لكامل المواد المخزنة بآن واحد، إذ إذا المادة المخزنة أولاً تفرغ أولاً (الشكل 3ـ أ)، ولاتوجد مناطق تكون فيها المواد المخزنة ثابتة.
الجريان النواتي :Funnel flow حيث يحصل التدفق فقط في قناة ضمن المواد المخزنة، وهذه القناة محاطة بمواد مخزنة ثابتة غير متحركة (الشكل ثلاثة ـ ب).

الشكل (3) نماذج الجريان في الصوامع أ ـ جريان كتلي ب ـ جريان نواتي

نُفِّذت أبحاث عدة لدراسة أشكال الجريان وعلاقته بنوع المواد المخزنة، وبشكل الصومعة في أثناء عملية التفريغ، وقد تبين أنّ لشكل الجريان تأثيراً مباشراً وكبيراً في قيمة الضغط المؤثر في جدران الصومعة وأرضيتها وتوزعه.

مشكلات التعبئة والتفريغ


الشكل (5) عملية الفصل في الصومعة		الشكل (6) التقوس في الصوامع	الشكل (7) تكتل المواد داخل الصومعة

يمكن حدوث عدد من المشكلات في أثناء تعبئة المواد المخزنة وتفريغها، من أهمها:

الفصل

في حال التعبئة المركزية للصومعة (التعبئة في وسط الصومعة) بمواد ذات جزيئات متفاوتة الحجم، تتراكم الجزيئات الأكبر بالقرب من جدران الصومعة، في حين تتوضع الجزيئات الأصغر قريباً من المركز وهذا ما يدعى بالفصل ( الشكل 5). ويحدث الفصل أيضاً في أثناء عملية التفريغ، ففي حالة التفريغ وفق نموذج الجريان النواتي يتم تفريغ الجزيئات الأصغر التي تتوضع بالقرب من المركز أولاً، في حين يتم تفريغ الجزيئات الأكبر في النهاية. أما في حالة الجريان الكتلي فإن الجزيئات التي فُصلت في أثناء التعبئة تمزج مرة أخرى عندما تنساب خارج الصومعة.

التقوس

تتماسك الجزيئات بعضها مع بعض معضلة أقواساً ثابتة فوق المخرج تؤدي إلى توقف انسياب المواد المخزنة إلى فتحة التفريغ، هذا ما يدعى بالتقوس (الشكل 6). ويحدث التقوس في حالة الجريان الكتلي والنواتي. ويمكن منع التقوس بتحديد البعد الأدنى لفتحة الخروج الذي يوفر انسياب المواد المخزنة.

تكتل المواد المخزنة

هوتماسك جزيئات المواد المخزنة بعضها مع بعض مشكّلة كتلاً كبيرة أوصغيرة. ويحدث في حالة الجريان النواتي، حيث إذا جزءاً من المواد المخزنة الموجودة ضمن قناة الجريان تنساب خارج الصومعة، أما المواد الموجودة في المناطق غير المتحركة قرب جدران الصومعة فتبقى في مكانها وتتكتل (الشكل 7). كما يزداد التكتل عند التخزين مدة طويلة للمواد التي يزداد تماسكها مع الزمن كالسكر مثلاً. ومع إطالة مدة التخزين، تزداد كمية المواد المخزنة المتكتلة فيصعب انسيابها خارج الصومعة أويتعذر كلياً. لذلك يجب السعي إلى تفريع الصوامع ذات الجريان النواتي كاملة، وبفواصل زمنية قصيرة لإنقاص طول مدة التخزين والإقلال من حدوث التكتل.

التدفق غير المنتظم

هوخروج المواد المخزنة من فتحة تفريغ الصومعة بصورة غير منتظمة. ويحدث التدفق غير المنتظم بعد فترة التقوس أوالتكتل. حيث إذا المواد المتكتلة أوالأقواس المتشكلة تنهار بالتتالي، مما يؤدي إلى سقوط أجزاء كبيرة تسبب حمولات صدم، وعندها تسقط المواد المخزنة ذات الجزيئات الصغيرة إلى أسفل الصومعة سريعاً، وتنساب خارج الصومعة مثل السائل، ويسمى هذا السلوك بالطوفان إذ ينجم عنه الكثير من الغبار، ويصبح عندها التفريغ المستمر محالاً.

التباين في زمن التخزين

يحدث التباين في زمن تخزين المواد داخل الصومعة في حالة الجريان النواتي، حيث إذا المواد التي تمت تعبئتها في النهاية والتي تتوضع بالقرب من محور الصومعة تفرغ مباشرة، في حين المواد المتوضعة بمحاذاة الجدران تظل ساكنة فلاتفرغ، وتُفرغ هذه المواد الموجودة في المناطق غير المتحركة فقط عند التفريغ الكامل للصومعة. مما يؤدي إلى تباين في زمن التخزين، قد يحدث سيئاً في بعض الأحيان، وخاصة في حالة تخزين المواد الغذائية أوالمواد التي تتغير مواصفاتها مع الزمن.

صيانة الصوامع

يمكن حتى تنشأ حمولات إضافية لم تكن مأخوذة في الحسبان في أثناء تصميم الصومعة مثل حمولات الصدم التي تنجم عن التدفق غير المنتظم في حالة التقوس والتكتل. كما حتى الغبار الناتج يمكن حتى يؤدي إلى حدوث انفجارات كبيرة ينجم عنها تخريب في الصومعة. لأجل ذلك لابدّ من إجراء صيانة وكشف دوري على الصومعة لتحديد الأضرار الناتجة من الظواهر السابقة وتلافيها. وبما حتى مشكلات التفريغ تحدث على الأغلب في الصوامع ذات الجريان النواتي، لذلك ينصح بتصميم الصوامع بغية الحصول على جريان كتلي، ويكون ذلك بالتصميم المناسب للقمع السفلي للصومعة بحيث يوفر الانسياب الكتلي، وبتعيين البعد اللازم للمخرج لمنع التقوس.

صوامع شهيرة

Three types of wheat silos, Delungra, NSW

انظر أيضاً

مخزن حبوب
رافعة حبوب
Silos & Smokestacks National Heritage Area

المصادر

^ معجم لبنان ناشرون - والحدثة من أصل قبطي
^ هالة حمادة. "صوامع الحبوب". الموسوعة العربية.

Beedle, Peggy Lee. 4. "Silos: an agricultural success story", University of Wisconsin-Extension: 2001, G3660-4.

للإستزادة

MARCEL.L.REIMBERT & ANDRE M.REIMBERT, Silos Theory and Practice. (Lavoisier Publishing Inc. USA 1987).
HALA HAMMADEH, The Effect of Silo Geometry on the Shape of Funnel Flow Pattern and Wall Pressure of Granular Material.(Ph.D.Thesis.1995).
SARGIS S. SAFARIAN & ERNEST C.HARRIS, Design and Construction of Silos and Bunkers.(Van Nostrand Reinhold Company).