CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

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1 CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

2 E.T.S. INGENIEROS. UNIVERSIDAD DE SEVILLA 2.1 DATOS INICIALES Como ya hemos indicado anteriormente, el silo consta de un cilindro metálico, que es el cuerpo. Además, tenemos una tolva en forma de cono y una apertura en su zona inferior para la descarga. Con las dimensiones de almacenamiento que son unos Tn, y siguiendo las indicaciones del Eurocódigo, estamos ante un silo de clase 2, como vimos en la tabla del capítulo anterior. Debido al material del silo y las dimensiones, podemos realizar las primeras clasificaciones: El silo, se construirá con acero al carbono de una superficie lisa, por el Eurocodigo 1 parte 4, estamos ante una clase D2. Las planchas de acero tienen unas dimensiones de 8x2xt mxmxmm. Donde t, es el espesor en mm que irá variando según donde situemos las planchas. Son planchas prefabricadas que irán soldadas de forma que el silo se compondrá de virolas de 2 m de alto. Esta disposición se realiza por motivo de resistencia de las soldaduras ante tracciones. El material a ensilar, es cemento y sus propiedades podemos verlas en la siguiente tabla: Peso Específico Ángulo de reposo Ángulo de rozamiento interno Coeficiente de presión lateral Ángulo de fricción externo Coeficiente flujo de presión γ l γ! φ! φ!" φ!" λ! λ! φ!" φ!" C! ,45 0, ,4 Tabla 2. 1 Propiedades del cemento El silo podrá almacenar unas 500 toneladas de cemento y se impondrá como condiciones de partida para poder realizar su dimensionamiento: Dentro del silo tendremos flujo másico. La carga y descarga se realizará de forma concéntrica. La carga se realizará por la parte superior. La descarga se realizará por la parte inferior. El silo estará a tal altura, que la descarga se realiza directamente a un camión. 10 CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

3 Capítulo 2: Clasificación y dimensionamiento 2.2. CLASIFICACIÓN SEGÚN ESBELTEZ La clasificación mostrada a continuación se basa en la geometría del silo (esbeltez) y a las condiciones en que se opera. Es necesaria a la hora de evaluar los valores característicos para las presiones de llenado y vaciado. Silos esbeltos: h! d! > 1,5 Silos de esbeltez media: 1 < h! d! < 1,5 Silos cortos: h! d! < 1 Silos de homogeneización y silos de alta velocidad de llenado 2.3 GEOMETRÍA DE LA TOLVA En las tolvas, las presiones se basan en el rozamiento sólidopared ya sea durante el llenado o en la descarga. Si este rozamiento no es lo suficientemente importante, la tolva recibe el nombre de tolva plana. Una tolva se dice plana cuando se cumple [Rotter, 2001]: tang β < 1 λ 2 μ donde: β es el ángulo de inclinación de la tolva λ es el coeficiente de empuje lateral CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO 11

4 E.T.S. INGENIEROS. UNIVERSIDAD DE SEVILLA μ es el coeficiente de rozamiento de la pared de la tolva 2.4 TIPO DE APOYOS Según el libro de Rotter Guide for the Economic Design of Circular Metal silos sólo se van a estudiar dos tipos de silos, silos apoyados continuamente o apoyados en un faldón; y silos apoyados discretamente o apoyados sobre columnas. A continuación podemos ver los diferentes tipos de sujeción que podemos utilizar para unir el silo con los soportes. Ilustración 2. 1 Tipos de apoyos según capacidad 12 CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

5 Capítulo 2: Clasificación y dimensionamiento Ilustración 2. 2 Tipos de anclaje 2.5. DIMENSIONAMIENTO Como hemos comentado, realizaremos los cálculos y diseño de un silo de sección circular con una tolva troncocónica. Para ver las dimensiones que vamos a establecer en el silo, sabemos que vamos a almacenar unas 500 toneladas y para garantizar flujo másico debemos cumplir un requisito fundamental. Todas las partículas de los sólidos tienen que estar en movimiento cuando estemos descargando. Para lograr esta condición y la condición de capacidad debemos tener: Un silo suficientemente alto. Debemos tener una tolva de pendiente suave. La salida debe ser de una apertura adecuada. Con estos requisitos realizamos el pre dimensionamiento de nuestro silo. Cuerpo: Diámetro..5m Altura..15m Tolva Altura.5m Apertura de salida.2m CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO 13 11

6 E.T.S. INGENIEROS. UNIVERSIDAD DE SEVILLA Según el Eurocódigo, un silo es esbelto si cumple: h! d > 1,5 h! d = 20 5 = 4 La apertura de la tolva es función del diámetro de la tolva y debe cumplir: B > 8d! Hemos impuesto un diámetro de 2m. Por último, para tener una tolva con pendiente adecuada, debemos cumplir: tang β <!!!!! β <!!!,!"!!,!"! = 26º Para obtener un flujo másico, además el Eurocódigo nos exige que cumplamos un último requisito, que obtenemos en función de una gráfica con un margen de 3º. Dicha gráfica es: Gráfica 2. 1 Clasificación de flujos 14 CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

7 Capítulo 2: Clasificación y dimensionamiento Así pues, para cumplir todas las especificaciones, tomamos como ángulo para la tolva β=16,7º. El silo que vamos a diseñar, está soportado por una estructura de 4 pilares HEB de 10m de altura, unidos rígidamente por 4 soportes a un anillo rigidizador que se encuentra justamente en la transición entre el cuerpo del silo y la tolva. Como la tolva tiene 5 m hacia abajo, tenemos una altura suficiente, ( de 5m) para el paso de camiones para descargar en ellos el cemento almacenado. La carga del silo se realizará por un tubería con un tornillo sin fin y realizará la carga de forma concéntrica. Además, añadiremos un filtro, ya que el aire que transporta el cemento debe salir por la parte superior y al salir lleva también incorporado el cemento, con la consiguiente polución atmosférica. Para evitar esta contaminación, vamos a montar sobre el silo un filtro de mangas. Esto consiste en un conjunto de mangas de lona en el interior de un cilindro metálico. Por el interior de las mangas sube el aire con el cemento, el cual queda retenido en el tejido y sale a la atmósfera solo el aire. Para limpiar las lonas, el conjunto de ellas lleva en la parte superior un vibrador eléctrico que se acciona desde la parte inferior del silo. El filtro recupera un 97% del cemento que tiende a perderse con el aire cuando se carga el silo mediante aire a presión. Es rápidamente amortizable, ya que por término medio se recuperas 150 Kg de cemento cada vez que se carga el silo. CAPÍTULO 2: CLASIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO 15 11