CÁLCULO DEL ESPESOR DE LAS PAREDES DEL SILO.

En este apartado se pretende determinar el espesor que deben tener las paredes del silo para que sean capaz de soportar la presión que ejercerán la materia prima almacenada. Así, primero se calcula la presión que ejerce la materia prima sobre las paredes del silo (siguiendo la norma NBE AE-88, capítulo IX) y hallando posteriormente el espesor mínimo de estas paredes necesario para soportar dicha presión, según el tipo de material de construcción, que en este caso es acero inoxidable SS-316.

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS. ₈ Cálculo de la presión ejercida por la materia prima sobre las paredes del silo.

Siguiendo la norma anterior, donde se específica que para calcular la presión ejercida en las paredes de un silo, por el producto almacenado, se usa la expresión:

PN = PH•sen2α + PV•cos2α Donde:

PN : Presión normal sobre la pared del silo. PH : Presión horizontal sobre la pared. PV : Presión vertical sobre la pared.

α : Ángulo agudo que forman las paredes del silo con la horizontal,(en el caso del silo cilíndrico el ángulo es 90º)

A su vez PH y PV se calculan según las expresiones: PH = γ•Z0•(1-e –Z/Z0_)•λH

Pv = γ•Z0•(1-e –Z/Z0₎ Donde:

γ = Densidad del producto almacenado.

Z = Profundidad a la que se halla la presión = H (ya que si se supone que el silo está lleno, la mayor presión se dará en la parte inferior)

Z0 = Profundidad crítica = A/U•λv

Siendo: A = Área de la sección mayor U = Perímetro de la sección mayor. λH = Coeficiente de empuje activo horizontal λv = Coeficiente de empuje activo vertical.

Y a su vez λH y λV se calculan según la tabla de coeficientes de empuje activo (Tabla 1.1 Anexo Gráfico) en función de:

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS. ₉ ξ = Ángulo de rozamiento de la materia prima = 30º ( La norma incluye una tabla con los valores de ξ para distintos materiales pero no se incluye entre ellos los tallos de girasol; así se toma éste valor como más aproximado según los valores de la tabla).

cotgα = 0

δ = Ángulo de rozamiento entre la materia prima y el silo = 20º

β = Ángulo del talud de los tallos de girasol = 0 (se supone que no existe talud por seguridad).

Por lo tanto los valores de λH y λv son: λH = 0,28

λV = 0,10

Según tabla de coeficientes activos.[Fuente: Ruiz, C; 1976.] Sustituyendo en la expresión:

Z0= A/U•λv = 5 m

Ya se puede determinar la siguiente relación Z/Z0 = 1,274

Y utilizando la tabla 1.2. del Anexo Gráfico Función de presión en silos obtenemos 1-e –Z/Z0.

Por lo que ya se puede calcular los valores de las expresiones: PH = 425,61 Kg/m2

PV = 1520,1 Kg/m2

Por último sustituyendo en PN:

PN = PH•sen2α + PV•cos2_{α = 699,23 Kg/m}2

Así pues se obtiene la presión ejercida por la materia prima sobre las paredes de cada silo que es de 699,23 Kg/m2. Se puede ahora, calcular el espesor del material requerido para soportar esa presión.

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS. ₁₀ Cálculo del espesor mínimo de las paredes de la tolva.

El cálculo del espesor de material mínimo, correspondientes a las paredes de un silo se calcula según la siguiente ecuación:

E= P•D/σ

Donde:

P = Presión interna de la tolva D = Diámetro del depósito

σ = Resistencia característica del material. Para acero inoxidable SS-316 a temperatura ambiente se considera 1082,5 Kg/cm2_.

Sustituyendo los valores obtenemos el siguiente espesor: e = 0,13 mm

Puesto que el espesor del silo existente en el mercado es de 3 mm, se comprueba que este espesor soporta la presión ejercida por la materia prima. 2.3. SELECCIÓN DEL SILO

Según los tipos de silos existentes en el mercado, el que mejor se adapta a las condiciones del Proyecto fin de Carrera es un silo de almacenaje con equipamiento completo (ver ficha en Anexo Gráfico). El silo seleccionado tendría un diámetro nominal de 2.400 mm y una capacidad entre 13,5 y 67,2 m3.

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS. ₁₁ 3. DISEÑO TANQUES DE ALMACENAMIENTO.

3.1. INTRODUCCIÓN

Al tratarse de una industria que va a operar con cantidades relativamente elevadas de productos líquidos, existe de la obligación de disponer de grandes capacidades de almacenamiento, por lo que va a destacar una gran superficie destinada al almacenamiento.

Según su función, podemos clasificar los tanques de almacenamiento en dos tipos: los que se destinan al almacenamiento de las materias primas (residuos de girasol y ácido sulfúrico), y los que sirven para almacenar los productos terminados: azúcares simples.

En el diseño de los tanques se ha tenido en cuenta también el aspecto económico, procurando minimizar el costo de estos depósitos. Hay que considerar que al introducir en planta nuevas unidades complica el diseño y el costo es mayor (costo asociado a la materia prima almacenada y al de la propia instalación) aunque las ventajas y beneficios anteriores superan con creces a los costes. Por ello, se ha de utilizar el almacenamiento de una forma racional, reduciendo los tiempos muertos de utilización de los tanques.

Además del almacenamiento, en estos tanques habrá que tener en cuenta otros aspectos, tales como las pérdidas por evaporación que se pudieran dar en los tanques de productos volátiles y la calefacción de los que contienen productos viscosos, con objeto de mantenerlos en estado adecuado de fluidez.

Los tanques de almacenamiento que se van a disponer en la planta y cuyo diseño se va realizar más adelante son:

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS. ₁₂ Son tanques tipo silo que van a almacenar los tallos de girasol procedentes de los distintos puntos de recogida de forma provisional, de los cuales se tomarán muestras para realizar análisis necesarios para controlar su composición y nivel de humedad. Serían tanques verticales cilíndricos soportados por patas, que operan a presión atmosférica y con fondo cónico. Estarán construidos en acero inoxidable SS-316.

-T21-T-22: tanque de almacenamiento de ácido sulfúrico.

Este tanque se construirá en acero al carbono A-285C, según la normativa específica para tanques de almacenamiento de sustancias inflamables, dentro de un dique de obra o “cubeto” capaz de contener la totalidad de la capacidad del depósito, sin salida por desagües del fondo. Deberá cumplir todos los requisitos de seguridad contra incendios y explosión. Será un tanque cilíndrico vertical cerrado, con techo fijo y fondo plano.

-T-23 a T-35: tanques de almacenamiento de producto acabado: azúcares simples. Se sitúa en la zona exterior de la planta, con características similares al tanque de almacenamiento de ácido sulfúrico será un tanque atmosférico, cilíndrico vertical con techo fijo y fondo plano. Estará construido en acero al carbono A-285C y serán los tanques de mayor capacidad de la planta.