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Silos - Consideraciones Generales

Introducción

Los silos se utilizan, en una amplia gama de la industria, para almacenar sólidos en cantidades muy variables. Pueden ser de acero, de concreto armado o de otros materiales y su descarga puede, así mismo, ser por gravedad o utilizando procedimientos mecánicos.

Los silos de acero son de diversos tipos que van desde estructuras formadas por chapas rigidizadas, a planchas o láminas. Su sustentación es muy diversa, pueden estar apoyados en el terreno, sobre otra estructura de soporte, colgados, etc. Los silos de fondo plano suelen apoyarse directamente en el sistema de fundación.

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Fig. 1 – Silos de fondo plano apoyados en el terreno para almacenaje de materiales

Definiciones generales

Un Silo puede definirse como una estructura cilíndrica o prismática, de paredes verticales, que pueden utilizarse para el almacenamiento de materiales sólidos o pulverizados.

Una Tolva representa un depósito con paredes inclinadas de forma tronco-cónicas o tronco-piramidal que puede servir como fondo de un silo.

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Fig. 2– Silo Elevado tipo Tempero - Descripción Básica

Clasificación de los Silos

Existen diversas formas de clasificar los silos y en lo que se refiere a las consideraciones generales de diseño, podríamos clasificarlos según:

  • Tamaño y Geometría: dependen de los requerimientos funcionales tales como el volumen de almacenamiento, el sistema y forma de descarga, las propiedades del material almacenado, el espacio disponible, consideraciones de tipo económico entre otras. Normalmente el depósito está constituido por una forma vertical (silo) con un fondo plano o con un fondo de paredes inclinadas (tolva). Suelen tener una sección transversal circular, cuadrada, poligonal. La figura 4 muestra secciones típicas de silos y tolvas. En cuanto a capacidad de almacenamiento de un silo de sección cuadrada, almacena un 27% más que uno cilíndrico de diámetro igual al lado del anterior. Si el silo tiene fondo plano su capacidad de almacenamiento es máxima para la misma altura. El tamaño del silo lo determina la relación entre la alimentación y la descarga, dependiendo así mismo de la cantidad de material a almacenar. Descargas muy rápidas requieren tolvas de paredes muy inclinadas y altas. Los silos de fondo plano se utilizan cuando la velocidad de descarga que se necesita es baja, el tiempo de almacenamiento es largo y el volumen de material es grande. La relación entre la altura del silo y su diámetro influye en las cargas que produce el material almacenado. El Eurocódigo los clasifica en esbeltos cuando h/dc > 1,5 y compactos si h/dc ≤ 1,5. Las tolvas son generalmente tronco-cónicas, tronco-piramidales u otras formas.
  • Patrón de flujo de descarga: Algunos documentos como el Eurocódigo describe dos tipos de flujo. Son el flujo de masa y el flujo de embudo. La presión de la descarga está influenciada por dichos patrones y, por tanto, debe asegurarse dicho patrón antes del cálculo de las cargas debidas al material almacenado. En el caso de flujo de masa, todo el contenido fluye como una masa única y el flujo sucede de manera que el material que entra primero sale primero. En silos de flujo de embudo el material fluye por un canal central y, por tanto, el último que entra el primero que sale. El tipo de flujo depende de la inclinación de las paredes de la tolva y del coeficiente de rozamiento de material contra las paredes. El flujo de masa ocurre cuando las paredes de la tolva son altas e individuales mientras que el embudo aparece en silos compactos con paredes de tolva poco inclinadas. Tomando referencia al Eurocódigo, en éste se presenta un método gráfico (mostrado en la figura 5) para determinar el patrón de flujo en tolvas cónicas u otras formas, únicamente para efecto de diseño estructural. Cuando no es claro el tipo de flujo deben comprobarse ambos.
  • Material Estructural: La mayoría de los silos son de acero o concreto armado. La elección depende, bajo el punto de vista económico, de los costos de materiales, de la fabricación y montaje. Hay otros factores tales como el espacio disponible. La elección de material estructural depende también de su geometría. Las paredes de los silos están sometidas a cargas horizontales y verticales. Las cargas verticales son debidas al rozamiento del material sobre las paredes y las horizontales debidas al empuje del material.
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Fig. 3 – Típicas geometrías de contenedores.

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Fig. 4 – Patrones de Flujo – Método gráfico para su determinación



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