SILOS METÁLICOS (1 DE 2)

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1 Página 1 de 7 Si usted n puede visualizar crrectamente este mensaje, presine aquí Medellín, 24 de ctubre de 2008 Bletín técnic de INDISA S.A. N. 64 SILOS METÁLICOS (1 DE 2) Autr: Ing. Alns Vélez Cv Ingenier Especialista de INDISA S.A. El sil metálic cilíndric es un cmpnente de us frecuente en las plantas de prducción. Este artícul aprta cncepts básics para su diseñ estructural. Aparentemente ls sils se muestran cm estructuras simples, per la realidad es que su diseñ exige aplicar cncimients tant de cálculs respect al límite plástic, cm de cncepts avanzads de estabilidad elástica, para btener diseñs óptims sin sbrepes innecesari, que suele currir, pues pasar de un espesr de 4.5mm a tr de 6mm, de 9mm a 12mm, implica un increment en el cst del 33% y n parece muy diferente en términs cnstructivs. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO TERMINOLOGÍA:

2 Página 2 de 7 TECHO: Tpe del sil. BARRIL: Sección cilíndrica. TOLVA: Parte inferir cónica. FALDÓN (SKIRT): Prlngación del barril para apy del sil. ANILLO DE SOPORTE: Para sils sin faldón, es el element estructural dnde se apya el sil a tra estructura que l sprta. Este anill se cnstruye de frma integral, en la intercesión del barril cn la tlva. REFUERZOS CIRCUNFERENCIALES: Palatinas de cant perfiles rlads, que se sueldan al barril en td su perímetr. REFUERZOS VERTICALES: Palatinas de cant perfiles rlads, que se sueldan al barril paralels al eje del barril. GEOMÉTRICAS: El diseñ del sil l determina bviamente la capacidad de almacenamient requerida, est se puede lgrar en tería, cn infinit númer de cmbinacines de diámetr y altura. Se tienen entnces las siguientes implicacines: Ls sils esbelts aprvechan mejr el área dispnible, que puede ser determinante cuand se tiene un cnjunt de sils reunids en una misma zna y el espaci es limitad el valr del terren es elevad. Ls sils esbelts aprvechan mejr su vlumen, per sn más susceptibles a las fuerzas sísmicas, cn la tendencia a requerir espesres mayres, respect a ls sils chats. El cargue de ls sils esbelts es más exigente, requiriend elevadres mas alts y cnsums de energía mayres. Para sils de capacidad de hasta 200 tneladas, la alternativa esbelta puede ser una slución más ecnómica que la chata, pues se puede cnstruir en el taller cn muy buen cntrl de calidad y transprtar pr partes de manera más fácil y rápida, en cambi el sil chat requiere much más trabaj de camp para su ensamble, l que implica mayres csts y tiemp. Se aprecia entnces que la determinación de las medidas del sil dependen de muchas variables y n hay regla fija.

3 Página 3 de 7 MATERIAL ALMACENADO: Ls parámetrs requerids para el diseñ sn: RANGO DE DENSIDAD A GRANEL (BULK): Ls valres mínims se usan para determinar la capacidad vlumétrica y ls valres máxims para ls cálculs estructurales. RANGO DEL ÁNGULO DE REPOSO DEL MATERIAL: Ls valres máxims se usan para determinar la capacidad vlumétrica y ls mínims para ls cálculs estructurales. ANGULO EFECTIVO DE FRICCIÓN INTERNA: Se utiliza para determinar crrectamente, tant la gemetría de la tlva cm el tamañ de la descarga, para asegurar la rata de descarga, que n se presenten puentes del material y asegurar fluj másic en el sil, para el aprvechamient plen del almacenamient. Si est se mite, entnces puede currir el fenómen de agujer de rata (Flw pipe), dándse znas del sil estacinarias de material acumulad, rediciéndse la capacidad efectiva de almacenamient y prpiciand psibilidades de avalanchas, cn cargas de impact psiblemente destructivas. RANGO DE LA RELACIÓN DE PRESIÓN LATERAL: En ls sils, la presión lateral que ejerce el material almacenad sbre las paredes, aumenta hacia la parte inferir del mism, per siend una fracción (35% a 65%) de la presión vertical, debid a la fricción interna del material almacenad. Para ls cálculs de esfuerzs en la lámina del barril se utiliza el valr mayr de esta relación y para ls cálculs de esfuerzs en la tlva se utiliza el menr. Se advierte que el aument de la presión lateral n es lineal y prgresiv cm curre en tanques cn líquids, sin que es asintótic alcanzand un valr límite, l que indica que est n es un factr muy advers para el sil esbelt. La figura 1 muestra la variación de presión lateral típica para un sil esbelt de 200 tneladas para cement (Barril de 4m D x 17m H). A ls 13 m se alcanza el valr límite de la presión lateral de 3.7 psi, que se mantiene hasta la intersección del barril cn la tlva. Si se cnsidera la presión hidrstática que ejercería un líquid de igual densidad, esta sería de 33.8 psi, en el siti de intersección de la tlva cn el barril. Est demuestra que la fricción interna del material restringe fuertemente el increment de la presión lateral sbre las paredes del sil.

4 Página 4 de 7 Figura 1. Variación de la presión lateral cn la altura en el barril (psi vs. m) RANGO DE FRICCIÓN DEL MATERIAL CON LAS PAREDES DEL SILO: La cmbinación de la presión lateral cn la fricción del material cntra la pared, induce una caga vertical sbre la lamina del barril, que aumenta prgresivamente hacia abaj, generand esfuerzs de cmpresión lngitudinales. Para el cálcul estructural del barril se usan ls valres superires y para ls cálculs estructurales de la tlva ls inferires. FACTOR DINÁMICO POR DESCARGA: Durante la descarga del sil curren mvimients del material dentr del sil, de manera muy cmpleja y n ttalmente entendida. La experiencia ha determinad un factr multiplicadr (De 1.3 a 1.45) cm un aument efectiv en las presines laterales y de 1.1 para las fuerzas lngitudinales en el barril. De igual frma las cargas en la tlva se aumentan pr ests efects. GRANULOMETRÍA: Materiales cn un rang ampli de granulmetría prpicia la segregación, l que puede cnducir a cmprtamients cmplejs del material dentr del sil, generand cargas asimétricas y requiriend factres de diseñ mayres. ABRASIÓN Y CORROSIÓN (HUMEDAD) DEL MATERIAL ALMACENADO: Esta característica determina cuant material metálic adicinal debe cnsiderarse cm margen de desgaste, e influye en la selección del material del sil. La abrasión actúa de manera más intensa en la intersección del barril cn la tlva, dnde se deben aplicar recurss de diseñ adecuads. EXPLOSIVIDAD: Si el material pr almacenar es explsiv hay que implantar

5 Página 5 de 7 las medidas de seguridad pertinentes, tales cm cnexines a tierra y la instalación de cmpuertas anti-explsión. NOTA: Para un diseñ ptim del sil, es precis dispner de infrmación cmpleta sbre la relgía del material y sus prpiedades físic-químicas y n siempre está dispnible. Est advierte a ls ingeniers de prces, la imprtancia de reunir esta infrmación de fuentes cnfiables y de realizar las pruebas de labratri que están hmlgadas para determinar dichs parámetrs. OTRAS CONSIDERACIONES: Cuand se llenan sils cn materiales fluidizables tales cm el cement prtland, se debe hacer un cálcul de presines hidrstáticas cn el 80% de la densidad a granel, l que eleva sustancialmente ls esfuerzs de membrana circunferenciales, tant en el barril cm en la tlva. El md de llenad del sil puede tener implicacines estructurales, cm pr ejempl, si hay cargas de impact pr caída apreciable del material impactand sbre la tlva. L más cnveniente es la simetría, que el sil se llene centrad y que la descarga también l sea. Cuand el llenad del sil es cercan al brde cuand la descarga es excéntrica, se inducen cargas adicinales en las paredes del sil. Además se reduce la capacidad efectiva de almacenamient. En el próxim bletín se cntinuará analizand la cnstrucción y el material del sil, algunas cnsideracines estructurales, faldón Vs. estructura de apy.

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