Silos fijos de cemento

Figura 1. Silo de cemento atornillado. https://www.machinio.es/anuncios/80213364-silo-de-cemento-vertical-de-200-toneladas-silo-de-hormigon-en-esmirna-turquia

Durante mucho tiempo, el cemento se ha suministrado en sacos de papel. Sin embargo, en la actualidad, en la mayoría de los casos, se transporta a granel en camiones cisterna y se almacena en silos herméticos que forman parte integral de las centrales. Los silos se pueden clasificar según su movilidad en fijos y móviles. En este artículo se describen las características principales de los silos fijos.

Los silos fijos de cemento suelen ser depósitos cilíndricos metálicos que terminan en la parte inferior con un cono donde se encuentra la base de salida. La extracción en los silos de cemento se realiza por gravedad, con un ángulo de inclinación en el cono inferior de aproximadamente 50 grados. Este diseño asegura un flujo eficiente del material, permitiendo que el cemento se desplace de manera constante y sin obstrucciones hacia la salida del silo​. El conjunto se apoya en una estructura de perfiles con una altura variable, siendo muy importante formar unos buenos cimientos para evitar caídas de silos.

Estas instalaciones ofrecen varias ventajas en comparación con el almacenamiento tradicional en sacos, especialmente cuando la producción horaria del hormigón debe superar los 10 m³:

  • Ahorro en la compra de cemento: Se puede obtener una reducción de costos entre el 10% y el 15%.
  • Reducción de pérdidas de material: Se evita el desperdicio de cemento causado por sacos rotos o mojados.
  • Dosificación precisa: Permite una dosificación regulable para cualquier cantidad, incluyendo múltiplos de 50 kg e incluso 25 kg.
  • Incremento de la productividad: El cemento está inmediatamente disponible, lo que mejora la eficiencia operativa de la planta.
  • Economías en la manipulación: Se reducen los costos asociados con la descarga, almacenamiento y manipulación del cemento.

Los inconvenientes son relativamente pocos: aunque los silos tienen generalmente un costo inicial bajo, su precio aumenta considerablemente cuando se les equipa con los dispositivos necesarios para su funcionamiento (chimenea filtrante, sistemas antibóveda, indicadores de nivel, etc.). No obstante, las ventajas económicas y la eficiencia operativa que proporcionan superan con creces estas desventajas en comparación con el método de almacenamiento en sacos.

El material principal para la fabricación del silo de cemento es acero de diversos grados, adecuado para las condiciones del área de instalación, y recubierto con un compuesto protector anticorrosivo. El espesor de las partes del silo varía entre 6 y 10 mm. En áreas con bajas temperaturas invernales, el silo se aísla externamente para mantener el cemento en condiciones óptimas.

Para capacidades entre 25 y 40 t, los silos se construyen de una sola pieza con un diámetro máximo de 2,50 m, lo que permite su transporte por carretera en camiones. También se pueden fabricar en un diseño telescópico, donde una sección del silo se inserta dentro de otra, permitiendo así su transporte en un solo camión y alcanzando capacidades de hasta 60 t. Para capacidades superiores, surgen problemas de transporte, por lo que los silos se construyen de manera desmontable. Estos silos están divididos en secciones ensambladas longitudinalmente con bridas y se atornillan en el sitio de la obra. De esta manera, se pueden alcanzar grandes capacidades de 200, 500 y hasta 1000 t.

La carga se realiza a través de un tubo de 3” o 4” para el llenado neumático, y en la parte superior cuentan con un respiradero o un filtro que permite la salida del aire durante el vaciado o el llenado. Los silos suelen estar equipados con un sistema de fluidificación para evitar la formación de bóvedas en su interior. Este sistema consiste en boquillas que inyectan aire a una presión no superior a 200 kPa.

En la parte inferior, los silos disponen de un cierre de tajadera o de mariposa, que permite cerrar la salida de cemento cuando es necesario realizar una reparación.

Es obligatorio que los silos estén equipados con una escalera con protecciones para acceder a la parte superior, donde también es preceptivo contar con barandillas de seguridad. En algunos casos, los silos de cemento están equipados con indicadores de nivel que informan sobre su estado de llenado. Además, es importante tener en cuenta que cada tipo de cemento debe ser almacenado en silos separados, designados específicamente para un tipo y procedencia determinados. Se deben tomar las precauciones necesarias para evitar cualquier tipo de mezcla.

Os dejo algunos vídeos que, espero, os sean de interés.

Os paso también algunas instrucciones de seguridad respecto a los silos.

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Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Indicadores de nivel en los silos de cemento

Figura 1. Silos de cemento. https://www.machinio.es/anuncios/72938606-silo-de-cemento-en-esmirna-turquia

En grandes instalaciones, los silos de cemento se vacían con rapidez, requiriendo una monitorización constante del volumen de su contenido para realizar los pedidos y consumir el cemento según una programación predefinida. Cuando se trata de almacenar productos de cemento, la tecnología también debe abordar desafíos relacionados con la humedad. Esta tiende a aglutinar materiales, provocando problemas como la baja densidad y la constante dieléctrica reducida. Además, durante el invierno, se puede producir condensación, lo que potencialmente afecta a las mediciones. Para medir el nivel de llenado de los silos, se utilizan diversos tipos de indicadores de nivel, como los mecánicos, ultrasónicos, electrónicos, entre otros.

Existe una amplia gama de estos dispositivos, con algunos altamente sofisticados. Se pueden clasificar en dos categorías principales: aquellos que ofrecen una indicación continua del nivel de llenado y aquellos que operan en un modo de “todo o nada”. Estos últimos, además de no proporcionar una medida continua, requieren al menos dos dispositivos para ofrecer dos informaciones clave: si el silo está vacío o lleno. Se pueden colocar en diversas ubicaciones dentro del silo, ya sea en la parte superior, inferior, en el cono o en ambas. Los dispositivos de “todo o nada” pueden ser útiles en instalaciones con múltiples silos que contienen el mismo producto (se activa el segundo cuando el primero está vacío), donde el nivel exacto de llenado no es esencial.

Hasta hace algunos años, los procedimientos más comunes eran los dispositivos mecánicos o electromecánicos. Sin embargo, actualmente, estos han ido siendo reemplazados cada vez más por procedimientos electrónicos. Ya sea que se trate de dispositivos mecánicos o electrónicos, todos operan según dos métodos: por contacto o sin contacto con el material.

Los dispositivos mecánicos pueden ser los siguientes:

  • De paletas, aletas y semiesferas giratorias: Estos dispositivos constan de pequeños motores ubicados cerca de las paredes de los silos, los cuales accionan un eje equipado con paletas. Cuando el material desciende y libera las paletas previamente bloqueadas por el cemento, el motor se activa y se enciende un piloto luminoso como aviso.
  • De contrapeso o palpador: Consisten en un torno que permite descender un peso hasta el nivel del cemento, emitiendo una señal al alcanzar dicho nivel y deteniendo el motor del torno. La longitud del cable proporciona información sobre el nivel de cemento. Una vez conocido, se enrolla nuevamente el cable y se repite el proceso según intervalos programados periódicamente.
  • De diafragmas presiométricos: En este tipo de dispositivo, el circuito eléctrico permanece abierto cuando el cemento ejerce presión sobre el diafragma. Cuando el nivel de cemento desciende y la presión disminuye, el circuito se cierra, activando un piloto luminoso como indicador.
  • De péndulo: Estos dispositivos constan de un péndulo de corta longitud que, al entrar en contacto con el cemento durante el llenado del silo, se inclina, abriendo un circuito eléctrico. De manera similar, al vaciarse el silo, el circuito se cierra, activando un indicador luminoso de nivel, ubicado ya sea en el propio silo o en el panel de control del puesto de mando.

Los dispositivos electrónicos principales comprenden:

  • Detectores de láminas vibrantes: Estos dispositivos generan vibraciones en unas horquillas de acero inoxidable mediante corriente eléctrica. La frecuencia de vibración varía dependiendo de si las horquillas están libres o cubiertas por el cemento, lo que indica si el nivel de este ha superado la altura de las láminas.
  • Medidores de conductividad: Consisten en una columna vertical en el centro del silo con emisores de impulsos eléctricos distribuidos uniformemente en altura. En la pared del silo, receptores miden la conductancia o capacitancia del medio (aire o cemento), lo que permite conocer constantemente la altura del cemento en el silo.
  • Medidores de ondas: Estos dispositivos se basan en la propagación y medición de ondas sónicas, infrasónicas o de isótopos radioactivos. Aunque son precisos, son más costosos y delicados en comparación con los electromecánicos, que son menos precisos pero más robustos.
  • Medidores de ultrasonidos: Utilizan parejas de emisores-receptores ubicados a diferentes alturas en la misma horizontal. Comparando las velocidades ultrasónicas en aire o cemento, es posible determinar la altura del material.
  • Medidores de ondas sónicas: Funcionan según el mismo principio que los anteriores y pueden tener una disposición similar. También pueden situarse en la parte superior del silo, midiendo el tiempo que tarda la onda sónica emitida por el aparato en reflejarse en el cemento y ser captada nuevamente, lo que proporciona una indicación precisa del nivel de cemento.
  • Detectores de nivel de ondas radioactivas: Estos dispositivos se basan en la emisión de rayos gamma desde una fuente en la parte superior del silo y en unos captadores (contadores Geiger) que se activan cuando no están bajo presión del cemento, indicando así su nivel.

Os dejo varios vídeos explicativos que, espero, sean de vuestro interés:

Referencias:

ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.

CORMON, P. (1979). Fabricación del hormigón. Editores Técnicos Asociados, Barcelona, 232 pp.

GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.

MORILLA, I. (1992). Plantas de fabricación de hormigón y grava-cemento. Monografías de maquinaria. Asociación Española de la Carretera, Madrid.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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El almacenamiento de los componentes del hormigón

http://www.tusa.es/plantas_de_hormigon.html
http://www.tusa.es/plantas_de_hormigon.html

La finalidad del almacenamiento es conservar las propiedades de los constituyentes del hormigón, facilitar su extracción para la producción del hormigón, así como asegurar su continuidad.

Los áridos se suelen almacenar bien en tolvas o bien en silos compartimentados en torres. Algún tipo de central almacena los áridos directamente en el suelo y en algunos casos se observan almacenamientos secundarios de áridos en el suelo. La alimentación de los áridos en las tolvas se realiza bien directamente desde el camión cuando se encuentran semienterradas o bien mediante palas frontales de neumáticos a partir de almacenamientos secundarios. Las torres compartimentadas se alimentan por cintas transportadoras o elevador de cangilones.

Los cementos y adiciones se almacenan siempre en silos. Los aditivos se almacenan en cisterna, y el agua se almacena en cisterna, depósito o se suministra directamente de la red.

A lo largo del almacenamiento, diversas perturbaciones en el estado de los constituyentes pueden provocar efectos perjudiciales a la calidad del hormigón fabricado. Se deben tomar ciertas precauciones para limitar sus influencias negativas (Charonnat, 1999).

El conocimiento de la humedad de los áridos, sobre todo de las arenas, es muy importante para fabricar un hormigón de calidad, con lo que es frecuente la instalación de sondas de humedad en los áridos que nos permiten un seguimiento en continuo en las bocas de descarga, de este parámetro. Este dato influenciará la dosificación en agua.

http://graveravaldefuentes.es/
http://graveravaldefuentes.es/

Una buena medición de la humedad en las arenas necesita una calibración previa de la sonda y repetitiva a intervalos de tiempo regulares. La calibración consiste en relacionar las señales eléctricas a la humedad de las arenas, generalmente mediante secado de muestras de arena en laboratorio. En el contexto de una central de fabricación de hormigón preparado, esta operación de medición de la humedad mediante sondas es difícil de realizar (Lê 2007), además de aumentar considerablemente los tiempos de fabricación y perjudicar la productividad.

Os dejo un vídeo donde se muestra en una animación 3D las instrucciones del montaje de un silo de cemento.

Referencias:

Charonnat, Y. (1999). Fabrication du béton hydraulique. Technique de l’Ingénieur, traité Construction C2.

Lê, N. D. (2007). Amélioration du béton en production Tesis doct. Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Nantes.

Bomba de hormigón con sistema de válvulas de corredera plana

http://www.cnc-concretepump.com/Rock-Valve-Technology.php

Además de la bomba de hormigón de pistones de trompa, también es posible encontrar bombas con un sistema de corredera plana para impulsar el hormigón. En ambos casos, son sistemas de doble pistón, conectados por una válvula. Ambos pistones provocan un movimiento alternativo que genera una especie de lingote de hormigón en estado fresco que se impulsa a una presión casi constante.

Valvula 2

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