Almacenamiento de granles sólidos 4

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131
6.4　PRESiONES DE UN SiしO
Las presiones que un granel ejerce en e=nterio「 de un silo son Ias siguientes:
P「esi6n horizontal sobre Ias pa「edes iateraIes Ph
P「esi6n de rozamiento sobre las pa「edes Pw
Presi6n sobre eI fondo deI si10 Pv
En la Fig・ 6.1 se han representado Ias presiones indicadas.
La p「esi6n sobre eI fondo serfa realmente -a diferencia entre el peso del
materiaI y Ia fuerza generada por eI rozamiento con las paredes. Nume「OSOS
ensayos reaIizados sobre modelos a esca-a 「ea- o reducida demuest「an que la
iey de p「esiones verticales Pv no es lineal con la profundidad′ Sino que tiene
forma asint6tica, Lo mismo se puede deci「 de la presi6= ho「izontaI (Fig・ 6・2).
看
看
器
聞
1
132
●　「・-〇十つ′
‡
臼g. 6,2
「ヽ
章子 ・管空手ソ
‡
i
¥ !
Para el calculo de presionesen un siio′ Se COnSide「a la siguiente nomenciatura・
J = densidad del graneI.
p =　　かguIo de rozamiento interno
p’二　anguIode rozamiento con置as paredes
RH=　　S/L =　Radio hidra輔code la secci6n del siIo
L =　Perfmetro interior de la secci6n deI silo
S =　　Areade Ia secci6n deI silo
Z　=　　P「ofundidad
Ph =　Presi6nhorizontai
P, =　P「esi6nverticaI
Pw =　Presi6n de 「ozamiento
Pm。X = Presi6n horizontaI maxima
Qmax = Presi6n vertical maxima
時
、
曇
‖
判
=
‖
.
小
門
Q
§
Q
S
$
.
i
.
I
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聞
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I
　
-
　
　
-
　
-
I
-
-
“
⊥
7
133
Teor子a de Jansen: De acuerdo con ti esquema de la fig. 6.3
Fig. 6・3
se parte de una rebanada horizontaI de espesor dz.
La presi6n de rozamiento se「ia:
Pw =名言g〆
帥nc「emento diferencial de -a p「esi6n vertical seria‥
p錆0 (勅elem舶- Pw ・ Area近めml
Admitiendo que Ph/P, = A’Se ma=tiene constante (VerteOria de Rankine)
四
日
○
○
園
1
1
i
〇
時
134
(贈v =
8"S・皮-Ph略やI・L・友
dPv=6"皮(1-
九・Pv"屯や/・L
6 。S
囲
6(1-CPv〉
c=信L略やI
6 .s
z=-÷L(仁CP)
Siendo
Integrando, Se tend「ia :
L/7-CPJ　=-C.J.z
1-CPv=e“Cdz
Pv　二
Sustituyendo C por su vaior:
1 -eC6z
135
Pγ=
8 .s
L入日やI
K=
Pv=
Haciendo:
〇五二聖上.年
(1-e　　5　　)
L.入.なりl
6 .s
L入好子
(1-eよ)
Ei maximo valorse obtiene cuando z → ∞
乱調紋
6 .s
L〇九〇なりI
Pv=Pvm歌(1 -e七)
Se tendra pues:
La p「esi6n horizonta- es determinada teniendo en cuenta que
阜/Pv二人
告岩(1-e具)
cuandoz→ ∞
136
乱調飲=
6 .s
Lなり/
el valor maximo serfa:
y, POr Io tanto:
Pあ=㌦m。X(1 -eよ)
La presi6n de rozamiento Pw serfa′ PueS:
Pw =亀吉gp’=人P声gp’
es decir,
㌦=入
∂ .s
L入日や/
(1-e青)帥′こ雪(1-eよ)
Pw同撒
6 .s
L
De esta forma se obtienen Ias formuIaciones matematicas de las distintas
PreSiones a lo largo deI siIo.
Pero el probIema 「eside en la dete「minaci6n deI vaIo「 que reIaciona las
PreSiones horizontales con las verticales.
Jansen determin6 te6「icamente el valor de este coeficiente partiendo de
137
valor de O,36. mientras que expe「imentalmente este valo「 fue de O′60・
Los calcuios efectuados ante「iormente se refieren a presiones activas que
corresponden aI p「oceso de llenado deI silo. Du「ante eI vaciado′ Ias
p「esiones son de tipo pasivo′ 「OmPi6ndose eI equilibrio est細co de Ia
masa Y adquiriendo 6sta un estado pIdstico.
En efecto, en eI momento de abri「se eI orificio de salida de ia toIva・ la
pa「ed lib「e de- mate「ial entra en contaCtO COn la presi6n atmosf6「ica y por
Io tanto la tensi6n p「incia- menor emPieza a disminui「 de forma casi
instantanea, hasta que e- cfrculo de Moh「 correspondiente al estado de
eq冊brio antes de abrir la tova incrementa Su diamet「O a COSta de
disminui「 dicha tensi6n principaI menor (fig. 64)・ EI p「OCeSO COntin南
hasta que eI circu-o corta a -a recta de Coulomb′ en CuyO instante se
produce la rotu「a de- grane- y 6ste empieza a desplazarse hacia abajo. Se
esta pues en u= eStado de empuje pasivo′ Seg血se vio al estudiar la
teorfa de Rankine.
En estas cOndiciones, el coeficiente de empujeA pasa de tene「 un VaIor
A = tg2(45 - p/2) de- estado activo′ a- va-o「/ = tg2(45 + 。/2) del
estado pasivo"
Este paso de- estado activo a- pasivo da lugar a un incremento de
presio=eS durante eI vaciado.
138
La medici6n reai de p「esiones se puede hacer mediante modeios a esca獲a
inst「umentados y, aunque Ios resuItados obtenidos ofrecen cierta
Va「iabiiidad, Sin embargo se se ha podido apreciar que du「ante ei vaciado
OCur「en COmO eS I6gico sobrepresiones bastante superio「es a las del
PrOCeSO de IIenado.
En Ia Fig. 6.5 se 「epresentan los resuItados obtenidos en dos ensayos
reaiizados en un mismo silo y con eI mismo materiaI. Los gr封icos indican
la va「iaci6n de=ncremento de presiones du「ante eI vaciado con respecto
a la etapa de =enado, COn la profundidad,
圏 叫　　　　O‾
千、台・ 6守
1er・ cnSa}・o　　　　狂`○韓的
戸ig. 6.5
ヾ
I
i
料
で
割
勘
的
∵
絹
∵
剃
引
割
勘
-
餅
掛
軸
139
しos coeficientesde sobrepresう6npasan de l′39 a l ′69 a una profundidad
determinada, de l,75 a 2.39. etc., Seg血se trate del p「ime「o o deI
Segundo ensayo.
Esta variaci6n se puede justificar en las diferencias de veIocidad de
ensilado y vaciado en ambos ensayos′ ParametrO 6ste dif制de controla「
con suficiente precisi6n.
pa「a evitar los efectos de sobrepresi6n. Reimbe「t p「opuso la coIocaci6n
en ei eje de vaciado deI siIo de un tubo ranurado・ que Permite vaciar de
forma ordenada porciones distintas de la masa de gra=eI′ de fo「ma que
面camente se mOViIiza Ia que se e=Cuentra maS a「「iba ent「e dos ranuras
consecutivas, mientras que ias que estan por debajo no se mov掴zan
hasta que les一一=ega su turno一一(Fig・ 6・6).
66..吋F
∴
∵
∴
-
140
Es deci「, S6きo se pone en movimiento el vo厄men ABCDEFGH。 Cuando eI
niveI superior alcance Ia Ifnea EFGH, Se inicia eI desplazamiento de Ia
Segunda masa EFGHIJKL, etC.
Aunque Ios resultados obtenidos experimentaImente en Iabo「atorio fueran
francamente buenos, a eSCaia real se o「lgInan Ciertas dificultades, que
han ocasionado que la implantaci6n de este dispositivo haya sido
bastante restringida.
Jenike estabIece su teorfa en base a dos tipos dife「entes de fiujo:
Ei fIujo masico: COrreSPOndiente ai movimiento gIobaI de toda Ia masa,
aI abrirse Ia boca de salida del siIo.
El fiujo de embudo: COrreSPOndiente a Ia fo「maci6n de un conducto
central por donde eI materiaI aImacenado va fIuyendo y el resto de Ia
masa queda en reposo.
Seg血este auto「, durante e川enado (Fig・ 6.7 a) en Ia masa se desarro=a
un estado activo de presiones.
141
戸ig. 6.7
En este estado, Ia masa no a-canza un eStado piastico′ PerO Si uno
elastico-aCtivo, tantO en e- siIo como en la toIva de salida. E= eSte
estado, las presiones siguen una curVa Segun ya Se Vio′ hasta llega「 a Ia
tolva donde se produce un incremento de p「esi6n′ Para iuego decrecer
hasta aIcanzar un Va-or nu-o en ia boca de saIida.
Durante eI vaciado, Si eI fIujo es masico′ ei mate「iai se cont「ae
IateraImente y se eXPa=devertica-mente. Corresponde a un estado pasivo
de presiones deI tipo de empuje pasivo de Rankine・ Las presiones se
inc「ementan raPidamente′ Para luego permaneCer COnStanteS" En la toIva′
tambi6n se p「oduce un aumentO b「usco de presi6n′ Para luego disminui「
hasta hacerse nuIa (Fig. 6.7 b).
EI paso del estado de presiones activo al pasivo or-g-na una Onda de
sobrep「esi6= que VamOS a trata「 de expiicar.
142
En ei momento de ab「ir ia ’boca de salida, el materiai pr6×imo se
expansiona verticalmente, PrOduci6ndose un descenso de las presiones
Verticales P, en eI s61ido′ y Ia masa pasa del estado de presiones activo
al pasivo, adoptandose Ia configuraci6n de la Fig. 6.7 c; eS decir, Se
PrOduce una zona de t「ansici6n que se ha representado en sombra・
Cuanto mas producto se evactle por la boca de descarga, mayOr Serき
esta zona de transici6∩, y durante eI proceso de vaciado se va
extendiendo hacia arriba, PrOduci6ndose una onda de sobrepresi6n a Io
Iargo del silo.
En la Fig. 6.7 c, Se Puede ve「 eI momento en que esta onda de
SObrepresiones se encuentra a Ia aItura z・
Por otra parte, la zona de transici6n sombreada se encuentra en un
estado intermedio entre el estado activo y eI pasivo; POr lo tanto, eSta
masa de material no esta aportando presi6n aIguna aI conjunto.
Como la p「esi6n eje「cida es proporcional a la masa ensiIada, aIa aItura
Z, ia curva de presiones disminuye en una cantidad propo「cionaI aI
volumen de esta masa en el estado de transici6∩.
143
Pero, Para que Se mantenga el equilib「io. esta fuerza se ha de aplica「 en
alguna zona, y eS el punto donde ia onda expansiva toca a Ias paredes
deI silo. En este punto existiran, PueS, una fue「za P normaI a la pa「ed
igual al area en sombra de la zona de transici6n. y una fuerza de
rozamiento V = Ptg.り’
Esta fue「za se despiaza hacia a「riba incrementandose hasta aIcanzar un
Va10「 maXimo en Ia parte aita de Ia toIva, manteni6ndose constante a lo
la「go deI siIo, Para disminuir hasta hacerse nula en Ia superficie. (Fig.
6,8),
霊
Fig. 6.8
La impo「tancia de las sobrepresiones depende「a 16gicamente deI tama行o
deI silo, la compresib掴dad dei s6Iido y del caudai de extracci6n・ La
duraci6n de la onda de sobrep「esi6n puede du「a「 desde una f「acci6n de
segundo hasta vaiores mayores. L6gicamente′ CuantO mds corta sea su
duraci6n, mayOr PeIigro tendra.
144
En eI caso de Ios siIos en Ios que eI fIujo es del tipo de embudo, Ia
SObrepresi6n se produce dnicamente en la masa en movimiento que
forma dicho embudo. De esta forma, eI 「esto de Ia masa que permanece
est鍋ca amortigua de forma inpo「tante las ondas de sobrepresionessobre
Ia pa「ed. Si eI fIujo de embudo toca Ia pa「ed en una cara determinada
(Fig. 6.9); Se Van a Originar cargas supiementa「ias en la cara opuesta.
Fig. 6.9 Fig. 6.10
Existen muchos tipos de s=os en Ios que eI vaciado se reaIiza
exc6nt「jcamente. En este caso, el canaI de vaciado se p「oduce de forma
exc6nt「ica apoyandose en la pared exterior (Fig. 5.12主
Las p「esiones maximas horizontaies ser(an, Segun la teorfa de Jansen,
Para un Canal de fIujo conc6ntrico y ot「o exc6ntrico:
Pc=
W及
2晦小
Pe=
MI r
2吃り/
145
COn 10 que P。IP。 = r/R; eS decj「, en la zona de contacto con la pared del
Canai de fIujo se produce una dismi…Ci6n de p「esi6n que da Iuga「 a
defo「maciones hacia dentro dei material de las paredes del silo.
La f6rmula ante「ior no es exacta, PueS hay que tener en cuenta que Ia
densidad deI mate「iaI es menor cuando esta en movimiento.
6,5　軋IMINAC16N DE B6vEDAS EN軋INTERiOR DE UN SlしO
EI ejempIo estudiado en eI capituIo 「eIativo a Ia Mecanica de Graneles se
「efiere aI disefio de la boca de una toIva, Para que nO Se formen b6vedas
a la salida. Sin embargo, Se Pueden formar b6vedas en otras pa「tes dei
silo, Cuya eiiminaci6n puede resulta「 complicada si no se toman Ias
medidas adecuadas.
Estas medidas se basan en la coIocaci6n de chapas o conos en e=nte「ior
dei silo para fac冊ar su evacuaci6∩・
Kapril y Tamaka han comprobado que para ciertos materiaIes y cierto tipo
de silos, eI tama斤o deI cono motor (anchura deI cono de descarga
fo「mado) se incrementa introduciendo una chaPa en el s=o Fig. 6.1 1.
Fig. 6.11
146
La coIocaci6n de una chapa de estas caracteristicas descomprime ei
material de todo eI peso de Ia coIumna superior en eI punto de
extracci6n, =amかdose este tipo de extracciones ’’descomprimidas’’.
La situaci6n y tama斤o de estas placas se pueden determinar por medio
de Ias siguientes exp「esiones (Fig. 6,12).
147
bmin =d + 2tsen[O′5(90-p)]
Hm,∩ =tCOS[0,5(90-の】
Siendo:
t　=
H云
se乃[0,5 ( 90 - p)】
H云=
d
coS p
donde d es el diametro de sa=da y p eI anguIo de 「eposo del material
ensiIado,
Ot「as veces, Para eVitar ia formaci6n de b6vedas′ Se introducen chapas
o separado「es ve両caIes que convierten en asim6trica Ia tolva′
dificuItando asi ia fo「maci6n de arcos.
Las soiuciones anteriores son de ca「acter estatico, PerO eXisten otras
aiternativas de caracter dinamico y que pueden ser de tipo neumatico,
vibratorio o mecanico.
Las neumaticas consisten en una serie de toberas′　Situadas
pe「imetralmente en Ia tolva de ca「ga・ que inyectan aire a la presi6= de 6
kp/Cm2 (Fig. 6.13)"
148
戸ig. 6.13
Otro sistema se basa en u輔zar Ios denominados coIchones neumaticos,
que consisten en unas aImohadi=as de goma coIocadas en las paredes′
Ias cuaIes, bien de forma pe「i6dica, bien cuando se considera oportuno′
se i珊an con aire fac冊ando la evacuaci6n 〈Fig. 6.14).
Los procedimientos vibratorios se pueden coiocar en e=nterior o en el
exterior deI siIo. En s「ntesis, COnSisten en provocar vibraciones en la
masa ens=ada por medio de un vibrador. En la Fig. 6.15 se puede= Ver
aigunos ejempIos・
Po「輔mo, los de tipo mecanico consisten en Ia coIocaci6n de eiementos
m6viles en e=nterior deI silo, en fo「ma de brazos con rasquetas y
accionados por un moto「・ En Ia Fig・ 6.16 pueden verse aIgunos
esquemas tfpicos.
149
戸ig. 6.14
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/γ‾ l, � �" 
「
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し
酔
-
I
150
6.6　DISE向O ESTRUCTURAL DE SiしOS.Y TOしVAS
EI dimensionamiento de un silo, desde el punto de vista est「uctu「aI, Se
efectt]a teniendo en cuenta las p「esiones que actdan en Ias distintas
ParteS deI recinto, Ias cuaIes determinan Ias solicitaciones a Ias que van
a estar sometidos ios diferentes componentes est「uctu「ales que forman
ei silo en cuesti6n.
6.6.1　　C創cuIo de siios
Para e=o se aplican Ias exp「esiones obtenidas en la parte generaI de Ios
apuntes, reIativas a ios valo「es de Ias diferentes presiones.
Presiones horizontaIes: Se considera que el siio trabaja como una
membrana (Fig. 6.17); eS decir, que Se CumPIe la expresi6n:
Ph,B　=　T
閣
Fig 6.17
151
En reaIidad, tambi6n se p「oducen momentos fIectores en las paredes
debido a:
Uniones entre siIos contiguos
Excentricidades en el vaciado
Efectos de un gradiente t6rmico
Como criterio de dise斤o y po「 「azones de segu「idad, Se COnSidera que la
fuerza de tracci6n debe ser soportada totaImente po「 ias armaduras
horizontaIes, en ei caso de un siIo de hormig6n, y que ademas hay que
definir ei espesordel hormig6n en 「eIaci6n con dicho esfuerzo, Para eVitar
una excesiva fisuraci6n y tener una seguridad suplementaria frente a
acciones no p「evistas, COmO Puede ser Ia existencia de momentos de
ovalizaci6n.
Se puede considerar, de forma aproximada, que el espesor de la pared
debe ser tal, que Sea CaPaZ de soporta「 tracciones superio「es a f。k/10,
siendo f。k ia resistencia caracterfstica deI hormig6∩′ definida conforme a
la instrucci6n de hormig6n vigente.
Presiones verticales: Afectan ai fondo deI siIo y a su cimentaci6n. Seg血
Ia norma DiN IO55, Si se preve ia formaci6= de b6vedas′ eI valo「 de ia
PreSi6n verticaI se debe multiplicar por dos・
152
Presiones de 「ozamientQ: Estas presiones se van acumuiando a Io largo
de Ias paredes, alcanzando su maximo vaior en el fondo deきs=o.
Para definir la armadura verticaI de la pared, Se COnSidera que una
SeCCi6n debe soportar las presiones acumuIadas debidas al rozamiento
COn dicha pared′ eI peso propio de las pa「edes y Ias sobrecargas de
Cubierta.
El dimensionamiento se reaIiza exactamente igual a como se realizara en
u=a SeCCi6n no「maI de hormig6n sometida a compresi6n simpIe.
Se debe establecer una reIaci6n entre Ias armaduras ve「ticales y ias
horizontales. Esta reIaci6n puede ser l/4.
Efectos de gradiente t6rmico: Cuando existe una diferencia importante
de temperatura entre e=nterior y ei exterio「 del silo, Se P「Oducen
tensiones complementa「ias que hay que considerar a la hora de hacer los
C副culos estructu「aIes.
6.6.2　　C副culo de toIvas met割icas
Partiendo del esquema de Ia Fig"　6・18, Se Pueden establecer las
Siguientes hip6tesis.
153
Fig. 6・18
1 a EI esfuerzo de tracci6n 。n en sentido verticaI debe equiIib「artodas las
fuerzas verticales, COn lo que se obtendrfa:
cr`2rrrhsen。=Pv”r2+G
siendo Pv la presi6n vertical a una profundidad determinada・ G el peso
deI material que queda por debajo de dicha cota, y r eI radio del silo.
Despejando:
Pv・γ
on =言読了+
2筒rSenα
154
Fig. 6.19
Estableciendo eI equi=brio de fuerzas de la membrana de dobIe cu「vatura
COn radiosp, y伍Se Obtiene:
PNods。ds2○○刀hds「〇誓〇空○○,招s2誓n空=0
tomando:
ds2
d9　=　-
p刀
d斗
dり=-
pt
Se tiene:
碑1"ds2=両“÷十。r嘩〇十
155
旦=旦十王
h p購　p,
En eI caso de una toIva troncoc6nica, S6lo hay una cu「VaturaPn = ∞
COn lo que
o,=p書
Siendo p’=R=一二- y PIV=
Senα
siendoS eI area interior deI cono.
肌.調γ2+⑦ ∞Sα
Una vez conocidas。n y 。t e= funci6n de h y de la geometriade latolva′
Ia tensi6n sobre ia chapa se puede obtener po「 apIicaci6n de Von Mises:
Es deci「, Si se conoce -a 「esistencia deI acero (cL) se puede determinar
h para una geometrfa definida.
6.7 AしGUNAS RECOM削DAC10NES A TENER帥CUENTA EN EしDiSENO DE
Si」OS Y TOLVAS
La experjencia acumulada du「ante bastante tiempo por numerOSOS
investigadores′ Se traduce e…na eXtenSa bibliograffa con propuestas de
calcuIo y dis〔甫o muY Variadas.
La problem甜ca del c約uIo de siIos radica en que′ en aigunas ocasiones′
Ios c約ulos te6「icos aplicados han conducido a estrepitosos fracasos′ Sin
156
que se haya podido conocer c6n suficie=te P「eCisi6n Ias 「azones que los
han p「oducido.
EI c副culo de silos ha tenido y tiene en Ia actuaIidad una componente
experimental a base de estudios sob「e maquetas a escaIa o
instrumentaci6n de siios existentes.
Entre estas referencias bibiiograticas se cita aquf, a mOdo de ejempIo, la
no「ma alemana DiN lO55 (1964), CuyO COntenido en sintesis es eI
Siguiente:
ConceDtOSV aicance de vaiidez. Ei hecho de que ia teorfa clasicade silos.
contenida en Ia mayorfa de libros t6cnicos, CaicuIa cargas deI p「Oducto
almacenado considerablemente menores de Ias que en 「eaIidad se
PrOducen, ha conducido en los謝timos a吊os a una serie de graves
averfas, Io que hace necesario estabiecer nuevas bases mejoradas para
eI c引culo de las fuerzasque actl]an sobre Ias paredesytoiva de los siIos.
Los conocimientos actuaIes son dife「entes y requieren amplios estudios
POSte「iores. Ahf, donde las condiciones reales no sean suficientemente
conocidas, deberan ser tomadas en consideraci6n normas de seguridad.
Se define eI siIo como un dep6sito prism甜CO O Cilindrico. Producto
almacenado es todo material granular o pulverulento en que Ia cohesi6n
es peque龍en comparaci6n con ei 「ozamiento inte「no・ En el cap剛o 2
157
de la norma. se eStudian fos productos pulveruIentos cohesivos′
dandonos un nuevo cOnCePtO de diseho y c創cuIo de estos silos
destinados a este tipo de productos・
Los inc「ementos de voIumen de -a masa aImacenada′ debidos a e=t「adas
importantes de agua′ nO SOn tenidos en cuenta′ ya que P「Oducen
hinchaz6n en la masa aImacenada, COn eI correspondiente inc「emento de
PreSiones.
旦坦niciones v ca哩皇室・ Definiremos como:
pv = P「esi6n vertical que act。a sobre una secci6n recta′ en kg/m2
ph = P「esi6n horizontal que actda sobre -as paredes′ en kg/m2
pw = Fuerza de rozamiento producto aImacenado-Pa「ed・ en kg.m"l
F = Supe「ficie de la secci6n recta′ en m2
∪ = Perimetro interio「 de la secci6n recta, en m
y = Peso especifico del p「oducto a-macenado′ en kg/m3
J = Angu-o de rozamiento entre eI producto almacenado Y la pared del
〃 = tg J = Pw / Ph (Coeficiente de 「ozamiento producto-Pa「ed)
p = Ang=Io de rozamiento inte「no del producto aImace=ado
para un producto granu-ar′ COn diametro medio de granulo de O′2 mm・
se aplicaran los siguientes vaIores:
158
Anguio de rozamiento durahte e=Ienado: d{ = 0,75り
AnguIo de rozamiento durante eI vaciado: d。 = O,6O p
Para un producto pulve「ulento, COn diametro medio de granuio de O,06
mm, Se aPlica「ch Ios siguientes valo「es:
AnguIo de rozamientodurantee=lenado y vaciado: d, = d。 = 1. p
Para diametros de grかuIo comprendidos entre O,2 mm y O,O6 mm, Se
han de extrapola「 los vaIores anteriores.
Un dato impo「tante a tener en cuenta es que ia humedad deI producto
aImacenado altera Ios vaio「es anterio「es y, en eSte CaSO, hay que acudi「
a la experimentaci6n para Ia determinaci6n de ios vaIo「es delかguIo de
rozamiento.
バ= Ph / Pv = Relaci6n entre p「esiones horizontales y ve「ticaIes
Para e=IenadoA　= 0,50
Para eI vaciadoノl = 1,00
La presi6n horizontal es maxima durante ei vaciado, mientras que la
PreSi6n vertical y la fue「za de rozamiento son maximas du「ante eI
=enado。
Caraas a DrOfundidad infinita
Llenado
Presi6n horizontal maxima:
㌦悩=古書
Presi6n verticaI maxima:
㌦fm倣=
Fuerzas de rozamiento:
γ.F
U・与・甲
_γ・F
㌦f南欧
Vaciado
Presi6n horizontai maxima:
乱。m歌
P「esi6n verticaI maxima:
Pγ音`請aX
ユ二王
U・いe
γ。F
ら・い。・U
Fuerzas de rozamiento:
乱世=告
159
160
Ca「qaS a D「Ofundidad finita
Presi6n IateraI a profundidad Z:
Pz=Pm。×・(1 -e〇三)
Z。
Pa「a e=Ienado:
圏十
Para eI vaciado:
乙。
F　　　　㌦同倣
与甲e U　　入
F Pv m鰍
ら・叫。・U　　入
infIuencias que incrementa臆n la ca「ga.堕vedas deI producto almacenadoi
La formaci6n de b6vedas y su posterior caida p「oduce p「esiones mayores
sobre eI fondo; deben multiplicarse por un coeficiente de seguridad 2,
aunque esta carga no debe ser superior a y. Z.
Si se insufla aire y ei siIo es para aimacenamie=tO de productos
granulares, Ia presi6n ho「izontal se ha de aumentar en !a presi6n de
insuflado′ que Varfa IineaImente desde el punto de insuflado hasta la
superficie superior. Para el caso de p「oductos pulveruIentos no se han
apreciado aumentos de presi6n dignos de tene「se en cuenta.
吐唾ncias que reducen Ia過重坦La presi6n late「aI sobre las paredes y
a pa面de una altura maxima de l′2O. d′ O bien O′75. H・ Puede
「educirse hasta alcanza「 en la parte maS baja de la celda eI valor de la
PreSi6n de =enado・
6.8 SIしOS DE HOMOG剛EIZACI6N
La homogeneizaci6n en si-os se ut冊za principalmente en el caso de
mate「iales de granulometrra muy fina・
Basicamente, los procedimientos u輔zados se pueden cIasificar en dos
grupossegdn se u輔ce aire o no.
La u輔zaci6n de aire en el interior del si-o tiene dos cometidos diferentes.
po「 un lado produce deformaci6n de un lecho fluido con eI granel y・ POr
el otro, facilita la mezcIa y circulaci6n de particuIas (Fig" 6"2O).
Existen varios sistemas de fluidificaci6n dependiendo de la aplicaci6n de
uno u ot「o a la variab-idad del materia- que haY que homogeneiza「・
para graneles con fuertes heterogeneidades′ Se Suelen ut服a「
procedimientos que COnSisten en COmPartimentar e=ondo del siio′
introduciendo en cada uno corrie=teS de ai「e de diferentes intensidades"
162
Cuando ia variab掴dad del p「oducto a t「atar se espe「a que no sea eIevada・
se utilizan sistemas en Ios que !a mezcla se p「Oduce durante el p「oceso
de vaciado deI siio y no en su interior.
Otros dispositivos de homoge=eizaci6n en silos no u輔zan aire como
fIuido y　-a mezcla se produce fundamentalmente por acciones
gravitatorias.
Se basan en ias distintas disposiciones del fIujo dei graneI durante ei
PrOCeSO de =enado y vaciado.
Fig. 6。20
163
Durante e=Ienado, eI materiai fo子ma una peque斤a pila confinada por ias
paredes de la to一va; de esta manera se produce una seg「egaci6n po「 tamafros′
de fo「ma que Ias partieulas mas finas quedan en eI cent「o y las mas g「uesas
hacia eI exterior de la piIa.
En el momento de descarga, Ios elementos finos son los primeros en saiir′ en
detrimento de ios mas gruesos.
7.　TERMINALES PORTUARIAS
7.1 INTRODuCC10N
La industria basica ha venido siendo alimentada de modo fundamental′ desde
hace ya tiempo, graCias a Ios medios de transporte ma柵mo y fiuviai que han
constituido uno de sus mas fi「mes soportes. En los謝timos a吊os, POr Otra
parte, eSta industria se ha visto obiigada a p「ofundas transformaciones tanto
en su crecimiento como en su t6cnica ope「atoria para pode「 hacer frente a la
demanda de mate「ias p「imas・ Todas las materias p「imas han contribuido en
mayor o meno「 proporci6n con su demanda (PerO eSPeCiaimente ias
reIacionadas con Ia industria siderurgica, CentraIes t6rmicas′ del pet「6Ieo′ de
abonos y metaldrgica) a unas profundas transformaciones de todos los
t「anspo「tes que con eIIas se reIacionan y′ POr SuPueStO・ Ios ma柵mos Y
fiuviales y -as instaIacio=eS POrtuarias′ tantO de inf「aest「uctu「a como de
equipamiento 「equeridos"
164
EI c「ecimie=tO deI transporte ma璃mo en eI mundo ha t「aido consigo:
Puesta a punto de buques de grandes tonelajes y especiaIizados al tipo
de materiaI a transportar. Han hecho aparici6n ios buques graneIeros
’一buIcar「iers一一de 20O.OOO TPM, Ios petroleros de mas de 5OO.000 TPM
y Ios buques de containers de 40,OOO TPM.
Construcci6n de grandesunidades po「tuarias o terminaies′ tantO de carga
COmO de desca「ga de graneIes. Con capacidad de mas de 30.1O6 t/afio.
Construcci6n de buques autodescargables especiaImente equipados para
descargas de　4.OOO-6.OOO t/h enIazados directamente mediante
transporte de cinta con ias areas de aimacenamiento portuarias.
La puesta en se「vicio de medios de expedici6n de aIta capacidad (Cintas
transportado「as y f.c.)
Esta evoluci6n tecnoI6gica deI transporte ma輔mo, y en ParticuIar deI de
graneies′ trae COnSigo la necesidad de una racionaiizaci6n de las instalaciones
POrtuarias′ intimamente ligadas a Ia evoiuci6n de las unidades de t「ansporte
O buques′ desde eI punto de vista de intensificaci6n de la rapidez de las
OPeraCiones de carga y descarga para disminuir la estancia en puertos o
estadfa・ de g「an trascendencia en el costo del transporte; de acuerdo, POr Otra
Parte, COn eI p「incipio generaI de que Ia mov掴dad de las unidades de
transporte es un factordecisivo en el abaratamiento deI mismo. Cuanto mayor
165
es eI 「endimiento portua「io, mayOr eS la economia sobre ei costo totaI de
transporte, aun Cuando no se perciba a veces su importancia con toda su
realidad. Este rendimiento portua「io, eS deci「, el toneiaje de mercancfas
manipuIado, dependera basicamente de ios siguientes facto「es:
infraestructura portuaria (Iongitud de los mue=es, Caiado de Ios mismos)・
Equipamie=tO POrtuario: Nl]mero′　Caiidad y tipo de eIementos de
manipuIaci6∩.
Supe「ficie de almacenamiento disponibIe y caracterfsticas de ia misma.
Medios de almacenamiento, reCOgida, tranSPO「te interior y enlace con los
demas medios de transporte gene「ai・
Un estudio deta=ado de Ia informaci6n estadistica sob「e el movimiento anuaI
o t「afico, junto con su evoluci6n previsible, Sera basico para =evar a cabo eI
proyecto de las instaIaciones de una te「minai portuaria・
Finalmente, y COmO reSumen′ habra que sehalar que en este tipo de transporte
ma「itimo los condicionantes se referiran a dos elementos basicos:
La unidad de transpo「te o buque
Las instalaciones terminaIes o puertos
166
En estos apuntes se trataran en‘lfneas muy generales ambos eIementos
basicos, aun Cuando cent「andose fundamentaImente en !as instaIaciones
te「minales y′ dentro de 6stas′　en los sistemas de carga′ descarga y
manipuIaci6n de graneIes.
7.2 1NSTAしAC10NES PORTuARIAS. CONCEPTOS GたNERALES
Desde un punto de vista econ6mico, un PuertO eS un eStabIecimiento
destinado a la recepci6n de buques pa「a 「ealizar la continuidad deI transporte
a trav6s de vfas maritimas, fluviaIes o terrestres.
Teniendo en cuenta esto′ eXiste= dos aspectos caracterfsticos que merece Ia
Pena destacar:
1O) Aspecto industrial, muy COrriente en ios puertos en 10S que nO S6io Ia
recepci6n, Sino fa transformaci6n de ias materias prlmaS eS frecuente. EI
empiazamiento preferente de Ias siderl]「gicas en las proximidades de Ios
PuertOS eS un ejempIo claro del pape=ndustrial de Ios puertos.
2O) Aspecto mercan副, 「ePreSentado poreI papel quejuegan en ei t「ansbordo
de materias primas, aSPeCtO que Cada dfa toma un papeI mas importante.
Aparte de estos dos aspectos puramente econ6micos, Ios puertos deben
Permiti「 ei estacionamiento de Ios buques aI abrigo de viento y ma「ejadas
Para:
Cumplir las misiones ante「io「mente menCionadas
permiti「 las maniob「as de avituaIlamiento (combustibIe′ agua・ etC)
Lieva「 a cabo las reparaciones
167
para poder cump-ir todas estas misiones′ SOn neCeSarias Ias obras e
instaiaciones portuarias especiaIizadas y adaptadas ai trafico p「evisible′ tantO
cuantitativamente como Cualitativamente・ Teniendo en cuenta el aspecto
cuaiitativo deI tr針ico, 6ste puede clasificarse en:
Trafico de cargas a g「aneI
Trafico de containers
Trafico petroIe「o
Trafico de mercancfas diversas
T「afico pesquero
Trafico de pasajeros
Trafico deportivo y turistico
En estos apunteS血icamente Se t「atarch aquellas instalaciones orientadas
hacia el desenvolvimiento de- trafico correspondiente a cargaS a Ios graneles
que constituYe unO de Ios mas importantes desde ei punto de vista de
abastecimiento o salida de primeras materias en la industria basica・
168
TiDOS de terminales
Se pueden establecer basicamente dos grandes cIasificaciones: una de e=as
POr ios materiaIes a manipular y otra por las operaciones a realizar"
Por Ios materiaIes a maniDuIar, Se Pueden establecer ios siguientes tipos
basicos de terminaIes especiaIizadas:
Terminal para trafico de ca「gas a granei
Terminal para trafico de contenedores
Terminal para trafico petrolero y de gases licuados
Te「minal pa「a trafico de mercancfas diversas
Te「minal para tr節ico de pasa」erOS
Otros terminaIes
Es muy norma上　sin emba「go, que una terminaI no este especia=zada
exclusivamente en el trafico de un determinado materiai y que tengamos que
hablar de terminales mixtas.
Por las ope「aciones a reaIizar, Ias terminales se pueden clasificar a su vez en:
Terminales de carga
Te「minales de descarga
TerminaIes de transbordo
Terminales mixtas, donde se combinan dos o mas operaciones a reaIizar.
169
Como ya se ha indicado previamente, nOS VamOS a Centrar fundamentaImente
en estos apuntes en Ias terminales para trafico de g「aneIes y, dentro de 6stas,
Se eStudiaran tanto Ios de carga, descarga, tranSbordo y mixtos,
a) TerminaIes de ca「ga
Como su nombre indica, Su funci6n consiste en transferi「 los materiaIes
PrOCedentes del exterior y que =egan a trav6s de sistemas de transporte
diversos (ferrocarrii, Cami6n cinta, t「anSPOrte neumatico o hidraulico, etC.〉 a
un sistema de transporte maritimo o fluvial de expedici6n, eXistiendo o no
aImacenamiento intermedio en un area o parque hab冊ado para e=o en Ia
terminaI.
Este tipo de terminal constara′　POr COnSiguiente y basicamente′　de las
SIguientes instalaciones y sistemas:
Instaiaciones de recepci6∩, COnStituidas por toIvas de descarga de
fe「「ocarrii o de camiones con sus sistemas ext「acto「es ( extractores
vibrantes, rOtrOeXtraCtOreS, eXt「aCtOreS de arado, eXtraCtOreS de cadena,
ext「acto「es de banda, etC.), O bien , en OtrOS CaSOS, Simplemente po「 ia
transferencia dei sistema de transporte conti…O P「OCedente deI exte「io「
(Cinta, tranSPOrte neumatico, tranSPOrte hidraulico) en eI sistema de
transporte interior de la terminal.
17○
○nstaIaciones de t「anspo「te interio「 de Ia terminaI. Generaimente estaran
COnStituidas′　Seg血ios casos, POr Cintas transportadoras o por
transporte neumatico o hidrauIico dent「o deI recinto de la terminaI, y que
Se「Vir台n para unir en unos casos directamente las instaIaciones de
recepci6n con ias de carga (es el caso normai cuando se utiliza eI
t「ansporte neumatico o e川idrauIico〉, O bien, efectuar esta uni6n, PerO
PaSando po「 un a「ea inte「media de almacenamiento (este es ei caso
normaI cuando se u即zan cintas t「ansportadoras上
Instalaciones de transporte intermedio. Como se ha indicado, eStaS
instaIaciones podran o no existir, Segl]n cada caso particuIa「 de terminaI,
y estaran basicamente compuestas por un area de almacenamiento o
Parque, O POr tOlvas o silos, COn SuS COrreSPOndientesequIPOS de apiIado
V reCOgida, SimiIares a los existentes en cualquier pa「que, SiIo o toIva. La
existencia de esta zona de almacenamiento vendra condicionada
fundamentaimente para actua「 como regulador entre la =egada a ia
terminai (condicionada ya sea por Ios traticos, ya POr Ios propios
Sistemas de transporte, ya POr Ios procesos productivos, ya POr la
COmbinaci6n de varios de estos factores, COmO SueIe ser usual) y la
Saiida de 6ste, COndicionada por los equiPOS, OPeraCiones v secuencias
de expedici6n.
lnstalaciones de expedici6n o carga propIamente dichas en buques. Esta
es la operaci6n basica que da su nombre a este tipo de terminaI. Esta
OPeraCi6n puede ser efectuada de forma continua o discontinua y sera la
171
que defini「a una prImera Subciasificaci6n de estas terminaIes, eXistiendo
a su vez una segunda subclasificaci6n dependiendo de que el equipo de
Carga Sea fijo o m6viI.
b) TerminaIes de descarga
Como sunombre indica, Ia funci6n de este tipo de terminales consiste en
transfe「i「 Ios materiaIes procedentes del exterior y que =egan a trav6s de un
Sistema de transporte ma「itimo o fluvial a otros sistemas de transportes
terrestres diversos (ferrocar「il, Camj6∩, Cinta, t「anSPOrte neumatico, tranSPOrte
hidraulico etc.) para su expedici6n a los diversos centros de consumo o
t「ansfo「maci6n, eXistiendo o no, Segtln los casos particuIa「es, a「eaS de
aimacenamiento intermedio de regulaci6n en el propio terminaI.
Este tipo de terminaI consta「a por consiguiente y basicamente de Ias
Siguientes instaiaciones y sistemas:
*　Instalaci6n o sistema de recepci6n. Constituido por los sistemas de
descarga propiamente dichos de Ios buques. Estos sistemas pueden a su
VeZ Clasifica「se en:
Sistemas de desca「ga inco「porados en eI p「opiO medio de transporte
ma「itimo o fiuviaI (buques autodescargabIes),
172
Sistemas de descarga externos aI medio de transporte maritimo o
fiuviai y tocalizados fisicamente en la te「mina上
Pueden hacerse otras cIasificaciones atendiendo a que los dispositivos de
desca「ga pueden ser:
COntinuos o discontinuos
fijos o m6viies
it lnstalaciones o sistemas de transpo「te interior deI te「minaI. Estarch
COmPueStOS de forma generaI por aque=os sistemas de t「ansporte:
mecanico (Cintas), neumatico o hidrauIico, que eStablecen la conexi6n
entre el sistema de recepci6n o descarga de buques y eI sistema de
expedici6n (cargade「o de ferrocarriI o cami6n o sistema de transporte
mecanico (cintas) y neumatico o hidrauIicode sa=da deI terminal) con un
PaSO intermedio o no′ dependiendode los casos, COnStituido por un area
de aImacenamiento o pa「que dentro de la propia termina上
*　lnstaIaciones de expedici6n. Constituidas basicamente por:
Cargaderos en ferrocarril o cami6n
Transferencias en t「ansportes mecanicos (Cintas), neumaticos o
hidrauIicas de sa=da deI terminaI.