Silo 1

ETSEIB Diseo de un silo cilndrico metlico para el almacenamiento de productos granulares

Memoria

DISEO DE UN SILO CILNDRICO PARA EL ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS GRANULARES

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NDICE

I.

MEMORIA.

- Motivacin y objetivos.

1. Descripcin de la instalacin.

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.

Descripcin elementos constituyentes del silo. Estructura soporte. Descargador del silo. Filtro de mangas. Lnea de carga del silo. Lnea de descarga del silo.

2. Detalles construccin y montaje.

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3. Clculos constructivos del silo.

3.1. Presiones laterales de llenado y de vaciado. 3.1.1. Densidad aparente. 3.1.2. Densidad bajo compresin. 3.1.3. Densidad bajo compactacin. 3.1.4. ngulo de rozamiento interno. 3.1.5. ngulo de rozamiento con la pared. 3.1.6. Relacin entre presiones laterales y verticales 3.1.7. Teoras de los especialistas ms importantes utilizadas para el diseo del silo. 3.1.7.1. Walker 3.1.7.2. Teora del empuje de tierras de coulomb y rankine 3.1.7.3. Teoras de kovtum y platonov a partir de ensayos experimentales 3.1.7.4. Normas din 1055. 1964. alemania 3.1.7.5. Calil, 1982. brasil. 3.1.7.6. Nueva norma alemana para el clculo de silos. 1986, alemania 3.1.7.7. Revisin de la norma din 1055 en 1986 3.1.7.8. Grupo de trabajo fip-iso. 1990, alemania 3.17.9. Ensayos realizados por el Dr. Ravenet en maquetas de caras transparentes 3.1.10. Determinacin del flujo de vaciado en maquetas de caras transparentes. conclusiones extradas de las normas expuestas para el clculo del silo proyecto.

4. Estudio del silo y coeficientes de seguridad: 4.1. Presiones laterales de llenado y sobrepresiones de vaciado. 4.1.1. Clculo de las presiones de llenado segn Janssen 4.1.2. Clculo de las presiones de llenado segn Norma DIN ALEMANA 4.2. Clculo de las presiones de vaciado. Presiones sobre el fondo. 4.3. Esfuerzo de traccin de la chapa. 4.3.1. Fuerzas de rozamiento mximas en el lmite 4.4. Determinacin del pandeo por efecto de las fuerzas de rozamiento e influencia de la presin horizontal. Coeficientes de seguridad. 4.5. Vaciado excntrico. 4.6. Presin reducida segn la norma VDI-3673.

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5. Soporte del silo. 5.1. Estructura soporte. 5.2.. Acciones a considerar 5.3. Estados de Carga 5.3.1. Estado de Carga 1 5.3.2. Estado de Carga 2 5.3.3. Estado de Carga 3 5.3.4. Estado de Carga 4 5.3.5. Estado de Carga 5 5.3.6. Estado de Carga 6

6. Clculo de la cimentacin. 6.1.Reacciones para el clculo de la cimentacin. 6.2. Zapatas 6.2.1. Terreno 6.2.2. Zapatas. Tipo y materiales. 6.2.3. Predimensionado. 6.2.3.1. Longitudes de anclaje para los pernos 6.2.3.2. Zapata tipo 6.2.3.3. Geometra de la zapata. 6.2.3.4. Comprobacin al vuelco. 6.2.3.5. Comprobacin al deslizamiento. 6.2.3.6. Tensiones en el terreno. 6.2.3.7. Geometra de la zapata. 6.2.3.8. Clculo a flexin. 6.2.3.8.1. Clculo a flexin. 6.2.3.8.2. Armadura. 6.2.3.8.3. Disposicin de las armaduras 6.2.3.8.4. Adherencia de las armaduras. 6.2.3.8.5. Clculo a cortante. 6.2.3.8.5.1. Clculo del esfuerzo cortante.

6.3. Placas de anclaje.

DEDICATORIA

BIBLIOGRAFIA.

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II.

ANEXOS. II.1. ANEXO A MEMORIA PRINCIPAL

III.

PLANOS. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Plano de silo en perspectiva. Plano de la planta y alzado. Plano de detalle pletina perfil IPE-270. Plano de detalle pletina perfil IPE-330. Plano de detalle apoyo pletina perfil IPE-330. Plano de detalle arriostrados L80x80x8. Plano de detalle arriostrados L70x70x7. Plano de las cimentacin y placas de anclaje. Plano de la tolva y el techo. Plano del vaciado. Plano de situacin del silo.

IV.

PLIEGO DE CONDICIONES FACULTATIVAS.

V.

ESTADO DE MEDICIONES.

VI.

PRESUPUESTOS.

1. Estado de mediciones. 2. Presupuestos parciales. 3. Presupuesto general. VII. NORMATIVA.

VIII. CATLOGOS.

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MEMORIA PRINCIPAL

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OBJETIVO Y MOTIVACIN

El objeto de este proyecto pretende el diseo, clculo y construccin de un silo cilndrico metlico para el almacenamiento de los productos de la limpia del maz.

En dicho proyecto se realiza el estudio de un silo, aplicando las teoras ms destacadas que se han dedicado al clculo, diseo y resolucin de problemas aparecidos en silos. Se exponen las normas, teoras y cdigos de los principales especialistas mundiales extrado de diversa bibliografa. Se estudian aspectos como puede ser el vaciado centrado y excntrico y la aparicin de sobrepresiones de vaciado que en algunas casos da lugar a deformaciones y fallas en la estructura metlica del silo (sobretodo en el almacenamiento de cereales). Se analizan las diversas teoras que existen y las diversas soluciones que pueden utilizarse para resolver los problemas del flujo de vaciado (flujo de conducto flujo msico centrado y excntrico). La solucin adecuada para resolver los problemas de vaciado tanto en productos granulares como en productos pulverulentos cohesivos sera el dispositivo tolva-contratolva sistema descubierto, desarrollado y aplicado satisfactoriamente en numerosas instalaciones por el especialista en silos Dr. Ravenet. Se realiza una exposicin de los clculos ms importantes; clculo de presiones laterales de llenado (estticas) y vaciado (dinmicas), presiones sobre la tolva, as como una detallada explicacin de la estructura y todos los perfiles y casos de carga. En el ltimo apartado se indica el clculo de la cimentacin a utilizar con las dimensiones y geometra de las zapatas y las secciones tanto transversales como longitudinales de los redondos a aplicar en la armadura.

El diseo y la utilizacin de los silos presenta aspectos poco estudiados an en la actualidad, prueba de ello es la aparicin de deformaciones, fallas, grietas, hundimientos o explosiones en muchas instalaciones y en todos los pases industrializados. Rara es la instalacin, donde se almacenen o se utilicen productos granulares o pulverulentos y que no haya tenido problemas en los silos, ya sean de tipo estructural o de flujo de vaciado, con interrupciones, arcos o bvedas...

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En los anexos se hace una mencin especial a un problema muy importante aparecido en los silos como es el tema de las explosiones, realizando una explicacin sobre los factores que influyen en una explosin de polvo combustible, las causas y consecuencias que pueden originar una explosin. Tambin exponemos las normas de seguridad para reducir al mnimo el riesgo de explosiones y las precauciones a tomar en el diseo de una instalacin: como pueden ser los dispositivos antiexplosin, la necesidad de limpieza, el mantenimiento de elementos mecnicos as como la formacin del personal y el permiso de fuego. En nuestro caso hemos optado por la instalacin de paneles antiexplosin, para reducir el riesgo en caso de explosin.

1.DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN

El silo est situado en una instalacin encargada de recoger la limpia del maz dentro de una fbrica de piensos. En una fbrica de piensos existen los silos de mezcla que pueden recibir diversos productos como cebada, trigo, maz avena... pero el caso actual es el clculo de un silo para almacenar maz exclusivamente. Dependiendo del tipo de material a almacenar tendremos que realizar unos clculos u otros para el diseo del silo, ya que el conocimiento de las propiedades fsicas del producto a almacenar es fundamental para alcanzar con xito el clculo de la instalacin.

A continuacin explicar brevemente el proceso de obtencin del maz en s con lo que supondr el silo situado en un lugar de la fbrica de piensos donde se lleva a cabo la limpia del maz. La limpia del maz es producida por unas mquinas denominadas limpiadoras de mazorcas; son mquinas fijas, su elemento limpiador consiste en pares de rodillos perfilados con resortes que giran en sentido opuesto. Un sacudidor distribuye uniformemente las mazorcas sobre los rodillos limpiadores y, al mismo tiempo, criba los granos que se desprenden. Suele haber una segunda criba que separa los granos cados y las espatas de las mazorcas limpias. Para realizar la limpia basta con dejar pasar un perodo de varios das despus de recogidas para que se abran las espatas y pueda procederse a su limpia mecnica.9


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El producto restante de la limpia que no constituye granos de maz, esta formado por hojas, espatas, tallos, los cuales son elementos muy difciles de almacenar, debido a su heterogeneidad de varios componentes, cada uno con tamaos distintos y muy poco peso especfico, de forma que su vaciado se transforma en una ardua tarea, llena de obstrucciones, como se observa en la figura siguiente.

La solucin consiste en convertir estos deshechos de la limpia de maz en polvo, para su uso posterior.

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La instalacin est constituida por: -colector (1) -depsito (2) -molino (3) -silo (4)

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El proyecto est enfocado en el diseo del silo, pero a continuacin se explica brevemente la instalacin completa:

El colector elevador, el cual transporta nuestro producto hasta un depsito especial, se compone por una construccin completamente metlica en chapa de acero. Tcnicamente se denomina elevador de Cangilones. Se utilizar el mismo dispositivo para llenar el silo.

El depsito va transportando el producto de forma continua, gracias a un sistema de dos roscas en la base; Las roscas vis-sin-fin Se construyen en chapa de hierro de acero inoxidable.

El material es transportado hasta una mquina moledora con sistema de cuchillas, comnmente llamado molino, el cual permite convertir los deshechos de la limpia del maz en polvo de maz; una vez convertido en polvo, el material se transporta con otro elevador hacia el silo.

As podremos ensilar nuestro producto sin problemas, ya que habremos aumentado su peso especfico y su homogeneidad, pero con el riesgo de aumentar su cohesividad que es posible que nos provoque problemas en el vaciado del silo al aparecer bvedas o arcos por apelmazamiento del producto debido a la alta cohesin del producto almacenado.

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1.1

DESCRIPCIN DE LOS ELEMENTOS CONSTITUYENTES DEL SILO

METLICO. El silo metlico tiene un dimetro de 4.00 m, siendo sus alturas:

Altura de techo: 0.30 m. Altura de cuerpo: 7.00 m. Altura de tolva: 2.06 m.

--------------------------------Altura total: 9.36 m.

El cuerpo del silo se encuentra elevado sobre una estructura de 9.50 m de altura, que permite la carga sobre camiones. Hasta la jcena secundaria hay una altura de 4.75 m de altura, suficiente para el paso de los camiones. De este nivel hasta completar la altura total de la estructura tenemos 4 m ms de altura, en la que donde se encuentra alojada la tolva y la manguera de vaciado hasta la parte posterior del camin. La jcena secundaria servir de apoyo a la plataforma de la tolva. La altura total de la estructura es de 9.5 m (en su parte superior podemos incluir los 2.06 m de la tolva).

La capacidad del silo es: Capacidad del techo: 1.26 m3.

Capacidad del cuerpo: 87.96 m3. Capacidad de la tolva: 17,38 m3. ---------------------------------------Capacidad Total: 106,6 m3.

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Para una densidad aparente de 478,00 m3 la capacidad del silo es de 50954,80 kg. que corresponde al valor mnimo. La densidad mxima de compactacin es de 608,00 m3 que corresponde a una capacidad del silo de 64.812,80 kg.

Al techo se le ha dado una pendiente de 8,53 grados para conseguir dos efectos:

- Evitar que el agua quede retenida en el techo. - Dado el carcter cnico del techo, poder soportar la presin reducida de 2000 kg/m2 por aplicacin de la norma UDI 3673 la cual lo especfica as.

El silo ha sido construido en chapa de acero al carbono, con un lmite elstico mnimo de 216 N/mm2 (2.200 kg/cm2). Los espesores de chapa en el silo son los indicados a continuacin, y su clculo est expuesto en el apartado 3, en el cual se hallan los principales clculos constructivos del silo:

Techo:

1,00 mm.

Cuerpo: 1,00 mm. (En los cinco, seis y siete metros superiores). 1,50 mm. (En los tres y cuatro metros de altura). 2,00 mm (En los dos metros inferiores de altura de cuerpo del silo) Tolva: 2,00 mm.

La tolva tiene una altura de 2,06 metros y una pendiente en las paredes de 45 grados, que permite el vaciado del producto, ( a partir de las conclusiones de los ensayos realizados por el15


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especialista Dr. Ravenet de flujo de vaciado en maquetas de caras transparentes), lo que aconseja la colocacin de un Bin Activator de 2,50 m de dimetro, en vez del dimetro previsto inicialmente de 1,20 m que hubiera dado origen a problemas de vaciado.

El silo est diseado segn normas API-650 (Norma Americana), las cuales indican tipos de diseo a elegir teniendo en cuenta la ley, y ha sido calculado para resistir las presiones laterales y verticales ejercidas por el producto almacenado: deshechos de la limpia de maz con una masa especfica mxima de 608,00 Kg/m3. Durante el vaciado hemos de tener en cuenta que puede variar la densidad con pequeas fluctuaciones en su valor, aumentando o descendiendo.

El silo ha de soportar la presin reducida indicada por la norma UDI-3676 o NFPA 68 as como los vaciados excntricos no uniformes, tpico de productos pulverulentos cohesivos y la posible formacin de una bveda y su posterior cada; todo ello se explica posteriormente de forma detallada.

Tambin tendr que resistir los diversos tipos de cargas:

A. Cargas permanentes B. Cargas normales de trabajo C. Cargas de servicio:

C1.efectos del viento y

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C2. Cargas ssmicos, que en la provincia de Barcelona son de grado VII segn la norma MV 101-1962. Acciones en la edificacin. Lo que da origen a un empuje horizontal del 0,03 de las cargas verticales. El caudal de vaciado consta de una lnea de descarga en camin, cuyo valor ser de 20 Tm/hora.

Se prev un sistema de proteccin del silo contra explosiones segn la norma VDI-3673 la cual especifica los distintos tipos de soluciones que podemos abordar; estas soluciones se explican en el apartado de explosiones. Se ha elegido la solucin constituida por paneles de explosin. Nuestro sistema de proteccin consta de 5 paneles de explosin situados en el techo del silo como se muestra en la fotografa siguiente, y anclados con cadenas para evitar su cada en caso de una explosin.

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El techo debe ser transitable y dispondr de barandilla tubular y rodapi en todo su permetro y con las tubuladuras siguientes:

- Tres entradas: una del producto, una de aspiracin de la manga extensible y una de reserva. - Boca de inspeccin intemperie, con tapa adecuada para el caso de explosin. - Boca para instalacin vlvula presin de vaco.

La vlvula de vaco se prev para apertura cuando la presin absoluta alcanza un valor mximo de 1,090 kg/cm2 y un valor mnimo de 0,900 kg/cm2.

La altura total de la instalacin es de 16,80 m.

El silo se pinta exteriormente con imprimacin de minio gliceroftalico de 50 micras, previa limpieza con chorro de granalla grado SA-3. El pintado interior se realizar con pintura alimentaria y conductiva de corriente electrosttica, de 150 micras de espesor, previa limpieza con chorro de granalla grado SA-3, de forma que el rozamiento producto-pared ser menor, y la higiene en el almacenamiento del producto ser satisfactoria.

Se conecta el silo a una lanza de cobre de toma de tierra.

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1.2. ESTRUCTURA SOPORTE.

Formada por cuatro pilares de 9,50 m de altura; en la cota 9,5 se construye un entramado de vigas que soporta el silo.

La estructura ha de soportar las cargas verticales debidas al peso propio de la estructura, peso propio del silo (cuerpo, techo y tolva), peso del producto almacenado y sobrecargas del viento, nieve y efectos ssmicos. La estructura estar compuesta de arrostrados en caras opuestas a lo largo de toda la altura del silo; en las dos caras complementarias tendr otros dos arrostrados en los 4.75 metro superiores para permitir el paso de los camiones por debajo suyo. En la parte superior de la estructura estn las jcenas principales que darn soporte al silo y donde se colocar la tolva. Las jcenas secundarias estarn a 4,75 m de altura

Los clculos de la estructura se incluyen el apartado 3.8: Como elementos estructurales complementarios se incluyen: Escalera o plataforma de acceso al techo. La escalera o plataforma de acceso situada en la parte intermedia del silo y en el cono. Plataforma situada a la cota de 4 m para soporte y mantenimiento de todo el equipo de descarga el silo. Plataforma y acceso para el mantenimiento de los paneles de explosin situados en el techo del silo.

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1.3 DESCARGADOR DEL SILO.

El descargador del silo es la tolva en s. Aplicando la teora del Dr. Ravenet se colocar un dispositivo tolva-contratolva para facilitar su vaciado. Este sistema evitar la formacin de grandes arcos o bvedas en el proceso de vaciado, evitando sobrepresiones exageradas para el silo y evitando en lo posible fallas o deformaciones, muy frecuentes en el almacenamiento de cereales.

1.4 FILTRO DE MANGAS.

Utilizaremos un filtro de mangas del tipo insertable, capaz de extraer el aire de: - Funcionamiento del propio silo. - Aspiracin de la manga extensible para la carga de camiones.

La funcin principal del filtro de mangas es extraer el aire viciado realizando una renovacin constante de aire. Es muy importante su funcin ya que evita la acumulacin de polvo surgido del grano almacenado y que es altamente explosivo y por lo tanto muy peligroso su acumulacin densitomtrica.

Incorporaremos un ventilador accionado por un motor de proteccin IP-54 con una temperatura mxima de 120 grados centgrados.

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Las partes internas del filtro en contacto con el producto estarn recubiertas con pintura de calidad alimentaria y conductividad de corriente electrosttica de 120 micras de espesor, previa limpieza de la superficie con chorro de granalla de grado SA-3. El filtro de mangas debe resistir la presin reducida de ( 196,2 N/mm2 ) 2000 kg/cm2 de acuerdo con la norma UDI-3673, la cual nos indica especficamente este dato.

Dispondremos de un controlador de limpieza automtica con temporizador regulable.

1.5 LINEA DE CARGA DEL SILO.

Est formada por un elevador de cangilones que transporta el material al techo del silo para su posterior almacenamiento por gravedad dentro del silo.

1.6 LINEA DE DESCARGA DEL SILO.

Lnea de carga directa de camiones de caja abierta formada por vlvula de cierre, tubera de acero al carbono y manga o manguera de carga extensible de 2,5 m de longitud, sistema de aspiracin de polvo en la cada, y accionamiento elctrico mandado a distancia para la regulacin de la altura repliegue de la manga. El operario tendr total libertad de uso situndose en las plataforma secundarias, desde donde descargar en la parte posterior del camin.

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Con los 2 metros de tolva ms los 2,5 m de longitud de la manga de salida es sobrado para cubrir los 4 m de altura de la parte superior de la estructura y que puede ser manejable por una persona de estatura media hacia la carga posterior del camin.

2. DETALLES DE CONSTRUCCIN Y MONTAJE.

El silo se construye en taller, con pintura de acabado interior, e imprimacin exterior, al igual que la estructura soporte y plataformas de acceso. Se construirn las planchas del silo con sus dimensiones y teniendo en cuenta todas las uniones atornilladas. Tambin se construirn las planchas del techo y la tolva.

Los perfiles de la estructura se trasladarn en camin hasta la localizacin de la obra, y all mismo se ensamblarn y soldarn entre ellos, as como todas las pletinas y los arriostrados en aspa L80x80x8 y el L70x70x7.

En taller se prefabricarn y situarn los cinco paneles de explosin y el pasillo de inspeccin de los mismos, as como la escalera para acceso a la boca de inspeccin de la tolva y a la mitad del cuerpo del silo.

En el techo se practicarn las tres bocas de entrada del producto, manga extensible y boca de reserva, donde se colocarn la entrada de los elevadores de cangilones.

Tambin se practicar la boca de inspeccin con rejilla de seguridad, la boca para la instalacin del filtro de mangas, la boca para la instalacin de la vlvula de presin de vaco.

En obra el procedimiento de montaje ser:22


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Montaje de la estructura metlica y envo de las planchas del cuerpo del silo cilndrico, techo y tolva para su acabado en la obra, mediante transporte especial desde el taller a la fbrica, y posterior montaje sobre la estructura. Montaje del filtro de mangas, vlvula de vaco, y todo el sistema de vaciado, que consta de rasera y manga extensible de carga.

Se monta la tubera del sistema de aspiracin de la manga extensible y la tubera de llenado del silo.

Se prepararn los perfiles de la estructura en taller y se montarn en la obra.

3. CLCULOS DEL SILO.

Las fuerzas que actan sobre el silo cilndrico debido a las caractersticas del producto ensilado son:

1. Presiones laterales de llenado y vaciado. 2. Presiones verticales. 3. Fuerzas de rozamiento. 4. Presiones debidas a vaciados excntricos. 5. Presiones reducidas segn la norma UDI-3673.

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NOTA: La mayoria de las frmulas existentes en la bibliografa especializada utilizan como unidad de fuerza el Kgf. Nosotros al emplear dichas frmulas hemos trabajado en las

unidades en que estaban previstas, convirtiendo solo al final los resultados al sistema SI.

3.1 PRESIONES LATERALES DE LLENADO Y VACIADO.

Partiendo de la frmula de Janssen, que sigue siendo la base para el clculo de presiones laterales y verticales de llenado y de vaciado por aplicacin de los coeficientes de sobrepresin, se precisa conocer cuatro parmetros as como las propiedades fsicas del producto a almacenar:

-

Densidad (aparente, bajo compresin, bajo compactacin) ngulo de rozamiento interno ngulo de rozamiento con la pared Valor de K relacin entre presiones horizontales y verticales

3.1.1.DENSIDAD APARENTE.

Se determina la densidad aparente llenando un recipiente estndar, sin golpear ni comprimir el material. La densidad aparente es de 478,00 kg/m3.

3.1.2.DENSIDAD BAJO COMPRESIN.

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La densidad bajo compresin se obtiene aplicando una presin vertical equivalente a la que existe en el silo de 4,00 m de dimetro y 7,00 metros de altura total de material almacenado.

La densidad a una profundidad H vale:

Dh = Do +Siendo:

(Dm Do )xPhPm

Dh: Densidad a profundidad H en kg/m3. Do: Densidad aparente en kg/m3. Dm: Densidad en kg/m3 aplicando a la muestra una presin vertical Pm. Pm: Presin vertical mxima sobre el silo de 7,00 m de altura y 4,00 m de dimetro. Ph: Presin vertical a profundidad H.

El valor de la densidad bajo compresin es de 608,00 kg/m3 con un incremento del 1,27 sobre la densidad aparente. Es la que utilizaremos en el clculo de las presiones laterales y verticales.

3.1.3.DENSIDAD BAJO COMPACTACIN.

La densidad bajo compactacin se obtiene dando un nmero de golpes determinado al recipiente estndar. Con este procedimiento se puede obtener una densidad prxima a los 60025


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kg/m3. El incremento de la densidad bajo compactacin, con relacin a la densidad aparente oscila entre el 10% y 20% en ensayos realizados por Ravenet.

3.1.4. NGULO DE ROZAMIENTO INTERNO Y CON LA PARED.

En la mayora de los procesos industriales se manejan productos pulverulentos cuya granulometra oscila entre amplios valores, dando origen a desmezcles durante el llenado, ya que las partculas gruesas tienen tendencia a rodar hacia las paredes, mientras que las partculas finas se quedan en el centro de la celda y son compactadas por las gruesas durante el llenado. Durante el proceso de vaciado, si se produce el flujo de conducto, son las partculas finas compactadas en el centro, las que vacan en primer lugar, producindose un importante desmezcle de la masa almacenada.

El ngulo de rozamiento interno de los productos pulverulentos tiene una importancia decisiva a la hora de obtener un flujo msico o de conducto. Si el ngulo de rozamiento interno es mayor que el ngulo de rozamiento con la pared, se produce el flujo msico; en caso opuesto el flujo es de conducto, ya que es ms fcil el deslizamiento en el seno del producto que entre el producto almacenado y las paredes. En la tabla, se dan los valores mximo y mnimo del ngulo de rozamiento interno de los diversos productos. El ngulo de rozamiento producto-pared es muy importante, ya que de l depende, el tipo de flujo que se producir en la celda durante el vaciado.

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Tabla de valores mximos y mnimos del ngulo de rozamiento interno y ngulo de rozamiento con la pared, para diversos productos:

ngulo de rozamiento con paredes las

ngulo de rozamiento Interno

Material

Mnimo

Mximo

Mnimo

Mximo

Harina

30

40

35

45

Cemento

22,5

29

30

40

Cenizas

36

40

35

40

Coque

25

36

37

41

Mineral de Hierro

36

40

43

46

Arena Seca

27

38

38

45

Piedra Machacada

27

38

40

45

El ngulo de rozamiento producto almacenado-pared depende de:

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- Propiedades fsicas del producto pulverulento cohesivo. - La rugosidad o finura de las paredes del silo.

Las propiedades fsicas del producto a almacenar, actan de forma directa sobre la pared y dan origen a ngulos de rozamiento que oscilan entre valores mximos y mnimos, de acuerdo con la tabla anterior.

El ngulo de rozamiento interno se puede determinar en la celda de cizalla y sometiendo al producto diversas fuerzas normales obtenindose a continuacin los esfuerzos de cizalla.

El valor del ngulo de rozamiento interno se introduce en el grfico de la figura 1, que nos permite determinar el valor de K, que es la relacin entre presiones horizontales y verticales y que queda definido dentro de los lmites propuestos por cuatro autores que se indican: Coulomb-Rankine, Frazer, Jaky y Walker. El ngulo de rozamiento interno lo podemos asemejar al ngulo de talud natural, que tiene como valor 42 grados.

El ngulo de rozamiento con la pared se averigua con un ensayo el cual es de vital importancia para la determinacin de presiones laterales.

Para obtener el ngulo de rozamiento con la pared, se coloca un cubo con el material a estudiar, sobre una placa y se inclina hasta que empieza a deslizar. El ngulo de inclinacin

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de la placa nos indica cul es el ngulo de rozamiento con la pared.

Los resultados de los ensayos realizados con limpia de maz son variables, pero se pueden dar los siguientes datos representativos:

Chapa de acero inoxidable pulida................................16 grados Chapa de acero al Carbono pintada con epoxi.............18 grados Chapa de acero al Carbono galvanizada.......................21 grados Chapa de acero al Carbono pulida................................22 grados Chapa de acero al Carbono normal...............................23 grados Chapa de acero al Carbono rugosa................................30 grados

3.1.5.FACTOR K: RELACIN ENTRE PRESIONES LATERALES Y VERTICALES

La relacin entre presiones laterales y verticales es uno de los valores ms controvertidos que existe en la teora de silos, y su amplia variacin, puede hacer que la tolva de un silo pase a estar sobredimensionada a que pueda deformarse e incluso romperse.

El valor de K se determina por la formula segn la teora del empuje de tierras de RANKINE:29


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K =

(1 sen ) (1 + sen )

Aplicando valores:

K =

(1 sen 42) = 0,20 (1 + sen 42)

En la figura 1, se puede determinar el valor de K en funcin del ngulo de rozamiento interno.

3.1.6.CALCULO DEL ESPESOR DE LA CHAPA

Segn la frmula :

t=

Fr mx maximorum x10 100 xC

Siendo: t = Espesor de la chapa en mm. C = Tensin de trabajo de la chapa en kg/cm2 .

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En el caso de la zona de siete metros:

t=

4256 x10 = 6,00mm 100 x70,93

3.1.7. TEORAS DE LOS ESPECIALISTAS MS IMPORTANTES UTILIZADAS PARA EL DISEO DEL SILO. 3.1.7.1. WALKER.

Walker en Inglaterra ha llegado a los mismos resultados que Jenike en EEUU tomando como base el crculo de Mohr y definiendo las presiones principales mxima y mnima.

As mismo define lo mismo que la teora de Jenike:

- la familia de planos de rotura de la pared. el plano de rotura de la pared. El plano efectivo de rotura. El factor flujo.

Un alto valor del factor flujo indicar un material de flujo libre con baja cohesin, mientras que un valor bajo del factor flujo indicara una alta cohesin del material y un flujo pobre.

Walker obtiene las presiones laterales a partir de la frmulas clsicas como la de Jenike y considerando una rebanada elemental en equilibrio, que es cierto para los estados estticos de llenado. Ahora bien, durante el vaciado aparecen esfuerzos suplementarios debido al estado

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elasto-plstico de la masa ensilada. Walker determina este fenmeno indicando que la relacin entre presiones horizontales y verticales cerca de la pared es:

(1- sen2)/(1+sen2) en vez de la clsica relacin de mecnica del suelo:

(1- sen)/(1+sen)

Walker define los diferentes tipos de flujo:

-

Flujo de embudo Flujo de tapn Flujo msico

En el flujo msico, que es el idneo para evitar las interrupciones, bvedas, etc supone:

a) las direcciones de los esfuerzos principales mximo y mnimo estn en el plano vertical normal a la seccin ms cercana a la pared y esto decide el arrastre del material. b) El material puede ser arrastrado capacitndoles a pasar a travs de la reducida seccin de la tolva. c) El material, puede por definicin de flujo msico deslizar a lo largo de la pared. Los esfuerzos sobre la pared se consideran los mayores de las dos posibles combinaciones,

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porque el material est virtualmente apoyado sobre s mismo dentro de la tolva y consecuentemente promover la mayor reaccin posible de la pared, compatible con el esfuerzo del material. d) Los esfuerzos verticales sobre un plano horizontal se consideran constantes.

Walker estudia las presiones en los silos de poca altura con grandes tolvas, para el almacenaje de carbones y arcillas. Construy una maqueta de ms de tres toneladas y midi en una serie de experimentos las presiones sobre las paredes, aprecindose que apenas se abra la boca de salida se desarrollan los campos de flujo a partir de los campos estticos de llenado.

Hay un factor D, que no ha sido especificado de un modo completo; D es un factor relacin entre el esfuerzo vertical cerca de la pared y el esfuerzo vertical medio sobre una seccin horizontal recta, pero tanto terica como prcticamente se indica que D puede tomarse igual a la unidad.

Aunque en celdas cilndricas D es ligeramente inferior a la unidad y para celdas con tolvas cnicas D es ligeramente superior a la unidad.

Walker resume su teora sobre productos cohesivos en los siguientes puntos: las tolvas han de ser muy inclinadas y lisas: Experiencias realizadas por este autor lo demuestran, as como las realizadas por Wolf y Hohenleiten. La mejor tolva terica es una, cuyo factor de flujo crtico est por debajo del factor de flujo crtico del material. Esto implica que los esfuerzos del material disminuyen hacia la boca de salida; por otro lado, el factor de flujo crtico de la tolva disminuye con la inclinacin de la tolva.

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Esta teora est de acuerdo con las tolvas usadas por Richmond y Gardner.

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3.1.7.2. TEORA DEL EMPUJE DE TIERRAS DE COULOMB Y RANKINE.

La teora del empuje de tierras, slo es vlida hasta la profundidad h1 determinada por la posicin del plano de fractura que pasa por el lmite de la superficie de la cara opuesta.

La altura h1= a/(tg(45-/2)

Siendo:

h1= Altura mxima para la aplicacin de la teora del empuje de tierras expresada en metros. a= Lado de la celda en metros.= ngulo del talud natural del cereal.

A esta altura le corresponde una presin:

Ph1= Presin normal a la pared correspondiente a la altura h1 en Kg/m2.= Peso especfico en Kg/m3.

A partir de la altura h1 la presin sigue una ley distinta, de tipo exponencial y de tal manera que para una altura h vale:

Ph= /L tg [1-exp-zh]

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Ph= Presin lateral correspondiente a la altura h en Kg/m2. = Seccin recta en metros cuadrados.

L = Permetro de la seccin recta en metros. = ngulo de rozamiento pared del silo-cereal.

z= tg2 (45-/2) L/ tg

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3.1.7.3. TEORAS DE KOVTUM Y PLATONOV A EXPERIMENTALES.

PARTIR DE ENSAYOS

A finales de 1959, estos autores efectan el resumen de sus ensayos realizados en tres silos cilndricos durante el llenado y el vaciado de los mismos.

Se midieron presiones laterales y presiones sobre el fondo. Durante el llenado las presiones crecen siguiendo una curva exponencial y son algo superiores a las obtenidas por Janssen.

Durante el vaciado el incremento de presiones laterales es considerable y estas presiones slo decrecen en las proximidades de la tolva. Estas presiones tienen carcter pulsante, con una gran amplitud de vibracin en las paredes, para disminuir gradualmente hacia el centro de la celda. El incremento mximo de presin durante el vaciado fue 2,32 veces mayor que la obtenida por la frmula de Janssen, que hace referencia a grano en reposo.

La comparacin entre las presiones verticales obtenidas por la teora de Janssen y las obtenidas experimentalmente por kovtum y Platonov para el silo de 6,05 m de dimetro. La presin vertical mxima durante el vaciado es 1,28 veces mayor que los valores de Janssen.

A raz de los ensayos efectuados, estos autores dividen un silo en tres partes y definidas por H1, H2 y H3.

La zona H1 no presenta problemas de bvedas, las presiones laterales se calculan usando la frmula de Rankine, incrementada por el factor 1,65 para el caso de trigo. La altura de esta zona es igual al dimetro multiplicado por la tangente del ngulo de reposo del grano.

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La zona intermedia de altura H2, caracterizada por la formacin de arcos, presenta las mayores presiones laterales y verticales y el coeficiente de sobrepresin es de 2,32.

La zona inferior H3 est formada por el grano inmovilizado contra las paredes y lo tolva de la celda. Esto causa un cambio en el mecanismo de transferencia de los esfuerzos de la corriente del grano a las paredes de la celda. Esta zona es la de presiones laterales ms pequeas, ya que son transmitidas a la masa en reposo del grano que a su vez las amortigua y transmite a las paredes de una forma uniforme.

La altura de esta tercera zona es igual a la mitad de la diferencia entre el dimetro de la celda y de la boca de salida, multiplicado por la tangente del ngulo de rozamiento interno.

La altura de la zona 2 es igual a la diferencia entre la altura total y la suma de las zonas 1 y 3.

Reimbert obtiene la sobrepresin mxima en la parte alta de las celdas, Kovtum y Platonov las obtienen en la parte baja.

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Presiones dinmicas

Aumentos significativos de las presiones laterales bajo ciertas condiciones fueron obtenidos por Tahktamishev, hermanos Reimbert y Kim que han causado serias dudas a la hora de disear una instalacin y a la hora de aplicar la teora de Janssen.

Geniev intenta explicar el incremento de presiones aparecidas durante el vaciado, indicando que la teora de Janssen es incorrecta porque no satisface las condiciones lmites en las paredes y omite la variacin de presiones en una seccin recta, que Geniev supone que es parablica. Este autor determina primero las curvas de presiones dinmicas durante el vaciado suponiendo que el grano es una material granular no compresible y con un ngulo de rozamiento interno constante; mediante estas suposiciones, el incremento de presiones dinmicas es solamente del 25% de las obtenidas por Janssen. La segunda solucin de Geniev supone la masa granular de densidad variable que aumenta con la altura y con un coeficiente de rozamiento variable y funcin de la densidad. Durante el vaciado, la densiada vara entre el 4% y 5%, resultando que el ngulo de rozamiento interno del grano s e dobla y hace variar el rozamiento del grano con la pared de la celda. Los valores obtenidos por Geniev son 2,05 mayores que las presiones laterales estticas.

Conclusiones

-

Durante el vaciado centrado aparecen dos tipos de flujo: flujo msico con importantes incrementos de presiones laterales y flujo de embudo sin incrementos de presiones laterales.

-

En general, durante el llenado, la presin lateral es menor que durante el vaciado. Las presiones laterales, calculadas segn los mtodos de Janssen, Airy y Reimbert, son vlidas para materiales granulares en reposo, o para el tipo de flujo no dinmico durante el vaciado de las celdas.39


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-

El incremento de las presiones dinmicas de vaciado causan grietas verticales en las celdas altas de hormign armado y deformaciones en las celdas metlicas.

-

Ensayos experimentales muestran que las presiones dinmicas de vaciado alcanzan valores de 2,4 veces mayores que los obtenidos por la teora de Janssen.

-

No existe un criterio definido para la prevencin del flujo dinmico; slo algunos factores pueden contribuir al no incremento de presiones laterales. Estos factores son: rugosidad de las paredes, densidad del grano del silo y una pequea relacin altura-dimetro.

-

Muchas celdas, diseadas sin tener en cuenta efectos dinmicos, no han tenido ningn problemas, otras s. Las celdas sin problemas presentaban un flujo no dinmico, o bien fueron calculadas con un amplio factor de seguridad, de tal manera que las armaduras no alcanzaron el lmite elstico.

-

Si se quiere preservar una celda de los efectos dinmicos se deben tomar las siguientes precauciones:

a) colocacin de tubos antidinmicos, b) colocacin de anillos interiores ntimamente unidos a las paredes de las celdas, c) ejecucin de celdas de gran capacidad y pequeas interceldas con orificios que sirven de tubos antidinmicos, efectundose por ellas el vaciado.

-

Ensayos y experiencias realizados por ingenieros en Europa indican que la omisin de los efectos dinmicos durante el vaciado puede producir grietas y fallas en silos.

Mediante la realizacin de ensayos en silos reales y en maquetas, de diversa altura y dimetro con galgas extensomtricas mediremos las presiones de llenado y sobrepresiones de vaciado. Estos ensayos son necesarios para determinar los coeficientes de sobrepresin a aplicar en el clculo de presiones laterales.

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3.1.7.4. NORMAS DIN 1055 (1964), ALEMANIA.

El hecho de que la teora clsica de silos, contenida en la mayora de libros tcnicos da cargas del producto almacenado considerablemente menores de las que en realidad se producen, ha conducido en los ltimos aos a una serie de graves averas.

Por esta razn es necesario poner en manos, tanto del ingeniero proyectista, como de los organismos inspectores de la construccin, nuevas bases mejoradas para el clculo de las fuerzas que actan sobre las paredes y tolva de los silos.

Los conocimientos actuales son diferentes y requieren amplios estudios posteriores. Ah donde las condiciones reales no sean suficientemente conocidas, debern ser tomadas en consideracin normas de seguridad.

Se define el silo como un depsito prismtico o cilndrico. Producto almacenado, es todo material granular o pulverulento en que la cohesin es pequea en comparacin con el rozamiento interno. Mediante los productos pulverulentos cohesivos tenemos un nuevo concepto de diseo y clculo de estos silos destinados a este tipo de productos.

Los incrementos de volumen de la masa almacenada, debidos a entradas importantes de agua, no son tenidas en cuenta ya que producen hinchazn en la masa almacenada con el correspondiente incremento de presiones.

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Definiciones y cargas

Definiremos como:

Pv =Presin vertical que acta sobre una seccin recta en Kg/m2. Ph= Presin horizontal que acta sobre las paredes en Kg/m2. Pw= Fuerza de rozamiento producto alamcenado-pared en Kg.m.l F= Superficie de la seccin recta en m2. U= Permetro interior de la seccin recta en metros. = Peso especfico del producto almacenado en Kg/m3. = ngulo de rozamiento entre el producto almacenado y la pared del silo.

= tg =

Pw = Coeficiente de rozamiento producto-pared. Ph

= ngulo de rozamiento interno del producto almacenado.

Para un producto granular con dimetro medio del grnulo de 0,2 mm se aplicarn los siguientes valores:

-

ngulo de rozamiento durante el llenado: f = 0,75. ngulo de rozamiento durante el vaciado: e = 0,60.

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Para un producto pulverulento con dimetro medio del grnulo de 0,06 mm se aplicarn los siguientes valores:

-

ngulo de rozamiento durante el llenado y vaciado f = e = 1,00.

Para dimetros de grnulo comprendidos entre 0,2 mm y 0,06 mm se ha de extrapolar los valores anteriores.

Un dato importante a tener en cuenta, es que la humedad del producto almacenado altera los valores anteriores y en este caso hay que acudir a experimentacin para la determinacin de los valores del ngulo de rozamiento.

= Relacin entre presiones horizontales y verticales =

Ph Pv

Para el llenado: f = 0,50 Para el vaciado: e= 1,00

La presin horizontal es mxima durante el vaciado, mientras que la presin vertical y la fuerza de rozamiento son mximas durante el llenado.

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Cargas a profundidad infinita

- Llenado:

Presin horizontal mxima:

Phfmax =

F f U

Presin vertical mxima:

Phfmax =

F f f U

Fuerzas de rozamiento:

Pwfmax =

FU

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-

Vaciado

Presin horizontal mxima:

Phemax =

F e U

Presin vertical mxima:

Phfmax =

F e e U

Fuerzas de rozamiento:

Pwfmax =

FU

Cargas a profundidad finita

Presin lateral a profundidad Z vale:

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Pz = Pmax (1 e

Z Zo

)

siendo:

Z of =

F

f f U

=

Pvfmax

para el llenado

Z oe =

F

e e U

=

Pvemax

para el vaciado

Influencias que incrementan la carga. Bvedas del producto almacenado

La formacin de bvedas y su posterior cada produce presiones mayores sobre el fondo. Para estos casos esta norma prev que las presiones sobre el fondo deben multiplicarse por un coeficiente de seguridad de 2, aunque esta carga no debe ser superior a .Z.

Si se insufla aire y el silo es para almacenamiento de productos granulares, la presin horizontal se ha de aumentar en la presin de insuflado, que vara linealmente desde el punto de insuflado hasta la superficie superior. Para el caso de productos pulverulentos no se han apreciado aumentos de presin dignos de tenerse en cuenta.

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Influencias que reducen la carga

La presin lateral sobre las paredes y a partir de una altura mxima de 1,20.d o bien 0,75.H puede reducirse hasta alcanzar en la parte ms baja de la celda el valor de la presin de llenado.

Dispositivos especiales de vaciado

Cuando en un silo hay incorporados dispositivos especiales de vaciado que permiten la extraccin del producto almacenado, por su parte alta y siempre que las capas intermedias permanezcan en reposo, las presiones de vaciado no deben ser tomadas en consideracin. En estos casos se ha de garantizar que no es posible la evacuacin desde el inferior, incluso en el caso de una falsa maniobra.

Silos de homogeneizacin

En silos de homogeneizacin, en los que el material a almacenar se fluidifica mediante la inyeccin de aire comprimido, logrndose de esta manera su mezcla.

La presin lateral y vertical vale:

Ph = Pv = 0,6 Z

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Silos para piensos fermentados

En estos silos, lo ms importante es el grado de humedad del producto a almacenar, as como la variacin de la humedad en el transcurso del proceso de fermentacin.

Vaciado excntrico

La posicin excntrica de la boca de salida, crea durante el vaciado cargas horizontales distribuidas desigualmente a lo largo del permetro y en toda la altura del silo. De conformidad con los resultados experimentales obtenidos hasta la fecha, la presin lateral se obtiene sumando a los valores de la seccin Ph en todos los puntos que resulten valores desfavorables.

Ph= Presin de vaciado del silo real.

Phe = Phe Ph una carga que debe ser adicionada aritmticamente al silo real, al cual se mantiene el equilibrio por rozamiento entre las paredes del silo y el producto almacenado.

Phi = Presin de vaciado de un silo ideal que se obtiene al hacer bascular la parte mayor de la seccin alrededor del eje que pasa por la salida.

Pueden omitirse el vaciado excntrico, cuando la excentricidad de la salida no sea mayor que la sexta parte del dimetro o cuando la altura del silo H no sea mayor de dos veces el dimetro del silo.48


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3.1.7.5. CALIL, 1982. BRASIL.

El profesor Calil realiza ensayos en maquetas de caras transparentes para determinar el flujo de vaciado. Paralelamente se realizan ensayos con galgas extensomtricas en maqueta de 0,30 m. de lado y 2,00 m. de altura para determinar presiones de llenado y sobrepresiones de vaciado.

Los ensayos se realizan utilizando productos granulares. Igualmente se determinaron las propiedades fsicas de los productos a almacenar.

Propiedades fsicas de los productos a almacenar

Los factores que influyen en el comportamiento de los productos a almacenar son:

Humedad: El flujo de vaciado , vara en funcin de la humedad absorbida. Algunas arcillas

aumentarn o disminuirn el rozamiento entre sus partculas en funcin del aumento de humedad. La naturaleza higroscpica de las partculas es de mxima importancia en el flujo de materiales.

Densidad: Cuatro densidades pueden determinarse en un material y son: aireada, compactada,

media y densidad de trabajo. Entre dos tamaos del mismo material uno granular y otro fino, la densidad es ms baja con el material en polvo. La densidad es importante para la determinacin de:

-

Caudal de vaciado.

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-

Capacidad de la celda. Como un factor en la resistencia a compresin y compactacin de un material y por tanto la facilidad de formacin de bvedas en la tolva y silo.

El producto utilizado en los ensayos fue mijo con una densidad aparente de 750 Kg/m3, y una densidad bajo compactacin de 790 Kg/m3.

ngulos de rozamiento: Existen dos ngulos de rozamiento: el interno y con la pared, ambos de vital importancia para la determinacin de presiones de llenado y sobrepresiones de vaciado

El ngulo de rozamiento interno del mijo result ser de 22 grados. El ngulo de rozamiento con la pared de persiglas es de 13 grados.

Valores de K: Se define K como la relacin entre presiones laterales y verticales. Utilizando como material mijo, el valor de K vale 0,28 para el llenado y 0,46 para el vaciado centrado y para una relacin altura-lado igual a 6. Si el vaciado es excntrico los valores de K oscilan entre 0,40 y 0,63. Para relaciones altura-lado igual a 1,75 los valores de K son del orden de 0,28.

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Presiones Laterales

Los valores experimentales mximos y mnimos de los coeficientes de sobrepresin obtenidos en maqueta oscilan entre:

Relacin H/L =

6,00. Coeficiente de sobrepresin mximo: 2,10.

Coeficiente de

sobrepresin mnimo: 0,80.

Relacin H/L =


Coeficiente de


Relacin H/L =


Coeficiente de


Relacin H/L =


Coeficiente de


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Presiones Verticales

Los valores experimentales mximos y mnimos de los coeficientes de sobrepresin de vaciado para el producto estudiado, en relacin al valor de llenado obtenido experimentalmente en maqueta valen:

Relacin H/L =


Coeficiente de


Relacin H/L =


Coeficiente de


Relacin H/L =


Coeficiente de


Relacin H/L =


Coeficiente de


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3.1.7.6. NUEVA NORMA ALEMANA PARA EL CLCULO DE SILOS. (1986), ALEMANIA.

Se comprende que las hiptesis de carga de la antigua norma DIN 1055 es del todo inadecuada, dando valores demasiado bajos. Hay casos en los que la distribucin de cargas es diferente a la dada por la norma y existen cargas mayores, en ciertos puntos, no previstos por la norma.

Norma DIN 1055, Hoja 6. 1964

La norma DIN 1055 se defini para dos tipos de productos:

-

Productos granulares como cereales. Productos pulverulentos como cemento.

La norma Din 1055 est basada en la teora de Janssen, considerando valores asintticos a las presiones laterales y verticales y el crecimiento exponencial de estas en funcin de la altura.

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Los valores mximos son:

Pw =

A U

Phfmax =

A U

Phfmax =

A U

Existen las siguientes simplificaciones:

1. Presin vertical distribuida uniformemente en una seccin recta.2. 3. 4.

El peso especfico es el mimo para cualquier altura. La relacin entre presiones laterales y verticales es la misma para cualquier altura. El ngulo de rozamiento con la pared es constante para cualquier altura.

A principios de siglo se fijaron los valores de:

=

Ph 1 sen = tg 2 (45 ) = Pv 1 + sen 2

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que daba valores inferiores a los reales, durante el llenado y vaciado. Por eso la norma DIN 1055 aplica:

f = 0,50 para el llenado.

e = 1,00 para el vaciado.

Wenzel, en 1960 estudi el valor de = tg que era muy variable, si se aplicaba la celda de cizalla a los ensayos en silos.

Desarrollo de la norma entre 1964 y 1976

La norma DIN 1055 prevista para un tipo de silo con unas ciertas dimensiones, ha visto cmo estas aumentaban cada vez ms. Hoy en da, es normal ver en silos de 16,00 m. de dimetro y 70,00 m. de altura para almacenamiento de cereales.

Para clinker y cemento, se han construido silos de 32,00 m. de dimetro y 80,00 m. de altura e independiente del costo econmico de la instalacin.

El almacenamiento de productos pulverulentos cohesivos se ha incrementado durante los ltimos aos, dando origen a nuevos estudios desarrollados por especialistas como Jenike y Johanson para el conocimiento y comportamiento de los productos pulverulentos cohesivos, que nos permiten disear las paredes y tolvas de los silos.

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La norma DIN 1055 se puede aplicar nicamente:

-

En la parte cilndrica del silo, no en la tolva. Se ha previsto para productos pulverulentos y cohesivos, para productos pulverulentos cohesivos.

El profesos Pieper, presidente de la comisin responsable de la elaboracin de la norma DIN 1055 hoja 6 (1964) y responsable de los estudios llevados hasta el momento, para modificar y adecuar la norma, ha realizado una recopilacin de los trabajos y experiencias realizadas en el mundo para conocer las presiones en silos.

Existen productos pulverulentos cohesivos, como la harina de soja, cuyas presiones escapan a todo clculo, segn la norma DIN 1055.

Ravenet puntualiza: la harina de soja almacenada con temperatura superior a la normal origina presiones laterales muy superiores a las previstas para productos granulares, no existiendo ninguna norma para el calculo de estos silos. Existen otros materiales pulverulentos cohesivos que dan a medio y largo plazo presiones laterales muy importantes.

Nuevas previsiones en mayo de 1977

De acuerdo con los accidentes ocurridos durante los ltimos aos en silos, con hundimientos y grietas, conducen a estudiar las causas de estos problemas llegndose a la conclusin que han sido defectos en la construccin.

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De todos modos debe definirse:

1. El alcance de la norma. 2. Definir nuevos avances, que dejan obsoleta la antigua norma.

Todo silo construido para almacenar maz, incrementarn las presiones laterales en un 30%. La razn de esto es que muchos silos han fallado al almacenar maz USA. La harina de maz producida, acta como lubricante y reduce el ngulo de rozamiento grano-pared con el correspondiente incremento de presiones laterales.

Para el vaciado excntrico, el coeficiente por el que debe multiplicarse la presin lateral es:

C = 1 + 0,20 ( K +

e U ) 1,5 A

Siendo, e = excentricidad de la boca de salida. K= 1 para productos granulares orgnicos: granos. K = 0 para productos pulverulentos inorgnicos: cemento.

Para K = 1 C vara entre 1,20 y 1,47. Para K = 0 C = 1.

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Existe en los silos cilndricos de hormign armado y para almacenamiento de cemento, utilizando un lecho fluidificado para el vaciado del silo, una distribucin no uniforme de las presiones laterales, que dan origen a momentos flectores en las paredes que aaden una carga adicional en las armaduras, que ha sido la causa de accidentes en silos (grietas, deformaciones, hundimientos).

En la elaboracin de la norma DIN 1055 la densidad y el ngulo de rozamiento interno fueron generosamente calculados, con un amplio coeficiente de seguridad. Ello ha dado origen a que los silos de hormign armado calculados segn la norma DIN 1055 y para almacenamiento de cementos no presenten problemas estructurales.

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3.1.7.7. REVISIN DE LA NORMA DIN 1055 EN 1986.

Segn la norma actual, se hacen recomendaciones para el clculo de presiones en silos destinados al almacenamiento de productos granulares y pulverulentos cohesivos. No se incluyen los productos altamente cohesivos como son harinas de soja y alimentacin animal.

Campo de aplicacin

Esta norma se aplica a silos verticales y prismticos, obedeciendo a los siguientes lmites:

-

Lmite inferior: H/D>0,80. Lmite superior: Pvc/ 25

Siendo:

H = Altura del silo en metros. D = Dimetro de la parte prismtica en metros. Pvc = Presin vertical de llenado en Kg/m2. = Peso especfico en Kg/m2.

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Tipos de flujo

La forma del flujo, depende del tipo de tolva, inclinacin de la misma, rugosidad de la pared, propiedades fsicas del material almacenado y dimensin de la boca de salida.

Existen dos tipo de flujo: Flujo msico y Flujo de conducto.

Presiones de llenado

Las presiones de llenado estn basadas en la teora de Janssen.

Pvc =

rh (Z )

Presin horizontal:

Phc = Pvc

Fuerza de rozamiento:

Pwc = Pvc60


Memoria

Siendo:

(Z ) = 1 e

Z Zo

Zo =

rh

Para silos con H/D>5 el coeficiente de sobrepresin se obtiene a partir de tablas. Para silos con H/D

Silo 1

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