CAPITULO II DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO MAQUETA DE LOS SILOS. INTRODUCCIÓN

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1 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA CAPITULO II DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO MAQUETA DE LOS SILOS. INTRODUCCIÓN En este capitulo se explicara los diferentes tipos de silos, para posteriorente proceder a calcular el silo que se ocupará en la aqueta..1 SILOS: Una buena cosecha requiere de ucho esfuerzo y dinero; tenerlo alacenado adentro de un silo es lo iso que tener dinero en efectivo en el banco? Todo depende del anejo que hagaos durante el alacenaje, ya que no tendría sentido hacerlo si se dejase al grano deteriorar durante el iso, esto es algo que ocurre con ucha frecuencia. El acopio o acuulación de productos puede realizarse en bolsas, silos o tolvas. Cuando se necesita acopiar aterias prias en grandes cantidades, se recoienda la utilización de silos ya que estos poseen las siguientes ventajas: ocupan enos espacio, facilitan la lipieza y requieren enor cantidad de personal. Al cobinarlos con sisteas autoatizados de extracción y alientación de producto a la línea de producción, reduciendo tabién la probabilidad de que existan errores huanos. El alacenaiento de grano en silos se consigue un ayor aprovechaiento del terreno y la probabilidad de guardar distintos productos sin posibilidad de ezclas, el alacenaiento del grano se controla de ejor anera ediante sondas de teperatura y ventilación en fora selectiva. 49

2 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA.1.1 TIPOS DE SILOS Existe una gran diversidad de silos: peranentes o teporales, verticales u horizontales. Se puede hacer uso de una gran variedad de recipientes, incluyendo tabores de etal o plástico; tubos de concreto de diáetro y de altura; o bolsas plásticas para epaque coercial. En las grandes fincas existen silos con capacidades de 100 o ás, altaente ecanizados que son llenados y vaciados ecánicaente. Esto auenta la eficiencia del epleo del tiepo y reduce el costo de la ano de obra. Sin ebargo, en fincas pequeñas con pocos aniales, los silos tienen capacidades de hasta 00 litros que se llenan anualente, son silos uy eficaces..1. CLASIFICACIÓN DE LOS SILOS Los silos pueden clasificarse: Por las unidades de alacenaiento: - Siples - Múltiples Por la fora: - Cilíndricos - Poligonales.1..1 SILO SIMPLE: Este tipo de silo son los ás utilizados puesto que su construcción es siple y alacena en su interior un solo tipo de producto, estos a su vez se clasifican en: 50

3 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Silos verticales Los silos verticales pueden hacerse de concreto, zinc, adera, etal o plástico. Deben tener fora cilíndrica para facilitar la copactación. Los silos verticales coo se uestra en la Figura Nº.1 son ideales para asegurar una buena copactación, debido a la gran presión que se va acuulando en su interior a edida que se va agregando producto y auenta la altura del ensilado. Esto protege al ensilaje de quedar expuesto al aire durante el proceso de ensilado. La altura ás usual de los silos torre (verticales) es de 6, aunque existen de ayores alturas. La altura interesa que sea lo ayor posible, de fora que se asegure un buen prensado. El interés ayor de los silos verticales se centra en la conservación de cereales, auentando su rentabilidad ediante su utilización continua. Se puede llegar a alcanzar capacidades de hasta 900, aunque su instalación puede ser rentable a partir de los En su construcción se eplean diversos ateriales, siendo iprescindible que sean resistentes a la acidez y a los agentes atosféricos, pudiéndose realizar en horigón, acero (generalente galvanizado o con esalte vitrificado), poliéster u otros políeros. La carga de estos silos se realiza ediante ensiladoras neuáticas o elevadores ecánicos de cadenas provistas de garfios

4 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Figura Nº.1 Silos verticales Silos horizontales Este es el tipo de silo ás usado en la práctica y pueden tener fora de trinchera sobre o bajo tierra. Los silos trinchera (cajón) sobre la tierra tienen paredes laterales de concreto o de adera. El silo horizontal coo se uestra en la Figura Nº. está uy difundido porque en sus diversas foras se puede adaptar una odalidad que coincida con las condiciones específicas de la finca. Sin ebargo, coparado con el silo vertical, es ás difícil asegurar un sellado herético. Figura Nº. Silo Horizontal 5

5 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Silos trinchera Estos silos coo el de la Figura Nº., que es una variedad de zanja, son una excavación en el suelo con un plano inclinado en la entrada del silo para facilitar el acceso durante el ensilado y su explotación. Cuando su taaño es pequeño, con una capacidad enor a, su fora puede ser un paralelepípedo, usualente con base rectangular. Las desventajas iportantes del silo zanja son la necesidad de recubrir sus paredes para evitar el contacto con la tierra y toar precauciones para asegurar que no penetre agua dentro del silo. Figura Nº. Silo Trichera Silos con paredes Los odelos ás counes tienen dos, tres o cuatro paredes coo lo indica la Figura Nº.4. En el caso de silos con cuatro paredes una de ellas debe ser óvil. En su versión ideal, el silo se cubre con una cubierta de polietileno y se protege con un techo. El étodo ás práctico y econóico es construir dos paredes paralelas, apoyadas en un extreo en ángulo recto sobre una pared ya existente. 5

6 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Figura Nº.4. Silo con paredes Silo últiple La base de los silos ulticáaras varía de 14 a 7 etros y tiene un forato cónico, tecnología utilizada hace uchos años y que posee ventajas coo: áxia utilización del espacio interno del silo, evita la foración de gruos y pérdida de capacidad de alacenaje. Adeás de eso, la Ingeniería de Procesos tabién se utiliza de este ecaniso, pues esta estructura fora una superficie óvil y produce un flujo de aterial, que junto con la base anular, garantiza una extracción absolutaente continua y por toda la superficie. Con este dispositivo, las áreas dónde no existen oviientos de ateriales, que ocasionan la foración de gruos y pérdida de capacidad de alacenaje, son evitadas. (Figura Nº.5) Figura Nº.5 Silo últiple 54

7 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA.. DISEÑO DEL SILO Los silos que se van a diseñar tienen que ser capaces de alacenar cualquier tipo de granos, ya sea esto aíz, arroz, cebada, haba, trigo, cereales, etc. Este debe cuplir con ciertas condiciones coo: Manejo del icro clia dentro del silo. Peritir la conservación del producto conservando sus características, sin perder sus nutrientes...1. FORMA DEL SILO. El diseño del silo a utilizar en la aqueta es el ás utilizado en el país y en el undo, su diseño básico es de un cilindro con conos en las dos puntas para tener un ejor aprovechaiento a la hora del llenado o vaciado. Figura Nº.6... DIMENSIONES DEL SILO. Se esta diseñando un prototipo a escala de los silos indicado en la figura 1, este se representara a escala 1:

8 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA.. CÁLCULO DEL SILO: Para diseñar el silo hay que toar en cuenta la siguiente relación entre la altura/diáetro < 1.5, para tener una ejor circulación de aire. La altura total es: 40 c. Diáetro es: 0 c. Altura total 1.5 Diaetro 40c c Se divide en dos partes al silo: Cilindro: calculaos el voluen en el cilindro asuiendo el radio que es de 15 C. Datos: Altura: 4 c. (asuido). Radio: r=15 c (asuido). r h * 15c *55* ,6c *4c Conos: calculaos el voluen en el cono asuiendo el radio que es de 15 C. La altura es de 8 c puesto que existe dos conos. 56

9 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Datos: Radio: r c =15 c (asuido). Altura: h c = 8 c (asuido). c r h c * 15c *8c c * 55*8 c 6408,84c El voluen total del silo es: T cilindro cono T T 16964,6c 978,9c *6408,84c El voluen se utilizará en la realidad es: T cilindro cono T T 16964,6c 7,49c 6408,8c El plano de los silos se adjunta en el Anexo Nº..1 57

10 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA..4 CÁLCULO DE LA CANTIDAD A ENSILAR. Se deterinará la cantidad de producto que se podrá alacenar en los silos. Para calcular el voluen de un grano alacenado utilizaos la siguiente tabla de pesos específicos:..5 PESO ESPECÍFICO DE ARIOS PRODUCTOS Producto kg/³ Cacahuate sin cáscara 40 Cacahuate con cáscara 90 Arroz sin cáscara 750 Arroz con cáscara 580 Café beneficiado 600 Fréjol 750 Maíz 750 Soya 800 Trigo 800 Tabla 4. Peso específico de varios productos Para deterinar el voluen que ocupa en el silo diseñado nos valeos de la forula del peso específico. Cebada: Datos: oluen silo: c. Fuente: Puzzi, Manual de anejo poscosecha de granos a nivel rural ( FAO ) 58

11 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Peso especifico del cebada = 750 Kg/. Kg c.lib lib c Cálculo de la asa: lib c 8.56lib * 7.49c Trigo: Datos: oluen silo: c Peso especifico del trigo = 800 Kg/. Kg lib c lib c Cálculo de la asa: lib c 41.1lib * 7.49c Arroz: Datos: oluen silo: c. Peso especifico del cebada = 750 Kg/. 59

12 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Kg c.lib lib c Cálculo de la asa: lib c 8.56lib * 7.49c Maíz: Datos: oluen silo: c. Peso especifico del cebada = 750 Kg/. Kg c.lib lib c Cálculo de la asa: lib c 8.56lib * 7.49c Haba: Datos: oluen silo: c. Peso especifico del cebada = 750 Kg/. 60

13 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Kg c.lib lib c Cálculo de la asa: lib c 8.56lib * 7.49c..6 CÁLCULO DEL OLUMEN DEL SILO Para el cálculo del voluen del silo prieraente calculaos el voluen de un grano del producto a alacenar, para esto nos valeos de las integrales definidas, ediante la utilización de sólidos en revolución calculaos el voluen: Li b a P i f ( x) f dx Wi Xi Para el cálculo del voluen del silo toaos coo referencia 5 libras de trigo, aíz. Trigo: Para calcular el voluen de un grano de cebada se tiene que deterinar la ecuación de la curva de contorno del grano. F(x) = x -x+ 61

14 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Datos: Peso de un grano de Trigo p = libras (edido). Peso especifico del Trigo = 800 Kg/. Kg c 1000g g 0.8 c Kg c.lib lib c Cálculo del voluen: b a b a f ( x) x x 4 x 6x 1x 1x 1 dx dx dx 5 5 x x x x x c 1 Cálculo de la asa de un grano: c 0.088g *0.8g 6

15 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA.lib 0.088g lib 1000g Para alacenar 5 libras de Trigo en el silo utilizaos una regla de tres siple: lib x lib 5 5* x lib 40lib 44 Cálculo del voluen que ocupa las 5 libras de Trigo: 5.44lib lib c c Maíz: Para calcular el voluen de un grano de cebada se tiene que deterinar la ecuación de la curva de contorno del grano. F(x) = x -.1x+ Datos: Peso de un grano de aíz p = libras (edido). Peso especifico del aíz = 750 Kg/. Kg c 1000g g 0.75 c Kg c.lib lib c 6

16 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Cálculo del voluen: b a b a f ( x) x.1x 4 x 6.x 1.61x 1.4x 4 1 dx dx dx 5 5 x x x x x c Cálculo de la asa de un grano: 0.51c 0.51g *0.75g.lib 0.51g lib 1000g Para alacenar 5 libras de aíz en el silo utilizaos una regla de tres siple: lib x lib 5 64

17 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA 5* x lib 0lib 55 Cálculo del voluen que ocupa las 5 libras de aíz: 5.55lib lib c c..7 CÁLCULO DEL SILO: Para deterinar el voluen del silo calculaos el proedio de los volúenes que ocupa cada producto a alacenar. trigo aíz silo silo silo silo c - Para esto dividios en dos partes al silo: Cilindro: calculaos el voluen en el cilindro asuiendo el radio que es de 15 C. Datos: oluen: = c. Radio: r= 15 c. (asuido) 65

18 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA r h h * r Coo el voluen total en el silo es de c para el cilindro utilizaos c c h * 1c c h c h 6.65c Conos: el voluen de los dos conos se asuirá tabién el iso radio de 15 C. c r h * c h * r 66

19 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA * 000c h *(15c) 6000c h c h 8.48c Para diseñar el silo hay que toar en cuenta la siguiente relación que la altura/diáetro < 1.5, esto se debe para tener una ejor circulación de aire. La altura total es: 4.6c. Diáetro es: 0 c. Altura total 1.5 Diaetro 4.6c c Coo es enor a 1.5 el silo puede ser diseñado con estos valores...8 CONCLUSIÓN DEL DISEÑO DEL SILO: En el prier caso en el que se asuió valores de la altura tanto del cilindro coo del cono y con un radio deterinado se llegó a calcular el voluen del silo el cual es T 7,49c. Para el segundo caso donde se asuió que se alacenaría en el silo 5 libras se calculó el voluen que ocuparía, dándonos coo resultado el voluen silo c. Si calcularíaos para la isa cantidad de grano (trigo, aíz, etc.) a alacenar en el silo, que la encontrada en el prier caso, los volúenes para abos casos serán seejantes. 67

20 UNIERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Luego de realizar los cálculos y la coparación de los diferentes tipos de productos a alacenarse en los silos se llega a la conclusión que su diensión será: Altura del cilindro = 4 c. Altura de los conos = 8 c. Radio del cilindro y cono = 15 c. 68