Post on 16-May-2021
Equation Chapter 1 Section 1
Trabajo Fin de Máster
Máster en Ingeniería Industrial
Manipulación de sólidos a granel en terminales
portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Autor: Juan Antonio Fernández Jiménez
Tutor: Emilio Romero Rueda
Dep. de Ingeniería de la Construcción y
Proyectos de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2018
iii
Trabajo Fin de Máster
Máster en Ingeniería Industrial
Manipulación de sólidos a granel en terminales
portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Autor:
Juan Antonio Fernández Jiménez
Tutor:
Emilio Romero Rueda
Profesor asociado
Dep. de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2018
v
Trabajo Fin de Máster: Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de
instalaciones
Autor: Juan Antonio Fernández Jiménez
Tutor: Emilio Romero Rueda
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2018
El Secretario del Tribunal
vii
A mi familia y amigos
ix
Agradecimientos
Con la realización de este trabajo pongo fin al objetivo de realizar el Máster en Ingeniería Industrial, el cual me
propuse allá por 2015. Llegado este momento, solo puedo confirmar que tomé la decisión correcta, ya que la
experiencia ha sido gratificante, tanto a nivel académico como a nivel personal.
A nivel académico, por haber podido complementar mis estudios anteriores al lado de grandes profesores, de
los que, en mayor o menor medida, siempre he aprendido algo. Sirva este parráfo, como agradecimiento a
todos y cada uno de ellos.
A nivel personal, por haber conocido una nueva universidad, una nueva ciudad y sobre todo, unos nuevos
compañeros, entre los que me llevo algunos buenos amigos. Gracias a todos ellos por hacer buenísimos los
buenos momentos y más llevaderos los menos buenos.
Agradecer también el apoyo a mis amigos de siempre, y a los no tan de siempre y que ahora son importantes.
Por último, todo esto no hubiera sido posible sin mi familia. En especial a mis padres por brindarme el apoyo
necesario, tanto en lo económico como en lo personal, para poder haber llegado hasta aquí. Muchas gracias
por todo.
Juan Antonio Fernández Jiménez
Sevilla, 2018
xi
Resumen
El comercio marítimo de mercancías es una de las bases de la economía mundial. Dentro de este comercio de
mercancías existen varios tipos, entre los que se incluye el comercio de sólidos a granel.
El comercio marítimo de sólidos a granel lleva asociada una serie de operaciones de manipulación, entre las
que se encuentran el transporte y el almacenamiento. Para el correcto desarrollo de estas operaciones, es
esencial contar con las infraestructuras adecuadas.
En los últimos años se ha intensificado el tráfico marítimo y los puertos han dejado de ser meros
intercambiadores de transporte marítimo a terrestre, o viceversa. Se han enfocado hacia la actividad industrial,
especializándose e integrándose en las cadenas logísticas de diferentes industrias. Para dar respuesta a la
demanda y realizar las operaciones de manipulación necesaria, sin que se vea afectada la actividad productiva,
surgen las terminales de graneles sólidos.
En el presente trabajo, se ha intentado describir las instalaciones principales que presentan este tipo de
terminales para la correcta manipulación de los productos, desde su llegada a puerto hasta su salida.
Por último, en base a la información teórica recogida, se ha desarrollado una herramienta infomática capaz de
dimensionar los recursos básicos con los que debe contar una terminal de este tipo para dar respuesta a una
determinada demanda.
xiii
Abstract
Goods maritime trade is an essential activity in the global economy. Bulk solids maritime trade is part of this
kind of trade.
Bulk solids maritime trade includes different handling activities, as its transport and its storage. In order to
carry out this activities successfully, it requires the appropriate facilities.
In last years, maritime trade has been increased and the ports have ceased to be simple intermodal transports
joins. They have been focused to the industrial activity, being part of the supply chain in different industries. In
order to realise correctly the handling operations, it have been created the Bulk Solids Terminals.
In this project, it will be treated the topic of the bulk solids handling, focusing in the necessary facilities to
realise that properly. These facilities includes handling equipments and storages.
Finally, applying the theory bases, it has been developed a computer application which is able to determine the
main necessary characteristics of a Bulk Solid Terminal which must respond to a specific requires.
xv
Índice
Agradecimientos ix
Resumen xi
Abstract xiii
Índice xv
Índice de Tablas xvii
Índice de Figuras xix
Notación xxiii
1 Introducción 1
2 La Actividad Portuaria. Generalidades 5 2.1. Evolución de las infraestructuras portuarias hacia la actividad industrial 5 2.2. Infraestructuras portuarias 6
2.1.1 Instalaciones de abrigo y acceso 6 2.1.2 Instalaciones de atraque, tráfico y mantenimiento 7 2.1.3 Instalaciones de manipulación de cargas 7 2.1.4 Instalaciones de reparación o mantenimiento de buques 8
2.3. Modelos de gestión de puertos 9 2.3.1 Service Port 10 2.3.2 Tool Port 10 2.3.3 Landlord Port 10 2.3.4 Full Private Port 10
2.4. Modelos de operación 11 2.5. Operaciones portuarias 11
2.5.1 Operaciones administrativas 11 2.5.2 Operaciones de practicaje 12 2.5.3 Operaciones de remolque 12 2.5.4 Operaciones de amarre y desamarre 13 2.5.5 Operaciones de carga, descarga, estiba, desestiba y transbordo de mercancías 13
2.6. El Sistema Portuario español 13
3 Sólidos a granel. Manipulación y características 17 3.1 Avances en la manipulación de sólidos a granel 17 3.2 Propiedades de los sólidos a granel 18 3.3 Propiedades de los sólidos a granel con incidencia en su transporte 20 3.4 Propiedades de los sólidos a granel con incidencia en el almacenamiento 21 3.5 Ensayos para determinar las propiedades con afección en la manipulación de sólidos a granel 21
3.5.1 Ensayo del plato de fluidización 22 3.5.2 Ensayo de penetración 23 3.5.3 Ensayo Proctor/Fagerberg 23 3.5.4 Ensayo de Jenike y Johanson 24 3.5.5 Ensayo de la caja basculante 25
4 Terminales portuarias de sólidos a granel 27 4.1 Terminal de graneles sólidos 27 4.2 División de una terminal de graneles sólidos en subsistemas 27
5 Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga 29 5.1 Buques graneleros 29
5.1.1 Clasificación de buques graneleros 31 5.2 Equipos de carga y descarga de buques 32
5.2.1 Brazo de carga giratorio 32 5.2.2 Buques grúa 33 5.2.3 Pórtico cargador 34 5.2.4 Cinta transportadora móvil 35 5.2.5 Grúa pórtico 35 5.2.6 Descargador neumático 36 5.2.7 Descargador mecánico 37 5.2.8 Grúa-cuchara 38
5.3 Parámetros a considerar en el dimensionamiento del subsistema de carga/descarga 40 5.3.1 Características del puerto y volumen anual de operación 40 5.3.2 Características de los productos a operar 41
6 Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de transporte interno 43 6.1 Transporte interno discontinuo 43 6.2 Transporte interno continuo 44
6.2.1 Transportador de cintas 44 6.2.2 Transportador de cadenas 45 6.2.3 Transportador de tornillo sin fin 46 6.2.4 Transportador neumático 47 6.2.5 Transportador de lecho fluido 47 6.2.6 Transportador de cangilones 48
6.3 Parámetros a considerar en el dimensionamiento del subsistema de transporte interno 49 6.3.1 Continuidad o discontinuidad de los subsistemas adyacentes 49 6.3.2 Características de los productos y ritmo de operación 49
7 Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento 51 7.1 Almacenamiento en parque de graneles 51 7.2 Almacenamiento en silo vertical 52 7.3 Almacenamiento en domo 53 7.4 Almacenamiento horizontal 55
7.4.1 Parámetros a considerar en el diseño de un almacén horizontal 56
8 Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema Entrega/Recepción 67
9 Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel 71 9.1 Consideraciones de diseño 71 9.2 Pestaña 0. Instrucciones de uso/ayuda 72 9.3 Pestaña 1.1. Características generales de la operación 73 9.4 Pestaña 1.2. Determinación del ritmo de operación necesario 77 9.5 Pestaña 1.3. Dimensionamiento del subsistema de descarga 81 9.6 Pestaña 1.4. Dimensionamiento del subsistema de transporte interno 88 9.7 Pestaña 1.5 Dimensionamiento del subsistema de almacenamiento 99 9.8 Pestaña 2. Resumen 124
Referencias 125
Glosario 127
xvii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 9-1 Calados máximos de los puertos andaluces 73
Tabla 9-2 Productos recogidos en la base de datos de la herramienta 74
Tabla 9-3 Meses de operación a ritmo constante en base al tipo de terminal y al número de productos 75
Tabla 9-4 Coeficintes de distribución temporales 75
Tabla 9-5 Características de los productos recogidos en la base de datos 76
Tabla 9-6 Tipo de buques recogidos en la herramienta y su capacidad máxima 77
Tabla 9-7 Volumen máximo transportado por cada tipo de buque 79
Tabla 9-8 Tiempo de preparación para cada tipo de buque 79
Tabla 9-9 Modelos de grúas fijas recogidas por la herramienta y sus características 82
Tabla 9-10 Modelos de grúas fijas recogidas por la herramienta y sus características 83
Tabla 9-11 Cucharas para densidades menores a 0,8 t/m3 83
Tabla 9-12 Cucharas para densidades menores a 1,1 t/m3 84
Tabla 9-13 Cuchara para densidades menores a 1,8 t/m3 85
Tabla 9-14 Cucharas para densidades menores a 2,8 t/m3 85
Tabla 9-15 Cucharas para densidades menores a 3,2 t/m3 86
Tabla 9-16 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 0,8 t/m3 89
Tabla 9-17 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 1,1 t/m3 89
Tabla 9-18 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 1,8 t/m3 90
Tabla 9-19 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 2,8 t/m3 90
Tabla 9-20 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 3,2 t/m3 91
Tabla 9-21 Anchos de bandas transportadoras normalizados 93
Tabla 9-22 Longitud de rodillos necesaria en función del tipo y ancho de banda 93
Tabla 9-23 Peso de los rodillos en función a su longitud y diámetro 94
Tabla 9-24 Valores del coeficiente C 95
Tabla 9-25 Resistencia de cada tipo de banda 97
Tabla 9-26 Tambores de accionamiento normalizados 97
Tabla 9-27 Diámetros mínimos de tambores de accionamiento en función de la resistencia de la banda 98
Tabla 9-28 Potencia de motores normalizados 99
Tabla 9-29 Alturas de muros centrales en función de su tipología 103
Tabla 9-30 Dimensiones de muros extremos y separadores interiores en función de su tipología 103
Tabla 9-31 Altura de los separadores interiores móviles 103
Tabla 9-32 Longitud de nave de almacenamiento de la nave en base a los distintos criterios de
dimensionamiento 105
xix
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Influencia de los distintos países en el comercio internacional (Fuente: www.wto.org) 1
Figura 1-2 Evolución del comercio marítimo de productos sólidos a granel en España 3
Figura 2-1 Escollera más grande de Latinoamérica (Veracruz, México) (Fuente: liberal.com.mx) 6
Figura 2-2 Muelle puerto comercial (Fuente: berengueringenieros.com) 7
Figura 2-3 Zona de manipulación de cargas de un muelle comercial (Fuente: otomasyondergisi.com.tr) 8
Figura 2-4 Dique seco (Fuente: pmicolombia.org) 9
Figura 2-5 Dique flotante (Fuente: cernaval.com) 72
Figura 2-6 Operación de remolque de un buque granelero (Fuente: solarconflict.com) 13
Figura 2-7 Autoridades Portuarias españolas (Fuente: contratossectorpublico.es) 14
Figura 3-1 Manipulación de graneles agroalimentarios en el Valle del Nilo (Fuente: histclo.com) 17
Figura 3-2 Curva de compactación, ensayo Proctor (Fuente: BOE-A-2011-7325) 24
Figura 3-3 Medidor de tensión cortante (Fuente: jenike.com) 25
Figura 3-4 Ángulo de reposo de un material a granel (Fuente: cuevadelcivil.com) 26
Figura 4-1 Subsistemas de una terminal portuaria (Fuente: urbanismoytransporte.com) 28
Figura 5-1 Buque granelero más grande del mundo (Fuente: vadebarcos.net) 29
Figura 5-2 Buque granelero en posición de carga/descarga (Fuente: stockcargo.eu) 30
Figura 5-3 Distribución bodegas y tanques de lastrado en graneleros (Fuente: marineinsight.com) 30
Figura 5-4 Estabilización de buques graneleros cargados y descargados (Fuente: exponav.org) 31
Figura 5-5 Brazo de carga giratorio (Fuente: visionmaritima.com.uy) 33
Figura 5-6 Buque-grúa (Fuente: nauticexpo.es) 34
Figura 5-7 Pórtico cargador (Fuente: nauticexpo.es) 34
Figura 5-8 Cinta transportadora móvil (Fuente: tusa.es) 35
Figura 5-9 Grúa pórtico (Fuente: konecranes.com) 36
Figura 5-10 Descargador neumático (Fuente: nauticexpo.es) 37
Figura 5-11 Descargador mecánico (Fuente: nauticexpo.es) 37
Figura 5-12 Grúa fija (Fuente: macgregor.com) 38
Figura 5-13 Grúa móvil (Fuente: liebherr.com) 39
Figura 5-14 Cuchara bivalva de carga/descarga (Fuente: http://es.janusgrab.com) 39
Figura 5-15 Calado de un buque (Fuente: ingenieromarino.com) 40
Figura 5-16 Manga y eslora de un buque (Fuente: rowingcultures.wordpress.com) 40
Figura 6-1 Camión tipo volquete (Fuente: tierrasgarciamoreno.com) 44
Figura 6-2 Cinta alimentadora de tripper (Fuente: tusa.es) 44
Figura 6-3 Cinta transportadora tipo Artesa (Fuente: http://scheimerltda.com) 45
Figura 6-4 Transportador de cadenas (Fuente: ferrumelevacion.com) 46
Figura 6-5 Transportador de tornillo sin fin (Fuente: zkmachine.es) 46
Figura 6-6 Esquema transportador neumático (Fuente: air-tec.it) 47
Figura 6-7 Transportador de lecho fluido (Fuente: Libro Guía de buenas prácticas en la manipulación de
graneles sólidos en instalaciones portuarias) 48
Figura 6-8 Elevador de cangilones (Fuente: es.yingdaconveyor.com) 48
Figura 6-9 Tolva de recepción (Fuente: spanish.alibaba.com) 49
Figura 7-1 Almacenamiento en parque de graneles (Fuente: diarioinformacion.com) 52
Figura 7-2 Silos de almacenamiento de base plana (Fuente: symaga.com) 53
Figura 7-3 Silos de almacenamiento de base cónica (Fuente: simeza.com) 53
Figura 7-4 Domo de almacenamiento (Fuente: geometrica.com) 54
Figura 7-5 Interior de un domo de almacenamiento (Fuente: geometrica.com) 54
Figura 7-6 Almacén horizontal (Fuente: europapress.es) 55
Figura 7-7 Interior almacén horizontal (Fuente: comiva.com.br) 55
Figura 7-8 Empujador de hoja vertical (Fuente: http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es) 57
Figura 7-9 Descarga mediante cinta cenital y carro tripper (Fuente: aggregateequipment.ca) 58
Figura 7-10 Apilador longitudinal alimentado por cinta transportadora (Fuente: logismarket.com.mx) 59
Figura 7-11 Separador de hormigón prefabricado (Fuente: lufort.com) 62
Figura 7-12 División interior de nave de almacenamiento mediante separadores prefabricados (Fuente:
prefabricadosagustin.com) 62
Figura 7-13 Pala cargadora de graneles (Fuente: interempresas.net) 63
Figura 7-14 Tolva de descarga subterránea (Fuente: Libro Guía de buenas prácticas en la manipulación de
graneles sólidos en instalaciones portuarias) 63
Figura 7-15 Salida de cinta transportadora subterránea (Fuente: Libro Guía de buenas prácticas en la
manipulación de graneles sólidos en instalaciones portuarias) 64
Figura 7-16 Recuperador de cadenas de pórtico (Fuente: directindustry.fr) 64
Figura 7-17 Recuperador de cangilones (Fuente: nhi-sy.com) 65
Figura 8-1 Zona de pesaje de camiones (Fuente: http://basculas-y-pesaje.blogspot.com) 67
Figura 8-2 Toma de muestras en función de la capacidad de transporte 68
Figura 8-3 Muestreo automático en camión (Fuente: interempresas.net) 69
Figura 8-4 Método de muestreo manual (Fuentes: directindustry.es & microclar.com) 69
Figura 9-1 Tipo de celdas en función de su color de relleno 72
Figura 9-2 Ayuda en celda de entrada de datos 72
Figura 9-3 Ayuda en celdas de valor modificable por el usuario 72
Figura 9-4 Ayuda en apartado de cálculo 73
Figura 9-5 Parámetros necesarios en la determinación del ciclo de la grúa 82
Figura 9-6 Plano transversal en almacenamiento con tripper con posibilidad de movimiento transversal 100
Figura 9-7 Plano transversal en almacenamiento con tripper sin posibilidad de movimiento transversal 101
Figura 9-8 Pasillos longitudinales de descarga 101
xxi
Figura 9-9 Diferentes estrategias de llenado de silos consideradas 102
Figura 9-10 Diferentes geometrías de muros consideradas y sus dimensiones principales 102
Figura 9-11 Opciones de dimensionamiento de la nave de almacenamiento 104
Figura 9-12 Altura de almacenamiento transversal con carga con tripper con movimiento transversal y sin
movimiento transversal, respectivamente 106
Figura 9-13 Altura de almacenamiento de productos con un ángulo de reposo menor al formado por sus alturas
de llenado transversales 107
Figura 9-14 Aproximación geométrica regular a la distribución del granel almacenado 107
Figura 9-15 Exceso de material considerado en los conos esquineros para minimizar pérdidas 109
Figura 9-16 Modelo geométrico de cálculo tomado por la herramienta incluyendo muros (3D alámbrico)
110
Figura 9-17 Modelo geométrico de cálculo tomado por la herramienta sin incluir muros (3D sólido) 110
Figura 9-18 Características del almacenamiento con muros longitudinales extremos 111
Figura 9-19 Altura de almacenamiento máxima considerando muros longitudinales. Tripper con movimiento
transversal y sin movimiento transversal, respectivamente 111
Figura 9-20 Plano de almacenamiento transversal con muros longitudinales extremos 112
Figura 9-21 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 1) 114
Figura 9-22 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 2) 117
Figura 9-23 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 3) 120
Figura 9-24 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 4) 122
xxiii
Notación
cos Función coseno
max Máximo
min Mínimo
sen Función seno
tg Función tangente
< Menor
> Mayor
≤ Menor o igual
≥ Mayor o igual
exp Número e
* Operación de multiplicación
1
1 INTRODUCCIÓN
l comercio de graneles sólidos representa, en base a datos económicos ofrecidos por distintas
organizaciones oficiales, una actividad importante y al alza dentro del comercio internacional de
mercancías. A su vez, el comercio internacional de mercancías es uno de los grandes motores de la
economía mundial.
Según datos de la Organización Mundial del Comercio (OMC), el comercio internacional de mercancías ha
crecido un 32% desde el año 2006.
Los países con una mayor importancia dentro de dicho comercio son China, Estados Unidos, Alemania, Japón
y Francia, los cuáles realizaron, en 2016, el 38% de las transacciones comerciales internacionales. España se
sitúa en un segundo grupo de potencias en lo referido a comercio internacional.
Figura 1-1 Influencia de los distintos países en el comercio internacional
Por otra parte, hablar de comercio internacional es hablar de transporte marítimo. El 90% de las transacciones
internacionales se realizan mediante este tipo de transporte.
Las características más importantes del transporte marítimo, las cuales lo convierten en la base de este tipo de
comercio, son las siguientes:
- En términos generales, es más económico que el resto de tipos de transporte, dependiendo de la carga
y del trayecto a realizar.
E
Introducción
2
- Presenta una gran fiabilidad.
- Presenta gran agilidad en el paso de aduanas.
- Presenta una capacidad superior al resto de modos de transporte.
- Presenta un alto índice de seguridad.
- Está en permanente evolución.
Dentro del comercio marítimo de mercancías, se pueden distinguir cuatro grandes grupos:
- Mercancías generales
- Líquidos a granel
- Sólidos a granel
- Contenedores
Centrando el punto de vista en el comercio marítimo de mercancías en España, se presenta a continuación un
breve análisis de la evolución desde 2010 de cada uno de estos cuatro grandes grupos comentados.
Los datos han sido recogidos del Informe Anual de los Transportes y las Infraestructuras de 2016, publicado
por el Ministerio de Fomento, último informe publicado hasta la fecha. Los datos que se muestran de 2017,
han sido recogidos por diversos organismos aunque aún no se ha publicado la edición del Informe Anual del
Ministerio de Fomento de dicho año.
En 2010, el tráfico total de mercancías portuarias fue de 418,76 millones de toneladas, de los cuales 78,74
millones correspondieron a gráneles sólidos y 149,22 millones a graneles líquidos. Dentro de los gráneles
sólidos destacó el tráfico de carbón con 20,56 millones de toneladas. No se distingue entre mercancías
generales y contenedores, siendo la suma de éstos 190,80 millones de toneladas.
En el año 2011 el total de mercancías portuarias movidas en España fue de 443,69 millones de toneladas. El
tráfico de gráneles sólidos experimentó un pequeño aumento del 0,6%, con un total de 79,25 millones de
toneladas. El tráfico de graneles líquidos aumentó en menor medida, alcanzando un total de 150,75 millones.
En el 2012 se registró un gran aumento en el tráfico de gráneles sólidos con 88,58 millones de toneladas
(11,77%). El total de mercancías portuarias fue de 461,06 millones de toneladas, de los que 153,38 fueron de
graneles líquidos.
En 2013 descendió tanto el total de mercancías portuarias como el tráfico de gráneles sólidos y líquidos, con
445,63, 80,3 y 151,97 millones de toneladas, respectivamente.
El tráfico portuario de mercancías en 2014 se incrementó con respecto al anterior hasta la cifra de 468,10
millones de toneladas. En gráneles sólidos se produjo un incremento del 11,5% respecto a 2013, alcanzando
las 89,56 millones de toneladas y representando el 18,6% de las mercancías movidas.
En este año 2014 el puerto con el tráfico más elevado fue el de Gijón con 16,21 millones de toneladas. Le
siguen el de Tarragona con 9,71 millones, el de Ferrol con 9,5 millones, el de Cartagena con 5,31 millones, el
de Barcelona con 4,76 millones, y el de Bilbao y Huelva con 4,59 millones.
En 2015 el tráfico total fue de 488,06 millones de toneladas, experimentando el tráfico de gráneles sólidos un
7,2% de aumento respecto a 2014 con 96,01 millones de toneladas.
El puerto con el tráfico más elevado fue el de Gijón con 18,22 millones de toneladas. Le siguen el de Ferrol
con 9,55 millones, el de Tarragona con 7,47 millones, el de Bilbao con 4,42 millones y el de Barcelona con
4,22 millones.
En 2016, se mantuvo el crecimiento, aunque de forma moderada. El tráfico total de mercancías se elevó a 495
millones de toneladas, un 1,4% superior al año anterior. El tráfico de graneles sólidos experimentó un
descenso del 4,4% respecto al año anterior, alcanzando un valor de 91,6 millones de toneladas.
El puerto que acusó en mayor medida este descenso fue el de Gijón, con una reducción del 15,3% en las
3
3 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
transacciones con graneles sólidos.
En 2017, se registró un aumento del 10,9% en el total del tráfico portuario de mercancías con un total de
544,97 millones de toneladas. Se experimentaron crecimientos en todos los tipos de tráficos.
El tráfico de graneles sólidos experimentó un crecimiento del 11,18%, con un total de 101,04 millones de
toneladas.
Figura 1-2 Evolución del comercio marítimo de productos sólidos a granel en España
De la información anterior, se puede concluir que el comercio de sólidos a granel sigue una evolución
ascendente en los últimos años, habiendo experimentado un crecimiento de más del 25% desde el año 2010,
alcanzándose la centena de millones de toneladas y previéndose una continuación de dicha evolución
ascendente.
Además de en el plano económico, este tipo de tráfico es de suma importancia, ya que representa una buena
parte de la materia prima alimentaria, industrial y energética que se consume en nuestro país.
Como ejemplo, atendiendo a los graneles agroalimentarios, el consumo español oscila en una cifra anual de 45
millones de toneladas. La producción propia del país es de unos 15 o 20 millones de toneladas, por lo tanto es
esencial la importación de este tipo de graneles sólidos.
Por todo lo expuesto anteriormente, se ha considerado interesante dedicar el presente trabajo al comercio
marítimo de sólidos a granel, concretamente a la manipulación de estos (transporte y almacenamiento) dentro
de las infraestructuras portuarias.
Se comenzará detallando una serie de generalidades sobre la actividad portuaria, las cuales son necesarias para
comprender la actividad portuaria específica con graneles sólidos.
Posteriormente, se pasará a estudiar el material en cuestión: los graneles sólidos. Se realizará una clasificación
general atendiendo a sus características y se indicará cuáles de ellas tienen mayor importancia en las distintas
actividades de manipulación, así como los distintos ensayos a los que se someten para determinar estas
características.
Una vez presentadas las características de los productos en cuestión, se centrará el trabajo en las terminales
portuarias que operan con dicho tipo de mercancía. Se discretizarán sus actividades y se describirán los
0
20
40
60
80
100
120
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Evolución del tráfico de graneles sólidos desde el año 2010 (millones de toneladas)
Introducción
4
equipos que pueden realizarlas.
Como último objetivo del trabajo y con el fin de poner en práctica alguno de los contenidos que en él se
muestran, se ha desarrollado una herramienta informática (Excel) que dimensiona, a partir de unos sencillos
datos de entrada, la operación de descarga y almacenamiento de diferentes graneles sólidos en una terminal
portuaria.
5
2 LA ACTIVIDAD PORTUARIA. GENERALIDADES
ntes de comenzar a detallar las actividades portuarias dedicadas exclusivamente a la manipulación de
sólidos a granel, es importante conocer las principales características de la actividad portuaria en
general.
Además, es interesante detallar las características de las infraestructuras portuarias existentes en la actualidad,
así como repasar qué factores han influido en la evolución de estas hasta llegar a la situación actual.
2.1. Evolución de las infraestructuras portuarias hacia la actividad industrial
Para el correcto desarrollo del comercio internacional mediante transporte marítimo, es necesario contar con
las infraestructuras adecuadas para realizar las distintas operaciones que intervienen en dicho comercio.
La historia del transporte marítimo y el desarrollo de infraestructuras portuarias están íntimamente ligadas a la
navegación y al comercio marítimo.
Aunque probablemente existieran navegantes con anterioridad, los primeros puertos de los que se tiene
constancia datan del 2000 a.C, pertenecientes a egipcios y fenicios. Posteriormente, los griegos aportaron
grandes avances a las infraestructuras portuarias. El auge llegó con el imperio romano, durante el que se
construyeron infraestructuras portuarias que no pudieron ser superadas en los 1500 años posteriores y de los
que aún se conservan numerosos restos.
A lo largo de los siglos, esta capacidad para construir las infraestructuras necesarias es la que ha ido marcando
la evolución del transporte marítimo y el comercio internacional.
Hasta el s.XIX los puertos solo ejercían la función de fondeadero en los cuales los armadores cargaban o
descargaban las mercancías mediante barcas que iban desde el barco fondeado a la orilla (maniobra conocida
como barqueo).
En la última mitad del siglo pasado, cuando el comercio estaba claramente diferenciado del transporte de
pasajeros y los barcos eran cada vez mayores y más rápidos, se observa que el barqueo resulta antieconómico,
ya que se requerían tiempos de espera en puerto mucho mayores que los tiempos de viaje. En este momento,
se comienzan a construir muelles válidos para cualquier tipo de tráfico, los cuales facilitaban las operaciones
de carga y descarga, reduciendo los tiempos de espera en puerto.
En los últimos años, se ha intensificado el tráfico marítimo internacional, los buques se han especializado en el
transporte de cierto tipo de mercancías y las industrias se han instalado en los puertos o muy cerca de ellos,
para no recargar el coste unitario de las materias primas importadas debido al transporte terrestre.
Debido a esto, en la actualidad, los puertos han sobrepasado la función clásica de actuar como modo de
intercambio entre el transporte terrestre y el marítimo. Los puertos tienden cada vez más a integrarse en las
cadenas logísticas de producción, transporte y distribución, convirtiéndose en más que un eslabón en la cadena
del transporte de mercancías.
Esta integración en la actividad productiva ha llevado al aumento de la competencia entre puertos y a la
especialización de las operaciones.
Todos estos avances se ven reflejados en la definición actual de puerto ofrecida por la UNCTAD (United
Nations Conference on Trade and Development): “Los puertos son interfaces entre los distintos modos de
A
La Actividad Portuaria. Generalidades
6
transporte y son típicamente, centros de transporte combinado. Son áreas multifuncionales, comerciales e
industriales donde las mercancías no están únicamente en tránsito, sino que también son manipuladas,
almacenadas, manufacturadas y distribuidas”.
2.2. Infraestructuras portuarias
Completando la definición anterior se puede incluir en el concepto de puerto una mención relativa a su
finalidad principal, que es que un puerto es aquel lugar de la costa (natural o artificial) que permite a las
embarcaciones realizar las operaciones para las que están destinadas, al estar protegidas de la fuerza de los
elementos e inclemencias del mar.
Los puertos “naturales” están situados en bahías o zonas costeras cerradas, mientras que los puertos
“artificiales” están protegidos de los elementos del mar por instalaciones creadas por el hombre tales como
diques, muelles, dársenas,…
Las instalaciones creadas en puertos artificiales más importantes son:
- Instalaciones de abrigo y acceso
- Instalaciones de atraque, tráfico y almacenamiento
- Instalaciones para la manipulación de cargas
- Instalaciones de reparación y mantenimiento de buques
2.1.1 Instalaciones de abrigo y acceso
Las instalaciones de abrigo y acceso están destinadas a proporcionar protección contra la acción de los
elementos naturales a los buques atracados en él.
Las instalaciones de abrigo y acceso más importantes son las escolleras y los diques rompeolas.
Las escolleras son estructuras compuestas por conjuntos de bloques de piedra u hormigón, depositados en el
mar, para proteger un puerto de la acción del oleaje.
Los diques rompeolas son estructuras creadas mediante la superposición de capas de elementos de diferentes
granulometrías, cuyo objetivo es la reducción de la energía procedente del oleaje que entra en el lugar a
proteger. También son conocidos como espigones, y existen distintos tipos como en talud, el vertical, el
flotante,…
Para una correcta construcción de una escollera se recomienda usar bloques de escollera con algunas
características como que posean una densidad superior o igual a 2500 kg/m3, que posean una resistencia a la
compresión superior a 60 MPa y que presenten una pérdida de masa de menos del 2% al sumergirlas.
Figura 2-1 Escollera más grande de Latinoamérica (Veracruz, México)
7 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
2.1.2 Instalaciones de atraque, tráfico y mantenimiento
Las instalaciones de atraque, tráfico y almacenamiento son las instalaciones que facilitan las distintas
operaciones portuarias. Las más importantes son los muelles o fondeaderos y las instalaciones de depósito.
Los muelles de atraque son construcciones afianzadas en la orilla del mar que permiten a las diferentes
embarcaciones atracar, de cara a realizar maniobras de carga y descarga, tanto de mercancías como de
pasajeros. Los muelles deben ofrecer una capacidad vertical suficiente para albergar el calado de las
embarcaciones y una superficie horizontal que permita el resto de operaciones asociadas al atraque de una
embarcación.
Figura 2-2 Muelle puerto comercial
Los puertos comerciales, de cara a mejorar sus prestaciones, tienden a la especialización de estos muelles.
Normalmente, a los muelles que están destinados a una actividad específica, se les conoce como terminales.
Algunas de las terminales comerciales más conocidas son las de carga general o contenedores, las de graneles
líquidos y las de graneles sólidos.
2.1.3 Instalaciones de manipulación de cargas
Las instalaciones de manipulación de cargas se ubican próximas a la zona de carga y descarga del muelle. En
esta zona es donde se sitúa el equipamiento necesario para las operaciones de carga, descarga y
almacenamiento/envío.
Estas instalaciones pueden variar en superficie en función del tipo de actividad del puerto. Puede contener
espacios de almacenamiento al aire libre o cerrado y medios de carga de diferentes tipos de transporte, de cara
a realizar la comunicación intermodal entre el transporte marítimo y el transporte terrestre.
La Actividad Portuaria. Generalidades
8
Figura 2-3 Zona de manipulación de cargas de un muelle comercial
2.1.4 Instalaciones de reparación o mantenimiento de buques
Además de las instalaciones específicas de operación, es necesario disponer de instalaciones en las que se
puedan llevar a cabo tareas de reparación y mantenimiento de las embarcaciones que participan en las
operaciones comerciales.
Las instalaciones de reparación y mantenimiento más importantes son los diques secos, los diques flotantes y
los varaderos.
Los varaderos son instalaciones consistentes en un plano inclinado sobre el que se desplaza la embarcación a
manipular para levantarla y facilitar las maniobras de reparación y mantenimiento.
Estos varaderos pueden ser naturales o artificiales. Los artificiales, destinados a buques de gran envergadura,
cuentan con una basada (estructura que se arma debajo del buque) que es arrastrada por máquinas que ejercen
grandes fuerzas de tracción hasta varar la embarcación.
Los diques secos son estructuras amuralladas que cuentan con una compuerta, la cual al abrirse permite el paso
del agua y de la embarcación. Una vez la embarcación se encuentra en el interior, se cierra la compuerta y se
desaloja el agua contenida en el interior mediante un sistema de bombeo.
Un dique flotante es una estructura naval que contiene unos tanques de lastrado y unas torres que garantizan su
estabilidad. Mediante la inundación de estos tanques se consigue el hundimiento de la estructura, de forma que
la embarcación pueda acceder a su interior. Una vez dentro, mediante el vaciado de los tanques de lastrado, la
estructura emerge elevando la embarcación.
9 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 2-4 Dique seco
Figura 2-5 Dique flotante
2.3. Modelos de gestión de puertos
El aumento de funciones en la actividad portuaria ha acarreado los procesos de descentralización de tareas y la
privatización de éstas, apareciendo distintos modelos en la gestión de los puertos. Existen cuatro modelos de
gestión diferentes:
- Service Port
- Tool Port
- Landlord port
- Full Private Port
A nivel europeo la mayoría de puertos (el 70%) siguen un modelo de gestión Landlord Port. El segundo
La Actividad Portuaria. Generalidades
10
modelo de gestión es el Tool Port con un 20 % del total de puertos europeos. El Reino Unido cuenta con el
modelo de gestión Full Private Port, completando el 10 % restante. El modelo de gestión Service Port es el
menos extendido en Europa, no existiendo en casi ningún puerto en la actualidad.
En E.E.U.U, por ejemplo, no existen puertos que sigan el modelo Full Private Port. Las proporciones de los
que siguen los modelos Landlord, Tool y Service son 60 %, 30 % y 10 %, respectivamente.
A continuación, se describen las principales características de los distintos modelos de gestión de puertos
existentes.
2.3.1 Service Port
El modelo de gestión “Service Port” tiene un carácter predominantemente público. Son controlados
normalmente por el Ministerio de Transporte del país correspondiente.
En este modelo de gestión la Autoridad Portuaria correspondiente ofrece la gama completa de servicios
requeridos para el funcionamiento del sistema portuario. El puerto posee, mantiene y opera cada activo
disponible en el puerto, y las actividades se ejecutan por mano de obra contratada directamente por la
Autoridad Portuaria.
El modelo de gestión Service Port es cada vez menos habitual, debido al riesgo económico que representa para
el organismo público propietario.
2.3.2 Tool Port
En un modelo de gestión “Tool Port” la Autoridad Portuaria es titular de las infraestructuras, superestructuras
y los equipos mientras que el sector privado provee los servicios, en régimen de concesiones o licencias.
El manejo de los equipos, propiedad de la Autoridad Portuaria, se lleva a cabo por personal perteneciente a
dicha Autoridad, aunque a veces surgen conflictos y la Autoridad Portuaria permite a la empresa privada la
introducción de sus propios equipos (perdiéndose la esencia del Tool Port). La Autoridad Portuaria es
responsable del mantenimiento de las infraestructuras y el equipamiento.
El uso del modelo Tool Port como un catalizador para la transición, puede ser una opción atractiva en los casos
donde la confianza del sector privado no está completamente establecida y el riesgo de inversión se considera
alto. Un “puerto de herramientas” puede mitigar esta desconfianza mediante la reducción de los requisitos
iniciales de inversión de capital.
2.3.3 Landlord Port
En este modelo de gestión, la Autoridad Portuaria es propietaria del puerto en su conjunto y actúa como
reguladora de las actividades que se llevan a cabo en él, aunque los servicios son prestados por empresas
privadas.
El puerto está dividido en terminales independientes donde cada operador de la terminal se ocupa de su
mantenimiento, de construir las superestructuras que sean necesarias para su actividad y adquirir e instalar los
equipos necesarios para su operación.
Actualmente es el modelo de gestión de puertos predominante.
2.3.4 Full Private Port
En este tipo de modelo de gestión el terreno portuario es de propiedad privada, por lo tanto el Gobierno no
tiene ningún tipo de participación significativa. Se considera una forma extrema de la reforma portuaria.
Este modelo de gestión es muy poco utilizado y aparece solamente en Reino Unido y Nueva Zelanda.
Uno de los riesgos existentes en este tipo de modelo es que las tierras portuarias pueden venderse o revenderse
para actividades no portuarias, lo que hace que sea imposible recuperarlas para su uso marítimo original.
Además, también existe la posibilidad de especulación con la tierra, especialmente cuando la tierra portuaria se
encuentra en una ciudad importante o cerca de ella.
11 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Otro factor de riesgo de la venta de tierras portuarias a organismos privados es que puede plantear un problema
de seguridad nacional.
2.4. Modelos de operación
Una vez presentados los tipos de modelos de gestión de puertos existentes, también se considera necesario
detallar los modelos de operación habituales en el transporte marítimo.
Estos modelos de operación detallan, de forma independiente al modelo de gestión del puerto, el espacio
concedido por la Autoridad Portuaria para la operación.
Los cuatro modelos de operación más habituales son:
- Operación con terminal en concesión.
- Operación sin concesión de almacenamiento.
- Operación con concesión de almacenamiento con instalación especial.
- Operación con concesión de almacenamiento sin instalación especial.
La elección del modelo de operación está ligada a diversos factores como pueden ser el volumen anual de
mercancía movida y su precio unitario, la regularidad del tráfico, la exigencia de calidad del producto,…
En las operaciones ‘con terminal en concesión’ la empresa operadora tiene una concesión completa del muelle
por parte de la Autoridad Portuaria, además de la zona de almacenamiento y de tránsito. Normalmente, se
emplea en tráfico de grandes volúmenes o tráficos regulares de volúmenes medios.
El modelo de operación sin concesión de almacenamiento es el más habitual en operaciones con diversos tipos
de mercancías con tráficos pocos regulares, y en los cuales el punto de destino se encuentra cercano y cuenta
con instalación de almacenamiento propia. Por lo tanto, la empresa operadora solo cuenta con el permiso de la
Autoridad Portuaria para realizar la estiba o desestiba de la mercancía.
Los otros dos tipos de operación cuentan, como se indica en su denominación, con la concesión de la
Autoridad Portuaria para el almacenamiento de la mercancía en el puerto. La diferencia entre ambos radica en
la existencia o no de una instalación especial de almacenamiento. Normalmente, esta instalación existe cuando
la empresa operadora está especializada en un tipo de mercancía con un precio unitario medio/alto.
2.5. Operaciones portuarias
Para realizar con éxito el proceso del comercio marítimo, es necesario llevar a cabo lo que se conoce como
“operación portuaria”, la cual engloba desde trámites administrativos previos al atraque, actividades en el
momento que el buque arriba al puerto, manipulación de la mercancía,…
Se pueden dividir en los siguientes tipos:
- Operaciones administrativas
- Operaciones de practicaje
- Operaciones de remolque
- Operaciones de amarre y desamarre de buques
- Operaciones de carga, estiba, desestiba y transbordo de mercancías
2.5.1 Operaciones administrativas
Las operaciones administrativas necesarias en los Puertos de Interés General son la solicitud de escala, la
asignación de atraque y el despacho de buques.
Estas tres se realizan mediante un único procedimiento descrito en la vigente Orden FOM/1194/2011, del 29
La Actividad Portuaria. Generalidades
12
de abril. Este procedimiento indica que es necesario cumplimentar y entregar a la Autoridad Portuaria del
puerto en el que se vaya a hacer escala, una Declaración Única de Escala (DUE).
Los datos básicos que deben recogerse en la DUE:
- Identificación del puerto donde se realizará la escala mediante un código de 5 dígitos según la
codificación UN/LOCODE.
- Tipo de trámite
- Fecha de entrada
- Período de permanencia
- Identificación del consignatario o declarante (razón social, NIF, dirección postal, código postal,
población y país)
- Identificación de la compañía naviera (razón social, NIF, código postal, población, país)
- Identificación del buque (número OMI del buque, código de llamada internacional, bandera del
buque, nombre del buque, fecha y hora estimada de llegada del buque, fecha y hora estimada de salida
del buque, puerto anterior, puerto posterior, código de servicio marítimo, autorización para cabotaje,
nombre del capitán, número de tripulantes, número de polizones, descripción de la carga, indicadores
de ciertas sustancias, condiciones de tanques de carga, condiciones de tanques de lastre, volumen de la
carga, certificado de mantenimiento e inspecciones del buque)
- Datos de atraque o fondeo (indicador de exención de practicaje, puesto de atraque o fondeo requerido,
forma de atraque o fondeo, calado máximo del buque, actividad a realizar en el puesto de atraque o
fondeo, previsión de inicio y fin de operaciones, tipo de operaciones a realizar, tipo de carga, tipo de
unidad en que se mide la carga, peso por unidad, medios de manipulación que se utilizarán o que se
solicitan, indicador de solicitud de suministro, espacio portuario que se precisa)
- Datos de la empresa estibadora (razón social y NIF)
2.5.2 Operaciones de practicaje
Se conoce como practicaje al servicio de asesoramiento que se ofrece a los capitanes de buque para facilitar la
entrada, la salida y las maniobras dentro de la zona del puerto en condiciones de seguridad y establecidas por
la ley.
Dicha operación es llevada a cabo por una persona perteneciente a la Autoridad Portuaria, a la que se conoce
como práctico.
La operación se llevará a cabo a bordo de los buques. Normalmente, a una milla de llegar el buque al puerto,
se desplaza el práctico en una lancha y embarca en dicho buque, indicando a la tripulación la mejor forma de
realizar las maniobras de acceso al puerto.
2.5.3 Operaciones de remolque
Se conoce por remolque a la operación náutica de ayuda a los movimientos de un buque mediante el auxilio de
uno o más buques, denominados remolcadores. La ayuda puede efectuarse proporcionando fuerza motriz o,
simplemente, realizando el acompañamiento hasta las aguas de servicio del puerto.
El remolcador es una embarcación de gran potencia, capaz de arrastrar buques de gran tonelaje de forma que
éstos no necesiten el uso de su propia máquina en las aguas del puerto. Normalmente, la potencia con la que
cuentan se encuentra entre 400 y 3000 caballos, aunque dependiendo del tipo de operación habitual pueden
encontrarse remolcadores de hasta 20000 caballos.
Se diferencian tres tipos de remolcadores: los de puerto, los de puerto y altura, y los de altura y salvamento.
La función de los remolcadores de puerto es guiar eficazmente al buque hasta el punto de atraque determinado
y asistir a estos en las maniobras de atraque.
13 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 2-6 Operación de remolque de un buque granelero
2.5.4 Operaciones de amarre y desamarre
La maniobra de amarre de un buque consiste en recoger las amarras y fijarlas a los elementos dispuestos en el
muelle para ese fin. La zona de amarre es designada por la Autoridad Portuaria.
De forma contraria, el desamarre consiste en largar las amarras del buque de forma que éste pueda iniciar las
maniobras de abandono del puerto.
2.5.5 Operaciones de carga, descarga, estiba, desestiba y transbordo de mercancías
La primera operación a realizar una vez que se ha realizado el amarre del buque es la operación de desestiba.
Se entiende por desestiba el removido de la carga y su entrega al equipo de descarga para extraer de la bodega
del buque la mercancía.
La segunda operación consiste en la descarga de mercancías en el muelle. El proceso de descarga se considera
finalizado cuando la mercancía descansa en el equipo que vaya a realizar el transporte de dicha carga.
De forma contraria, existen la carga y la estiba en los procesos de exportación de productos.
Las actividades que comprenden las operaciones de carga y estiba son:
- La recogida de la mercancía del puerto y el transporte horizontal de la misma hasta el costado del
buque.
- El izado de la mercancía y su colocación en la bodega del buque.
Las actividades que comprenden las operaciones de descarga y desestiba son:
- La desestiba de la mercancía en la bodega del buque, comprendiendo todas las operaciones de
partición de la carga y su colocación al alcance de los medios de izado o transferencia.
- La descarga de la mercancía, bien sobre vehículos de transporte o bien sobre el muelle para la
recogida por vehículos o medios de transporte horizontal.
2.6. El Sistema Portuario español
Como se detalla en la página web del Ministerio de Fomento dedicada a los Puertos del Estado, España es el
país de la Unión Europea con mayor longitud de costa (8.000 km). Además, su situación geográfica, próxima
al eje de una de las rutas marítimas más importantes del mundo, le beneficia de un mayor afianzamiento como
área estratégica en el transporte marítimo internacional y como plataforma logística del sur de Europa.
La Actividad Portuaria. Generalidades
14
El sistema portuario español de titularidad estatal está formado por 46 Puertos de Interés General, gestionados
por 28 Autoridades Portuarias.
Figura 2-7 Autoridades Portuarias españolas
Las Autoridades Portuarias a cargo de los Puertos de Interés General son organismos públicos empresariales
con plena capacidad de tomar decisiones para desarrollar sus funciones y alcanzar sus fines. La gestión de los
Puertos de Interés General es llevada a cabo por el Organismo Público de Puertos del Estado, el cual es
dependiente del Ministerio de Fomento.
El principal objetivo de las Autoridades Portuarias es dar soporte al desarrollo de la economía española
facilitando el paso de las mercancías por los puertos.
Las Autoridades Portuarias se financian mediante el cobro de tasas a los usuarios de sus instalaciones. Deben
ser capaces de hacer frente a sus gastos e inversiones a partir de estos ingresos, con una rentabilidad mínima
exigida por ley.
Según datos ofrecidos por el organismo de Puertos del Estado, por ellos pasan cerca del 60% de las
exportaciones y el 85% de las importaciones, lo que representa el 53% del comercio exterior español con la
Unión Europea y el 96% con otros países.
Esta actividad aporta cerca del 20% del PIB del sector del transporte, lo que representa el 1,1% del PIB
español. Asimismo, genera un empleo directo de más de 35.000 puestos de trabajo y de unos 110.000 de
forma indirecta.
Los puertos integrados bajo el sistema de Puertos de Interés General siguen el modelo de gestión conocido
como “Landlord Port”.
En el modelo “Landlord Port”, como se ha comentado anteriormente, las Autoridades Portuarias ceden sus
espacios e infraestructuras y regulan las operaciones a desarrollar en ellas, pero no las llevan a cabo. Estas
operaciones son realizadas por empresas privadas, con recursos humanos y técnicos que no pertenecen a la
Autoridad Portuaria.
La gestión llevada a cabo por las Autoridades Portuarias en España consiste en (según la declaración del
Organismo Público de Puertos del Estado):
- Proporcionar espacio portuario: planificar y construir las infraestructuras necesarias para el desarrollo
de la actividad (canales de acceso, zonas de atraque, suelo portuario e infraestructuras de conexión con
transporte terrestre).
- Coordinar la actividad: coordinación del tráfico marino, terrestre y su interconexión.
- Ordenar los usos del espacio portuario: ordenación de la zona de servicio del puerto en coordinación
con las Administraciones competentes en materia de ordenación del territorio y urbanismo.
15 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- Gestionar y controlar la actividad: control de los servicios prestados por las distintas empresas que
operan el puerto.
- Promover la actividad económica: mediante el fomento de actividades logísticas, comerciales e
industriales que aprovechan la capacidad de los puertos como integradores de redes de transporte y
logística.
- Optimizar la gestión económica: optimizar la rentabilidad de su patrimonio y recursos, en un marco de
eficacia, eficiencia y sostenibilidad ambiental.
La Actividad Portuaria. Generalidades
16
17
3 SÓLIDOS A GRANEL. MANIPULACIÓN Y
CARACTERÍSTICAS
n material a granel es aquel que se presenta sin empaquetar o envasar. Se dividen, principalmente, en
materiales sólidos a granel y materiales líquidos a granel. Como cualquier material, presentan una serie
de propiedades que influyen directamente en su manipulación. En este apartado, se presentarán las
propiedades de los primeros, los sólidos a granel.
En primer lugar se expondrá una breve introducción sobre la evolución histórica de los avances en la
manipulación de sólidos a granel. Posteriormente, se presentan las distintas clasificaciones que pueden hacerse
en función de sus propiedades y por último se presentarán qué características son las que presentan una mayor
influencia en las distintas actividades de manipulación de este tipo de materiales (transporte y
almacenamiento) y los ensayos establecidos para determinarlas.
3.1 Avances en la manipulación de sólidos a granel
La manipulación de sólidos a granel es, al menos, tan antigua como los primeros asentamientos surgidos tras la
revolución neolítica, cuando la humanidad comenzó a cultivar la tierra y a almacenar los productos obtenidos.
El primer documento gráfico que se tiene de una instalación de almacenamiento de sólidos a granel es de
aproximadamente el año 400 a.C y pertenece a la civilización egipcia. Se han encontrado referencias a silos de
almacenamiento de granos cavados en el valle del Nilo. Estos silos eran lo suficientemente profundos para que
fuera necesario el uso de cubos y elevadores para extraer el grano almacenado.
Figura 3-1 Manipulación de graneles agroalimentarios en el Valle del Nilo
La consideración de la manipulación de sólidos a granel como disciplina científica es mucho más actual.
Comienza en el s.XIX con el descubrimiento de las propiedades de fricción y dilatación de la arena por parte
de Coulomb, Rankine y Reynolds, mientras estudiaban diversos problemas pertenecientes a la ingeniería civil
como la construcción de carreteras y presas.
Uno de los primeros escritos técnicos publicados sobre este tema fue el del ingeniero alemán H.A. Janssen,
quien estudió la presión desarrollada en los silos de grano a finales del s.XIX. Las fórmulas desarrolladas por
U
Sólidos a granel. Manipulación y características
18
Janssen siguen permaneciendo como la base de numerosas normativas de resistencia de silos.
En cuanto al transporte de materiales sólidos a granel, también a finales del s. XIX, comienzan a utilizarse
métodos neumáticos para el transporte de granos a los silos.
Durante los siguientes treinta años, varios aspectos del almacenamiento fueron estudiados por grupos
científicos en Inglaterra y Estados Unidos. Algunos de estos aspectos fueron la aplicación de métodos
numéricos, las cargas excéntricas y los silos no simétricos.
La segunda gran oleada de avances en este campo se produce en el s.XX, en las décadas de los 50 y 60.
Destacan Roscoe, que desarrolló el concepto de estado crítico; Jenike, que desarrolló un método de diseño de
silos basado en la comprobación a esfuerzos cortantes (aunque no se estandarizó hasta 30 años después); y
Roberts que comenzó a desarrollar científicamente el proceso de transporte de éstos mediante distintos
métodos.
También en la década de los 50, el transporte neumático sufre una revolución con el desarrollo de las
ecuaciones de presión en fase diluida, las cuales permitieron la aparición de los transportadores en “fase
densa”.
La primera aparición de estos transportadores neumáticos en fase densa data de 1974. Aproximadamente 10
años más tarde, Konrad presentó su modelo el cual todavía se compara con los mejores.
En la década de los 80 aparecen nuevos métodos numéricos y el Método de los Elementos Finitos se convierte
en decisivo para el cálculo de silos.
El método de diseño de silos de Jenike fue estandarizado por la EFCE (European Federation of Chemical
Engineering), que sirvió de base a otras como la ASTM.
Desde 2004 se encuentran recogidos en el Eurocódigo todos los conocimientos de diseño y cálculo de
resistencia de silos.
3.2 Propiedades de los sólidos a granel
La base de los procesos de manipulación de materiales sólidos a granel radica en la determinación de las
propiedades de éstos bajo condiciones de operación, y su incidencia en las distintas actividades. Para
determinar las propiedades de este tipo de materiales existen procedimientos de laboratorio bien definidos y
deben ser solicitadas a los suministradores del material antes de plantear el diseño de una instalación de
manipulación.
A continuación se presenta la clasificación de estos materiales en función de sus propiedades, recogidas por
Agustín López Roa, en su libro Materiales sólidos a granel (Clasificación y Propiedades de los mismos desde
el punto de vista de su Transporte Continuo y Almacenamiento).
Las propiedades físicas de cualquier material son:
- Estado físico
- Forma
- Tamaño
- Estado térmico
- Densidad
- Fluidez
- Cohesión
- Otras propiedades (abrasividad, pulverulencia,…)
El estado físico se refiere a la forma en la que se encuentran en la naturaleza y a las transformaciones a las que
se someten para su utilización. Se clasifican en:
- Todo en uno: estado en el que se encuentra en la naturaleza
19 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- Clasificado: material todo en uno sometido a un proceso de cribado
- Fragmentado: material todo en uno sometido a un proceso de triturado
La forma se refiere al aspecto que presenta el material. La FEM (European Materials handling Federation)
realiza la siguiente clasificación de los materiales según su forma:
- Aristas vivas con las tres dimensiones aproximadamente iguales (cubo)
- Aristas vivas con una de las tres dimensiones superior a las otras dos (prisma, aguja)
- Aristas vivas con una de las tres dimensiones inferior a las otras dos (placa, lámina)
- Aristas redondeadas con las tres dimensiones aproximadamente iguales (esfera)
- Aristas redondeadas con una de las tres dimensiones netamente superior a las otras dos (cilindro)
- Fibrosa, con nudos, con bucles,…
El tamaño está normalizado por distintos organismos (FEM, CEMA, UNE, ISO, DIN,…), pero estas no son
concordantes. No existe una normalización a nivel internacional, a pesar de que todas obtienen los tamaños del
material mediante procesos de cribado con la abertura de las cribas normalizadas por la norma DIN 4187-
1977. Se pueden distinguir los siguientes 7 tamaños:
- Todo uno
- Muy grande
- Grande
- Medio
- Granulado
- Fino
- Muy fino
El estado térmico se refiere a la temperatura y al grado de humedad del material.
En función de la temperatura se clasifican en:
- Frío: menos de 10˚C
- Ambiente: entre 10˚C y 40˚C
- Caliente: entre 40˚C y 100˚C
- Muy caliente: más de 100˚C
Según el grado de humedad se pueden clasificar en:
- Seco
- Normal
- Húmedo
- Mojado
La densidad de un material se define como la relación entre su masa y el volumen que ocupa.
La fluidez de un material viene definida, básicamente, por el ángulo de talud natural que es producido al verter
el material sobre una superficie horizontal. Los grados de fluidez establecidos por la FEM, son los siguientes:
- Fluido como el agua
- Muy fluido (ángulo de talud entre 0˚ y 30˚)
- Normal
- Poco fluido
- Compacto
Sólidos a granel. Manipulación y características
20
- Fibroso/entrelazado
La cohesión puede determinarse que es la propiedad inversa de la fluidez. A mayor cohesión, menor fluidez
del material.
Además de las propiedades mencionadas, es conveniente destacar otras propiedades como la abrasividad, la
compactabilidad, la pulverulencia, la explosividad, la corrosividad y la degradabilidad.
La abrasividad es la combinación de la dureza, la forma, la densidad y el tamaño de un material, que al actuar
de forma conjunta, desgastan la superficie del material sobre el que inciden. Se definen los siguientes grados
de abrasividad:
- Abrasividad baja
- Abrasividad normal
- Abrasividad alta
La compactabilidad es la propiedad adquirida por un material al ser sometido a una presión en la totalidad de
la masa. Esta propiedad influye directamente sobre la fluidez del material.
La pulverulencia de un material es la propiedad consistente en producir polvo. Esto se produce cuando un
material desprende partículas tan pequeñas que son capaces de ser mantenidas en flotación por el aire.
La explosividad de un material es la propiedad determinada por la rapidez del cambio químico de las
partículas, que genera una onda de choque destructiva.
La corrosividad de un material es la propiedad por la cual, cuando se pone en contacto con la superficie de
otro, lo ataca químicamente.
La degradabilidad es la propiedad de los materiales de partirse en trozos más pequeños como consecuencia de
su impacto o agitación.
Además de estas propiedades, a la hora de manipular este tipo de productos es necesario conocer los valores de
los siguientes parámetros:
- Ángulo de reposo estático (o de talud)
- Ángulo de fricción interna
- Ángulo de reposo dinámico
- Ángulo de deslizamiento sobre superficies
- Coeficiente de fricción sobre las paredes
- Ángulo de ascenso en cintas transportadoras
Los ángulos de reposo estático, fricción interna y deslizamiento sobre una superficie, además del rozamiento
sobre las paredes, tienen incidencia sobre el proceso de almacenamiento mientras que los ángulos de reposo
dinámico y de ascenso en cintas transportadoras, afectan al proceso de transporte de los materiales.
3.3 Propiedades de los sólidos a granel con incidencia en su transporte
En este apartado se detallan qué propiedades de las descritas en el apartado anterior cuentan con más
incidencia sobre el proceso de transporte de los materiales sólidos a granel y en qué medida.
- Forma y tamaño del material
Obviamente, la forma y el tamaño del material determinan el tipo de transporte y las características de
este. Tanto el tipo de transporte, como el tamaño y la capacidad de éste se verán afectados por dichas
características.
- Estado térmico y humedad
La temperatura del material también afecta directamente sobre el equipo de transporte. En función de
la temperatura a la que se prevea transportar el material será necesario utilizar un sistema de transporte
21 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
de un material compatible con esa temperatura.
Respecto al grado de humedad, es importante preverlo en el transporte ya que habría que tomar
medidas de precaución en el sistema de transporte, como limpieza y recogida de agua.
- Fluidez
Como se ha comentado anteriormente, influye en el transporte el ángulo de reposo dinámico y el de
inclinación en cinta transportadora. Los materiales pueden llegar a definir el recorrido del producto.
- Abrasividad
El grado de abrasividad de un material afecta a las bandas de las cintas transportadoras y los tolvines
de transferencia. Esta propiedad de los materiales obliga a utilizar bandas con recubrimiento
antidesgaste en las cintas y chapas antidesgaste de aceros especiales en tolvines.
- Degradabilidad
Para evitar la degradabilidad de los materiales durante el transporte puede ser necesaria la reducción
de velocidad y el diseño especial de transferencias entre equipos.
3.4 Propiedades de los sólidos a granel con incidencia en el almacenamiento
Al igual que ocurre con el transporte, al almacenamiento también le afectan ciertas características del material
a almacenar.
Dichas características son las siguientes:
- Forma y tamaño del material
Estas propiedades influyen principalmente en el tamaño de los silos de almacenamiento y las bocas de
salida de los mismos. La influencia en los Parques de Almacenamiento es menor que en los silos.
- Temperatura y humedad
De forma general, no se almacenan materiales a temperatura elevada, y si esto sucediera, la
temperatura disminuiría con rapidez.
Sin embargo, la humedad si influye bastante en el diseño de las bocas de salida de los silos, por el
riesgo de formación de tapones que impidan la salida del mismo.
- Fluidez
La fluidez es la propiedad con mayor afección en el diseño de los silos de almacenamiento. Se tiene
en cuenta en el diseño de estos, a partir de los valores de los ángulos de rozamiento interno y de los de
coeficiente de fricción sobre las paredes. El conocimiento de estos valores en todos los materiales es
prácticamente imposible, con lo que en muchos de los casos es estimado a partir de los conocidos para
otros materiales similares.
- Ángulo de reposo
El ángulo de reposo de los materiales a granel tiene gran influencia en el diseño del almacenamiento,
limitando la altura máxima a la que es posible limitar un producto y definiendo la configuración de
dicho almacenamiento.
Estas consideraciones son relativas a materiales de tamaños superiores a 50 mm. Los materiales más pequeños
(los clasificados como tamaño medio a muy fino), poseen un comportamiento diferente, ya que sus
propiedades vienen influenciadas por la compacidad y la higroscopicidad, las cuales influyen en la fluidez.
3.5 Ensayos para determinar las propiedades con afección en la manipulación de sólidos a granel
Para determinar las características de los materiales a granel con afección en su manipulación, se realizan una
Sólidos a granel. Manipulación y características
22
serie de ensayos en laboratorio.
El código IMSBC recoge diferentes procedimientos de ensayos para determinar la fluidez y el ángulo de
reposo de un material a granel. A continuación, se realiza un resumen de lo establecido en dicho código.
Para determinar el grado de fluidez de un material debido a su contenido de humedad de cara a su transporte
pueden realizarse los siguientes ensayos:
- Ensayo del plato de fluidización
- Ensayo de penetración
- Ensayo de Proctor/Fageberg
3.5.1 Ensayo del plato de fluidización
El ensayo de plato de fluidización es adecuado para productos con un máximo de tamaño de partículas de 7
mm.
Este ensayo permite determinar:
- El contenido de humedad del producto ensayado
- El punto de fluidización por humedad de la materia sometida a ensayo
- El límite de humedad admisible a efectos de transporte
Se recogen distintas muestras de entre 2 y 3 kg de material y se obtienen una muestra característica.
La muestra característica se mezcla en un recipiente mezclador y se sacan tres submuestras.
La primera submuestra, de una quinta parte del peso de la muestra característica, se coloca en la estufa de
secado para determinar la cantidad de humedad que posee el material en el momento de la toma.
Las otras dos submuestras se introducen cada una en un molde (cada una de dos quintas partes del peso bruto
de la muestra característica) se destinan a realizar el ensayo preliminar de determinación del punto de
fluidización por humedad y al ensayo principal.
El ensayo preliminar de fluidez se realiza para determinar el contenido de humedad que debe presentar la
muestra para realizar el ensayo principal correctamente. Este contenido debe ser un 1-2% menor al valor que
ocasionó la fluidez del material en el ensayo preliminar. El ensayo preliminar y el principal siguen el mismo
procedimiento, el cual es el siguiente:
- Inmediatamente a retirar el molde se hace ascender y descender 50 veces el plato, con una variación
de altura de 12,5 mm, a un régimen de 25 ciclos por minuto. Si la humedad es inferior a la que tendría
en su punto de fluidización por humedad, la mezcla se desmorona.
- Una vez desmoronada, se para el plato y se introduce el producto ensayado en el mezclador. Se
añaden entre 5 y 10 ml de agua y se mezcla bien. Se llena del nuevo el molde, se retira y se vuelve a
agitar 50 veces.
- El golpeteo del plato hace que la masa se redistribuya, compactándose. Por lo tanto, el volumen fijo de
humedad se hace mayor en proporción al volumen total de la masa. Se estima que se ha alcanzado el
nivel de fluidez cuando esta proporción es tal que se produce la deformación plástica de la muestra.
La única diferencia entre el ensayo preliminar y el principal es que en el principal se irá aumentando la
cantidad de agua en la mezcla en dosis de 0,5%.
Alcanzado el estado de fluidez en la mezcla, se debe determinar el contenido de humedad en dos muestras, una
en la que el contenido este justo por encima del punto de fluidización y otra por debajo, y que difieran como
máximo en un 0,5%. El punto de fluidización por humedad será la media de ambos.
23 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
3.5.2 Ensayo de penetración
El ensayo de plato de fluidización es adecuado para productos con un máximo de tamaño de partículas de 25
mm.
Este ensayo consiste en someter a una vibración de 2g rms durante 6 minutos a la materia ensayada en un
recipiente cilíndrico. El punto de fluidización por humedad vendrá dado por la profundidad a la que pueda
penetrar un indicador.
Es recomendable realizar un ensayo preliminar para determinar el punto aproximado del nivel de fluidización
debido a la humedad y un ensayo principal para obtener el valor exacto.
Al igual que en el ensayo del plato de fluidización, se divide la muestra en tres submuestras. Una primera, la
cual se pesa y se introduce directamente en la estufa de secado, y las otras dos se destinan una al ensayo
preliminar y la otra al principal.
Para realizar el análisis preliminar se llena el cilindro agitador en cuatro etapas, donde justo después de cada
etapa se compacta el material a la presión determinada, y se coloca la punta del penetrador (que debe ser de
latón) en la superficie del material a ensayar.
Se conecta el vibrador y se aplican a la mezcla ciclos de vibración de 6 minutos a 2g rms.
Una vez terminado el ciclo de 6 minutos se comprueba la profundidad de penetración. Si esta es superior a 50
mm se ha alcanzado el nivel de humedad necesario para la fluidización del material. Si no se ha alcanzado, se
debe seguir el siguiente proceso:
- Se retira la muestra del cilindro, se mezcla bien y se pesa.
- Se añade un contenido de agua inferior al 1% de la masa de la muestra y se mezcla.
- Se repite el proceso comentado anteriormente.
Para realizar el ensayo principal, se ajusta el contenido de la submuestra al último que no causó fluidización en
el ensayo preliminar y se realiza el mismo proceso que en el ensayo preliminar, con la diferencia de que las
adiciones de agua a la mezcla deben ser menores del 0,5% de la masa de la mezcla.
3.5.3 Ensayo Proctor/Fagerberg
El ensayo de plato de fluidización es adecuado para productos con un máximo de tamaño de partículas de 25
mm.
Se considera que el límite de humedad de una carga, a efectos de transporte admisible, es igual al contenido
crítico de humedad a un grado de saturación del 70% obtenido en este tipo de ensayo.
El procedimiento de este ensayo es el siguiente:
- Se seca una muestra del material a ensayar a una temperatura de aproximadamente 100°C. Se
efectúan ensayos de compactación para determinar entre 5 y 10 contenidos diferentes de humedad.
Deben obtenerse un abanico de muestras desde una seca hasta una casi saturada. Se realizan tantos
ensayos, como muestras se definan.
- Se llena el molde, se nivela con una quinta parte de la muestra mezclada y posteriormente se
comprime de manera uniforme la superficie del incremento. Para realizar la compresión se deja caer
un percutor 25 veces desde una altura de 0,2 m.
- Se repite este proceso para un total de 5 capas. Cuando se ha comprimido la última capa, se desmonta
la pieza de extensión y se nivela para que no rebase el borde del molde. Una vez establecido el peso
del cilindro con la muestra comprimida, se vacía y se seca la muestra y se determina el peso.
- Con cada ensayo de compactación, se traza en un gráfico el valor del índice de huecos, del contenido
neto de agua y el grado de saturación. Como resultado del ensayo se obtiene una curva de
compactación que se superpone en la gráfica. El contenido crítico de humedad se obtiene en el punto
en que la curva de compactación pasa por un grado de saturación del 70 %.
Sólidos a granel. Manipulación y características
24
Figura 3-2 Curva de compactación, ensayo Proctor
3.5.4 Ensayo de Jenike y Johanson
Para determinar el grado de fluidez de un material de cara a su almacenamiento puede realizarse el ensayo de
Jenike y Johanson. Este ensayo fue desarrollado por los ingenieros Andrew Jenike y Jerry Johanson.
Los equipos necesarios para llevar a cabo este ensayo son:
- Medidor de la tensión cortante (Shear Tester)
- Banco de consolidación
- Vibrador
La fluidez de los materiales a granel viene definida por la llamada “función de fluidez” (FF).
𝐹𝐹 =𝜎1𝜎𝐶
siendo:
σ1 = presión o tensión de consolidación
σC = tensión de rotura libre
Para la determinación de estas tensiones, lo ideal sería realizar el siguiente ensayo:
- Se llena un recipiente cilíndrico de sección ‘A’ con el material a ensayar. Este recipiente debe estar
compuesto de un material con un coeficiente de fricción muy reducido.
- Se somete el material a una fuerza F1 y se calcula la presión de consolidación a partir de la fórmula σ1
=F1/A. Esta presión de consolidación representa a la que se producirá durante la etapa de llenado del
silo.
- A continuación, se extrae el material del molde con el máximo cuidado y se somete a una carga
progresiva hasta que se rompa. Dividiendo el valor de la fuerza aplicada en el momento de la rotura
(Fr) entre el área del material, obteniéndose la tensión de rotura libre (σC =Fr/A).
Efectuando este ensayo al menos 3 veces, puede obtenerse la curva FF= σ1/σC.
Como se ha comentado anteriormente, este es un ensayo ideal, ya que es complicado de realizar debido a la
difícil extracción de la probeta del molde.
Para evitar esta difícil operación, lo que se hace es medir la tensión de rotura a cizalladura (τ =F/A) en un
plano perpendicular a aquel en que actúa la fuerza de consolidación, la cual es equivalente a σC. Esta medición
25 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
se lleva a cabo empleando el medidor de tensión cortante comentado anteriormente.
Figura 3-3 Medidor de tensión cortante
Efectuando varias mediciones con distintos valores de tensión de consolidación, se obtienen los distintos
valores de tensión de rotura a cizalladura. Uniendo los distintos puntos obtenidos, en un sistema de
coordenadas, se obtiene una curva que representa el ‘lugar geométrico de rotura’.
Al ser esta curva, en muchas ocasiones, muy suave, puede sustituirse por una recta con la siguiente ecuación:
𝜏 = 𝜇(𝜎1 + 𝑇) = 𝜇 ∗ 𝜎1 + 𝜇 ∗ 𝑇 = 𝜇 ∗ 𝜎1 + 𝐶
siendo:
μ = inclinación de la recta = tangente del ángulo de fricción interna
T = tensión a tracción aparente (correspondiente al valor τ=0)
C = cohesión
La utilización de las tensiones τ y σ1, actuando en dos planos perpendiculares, permite utilizar la teoría del
círculo de Mohr para obtener las tensiones de rotura libre del material.
3.5.5 Ensayo de la caja basculante
Para determinar el ángulo de reposo de un material granular puede realizarse el ensayo de la caja basculante.
Este ensayo permite determinar el ángulo de reposo de materias no cohesivas de grano fino.
En este método se deposita la materia de ensayo en una caja unida a un bastidor basculante. Se hace bascular
la caja a un ritmo de 0,3 grados/s y se cesa el basculamiento cuando la masa del producto empieza a deslizarse.
Una vez cesado el movimiento de basculación se mide, con un transportador de ángulos, el ángulo formado
entre la parte superior de la caja y la horizontal.
El ángulo de reposo definitivo debe determinarse mediante tres mediciones, a ser posible con tres muestras
distintas.
Sólidos a granel. Manipulación y características
26
Figura 3-4 Ángulo de reposo de un material a granel
27
4 TERMINALES PORTUARIAS DE SÓLIDOS A
GRANEL
na terminal portuaria es una instalación o conjunto de instalaciones que sirven de interfaz entre el
transporte marítimo y el transporte terrestre, es decir, son instalaciones que sirven de conexión para la
intermodalidad en el transporte de un producto.
No se debe confundir el concepto de terminal portuaria con el concepto de puerto, ya que este último se refiere
al global de instalaciones (incluyendo las terminales) y sistemas auxiliares necesarios para la actividad de éste.
En puertos comerciales las terminales suelen estar especializadas en función del tipo de tráfico que reciben.
Sin embargo, el concepto terminal no está exclusivamente ligado a la actividad comercial ya que también
existen terminales de pasajeros.
Existen distintos tipos de terminales en función de la carga a manipular. Los principales tipos de terminales de
mercancías son:
- Terminales de mercancía general
- Terminales contenedores
- Terminales de graneles líquidos
- Terminales de graneles sólidos
- Terminales multipropósito
4.1 Terminal de graneles sólidos
Una terminal de graneles sólidos, como su propio nombre indica, es aquella especializada en el tráfico de
materiales sólidos a granel.
Al igual que en cualquier tipo de terminal de mercancías, es necesaria la existencia de los siguientes
elementos:
- Infraestructuras marítimas adecuadas que permitan el correcto atraque de los diferentes buques
graneleros.
- Infraestructuras terrestres que hagan posible el desarrollo de las operaciones de manipulación
necesarias.
- Equipos y recursos humanos adecuados a las operaciones a realizar y a los productos a manipular.
4.2 División de una terminal de graneles sólidos en subsistemas
Una práctica generalizada a la hora de analizar una terminal de graneles sólidos es considerarla un sistema
formado por distintos subsistemas destinados a la realización de una tarea específica.
U
Terminales portuarias de sólidos a granel
28
Los distintos subsistemas que componen una terminal de graneles sólidos son:
- Subsistema de carga/descarga
- Subsistema de transporte interno
- Subsistema de almacenamiento
- Subsistema de entrega/recepción
Figura 4-1 Subsistemas de una terminal portuaria
Un correcto diseño de una terminal de graneles sólidos debe tener en cuenta todos los anteriores subsistemas y
la relación entre ellos.
Las capacidades de cada uno de los subsistemas deben estar ligadas a las del resto. En el caso de que los
subsistemas tuvieran distintas capacidades, la capacidad total de la terminal viene determinada por el
subsistema con menor capacidad.
29
5 TERMINALES PORTUARIAS DE SÓLIDOS A
GRANEL. SUBSISTEMA DE CARGA/DESCARGA
l subsistema carga/descarga de una terminal portuaria de sólidos a granel es el encargado de realizar de
interfaz entre el mar y la tierra. Su función es la de realizar las operaciones de carga y descarga de los
distintos buques graneleros de forma segura y con el ritmo de operación necesario.
En el caso de descarga de buques los modos más habituales de operación son el acopio en primera línea de
muelle (y posterior levantamiento mediante pala y camión) o el acopio sobre tolvas (que suelen descargar en
transportadores mecánicos paralelos al muelle).
El acopio en primera línea de muelle no es la operación más recomendada por el tiempo de utilización del
muelle y por la exposición de los productos a la intemperie.
En el caso de la carga de buques la mercancía es acarreada con camiones y apilada mediante palas o buldozers,
formando acopios de los que la cuchara toma la mercancía.
Los principales elementos que influyen en la correcta operación del subsistema carga/descarga son:
- Los buques graneleros
- Los equipos de carga y descarga
5.1 Buques graneleros
Las embarcaciones que transportan carga a granel son conocidos como buques graneleros (en inglés, Bulk
Carriers). Esta denominación no aparece hasta la convención SOLAS (Safety Of Life At Sea) de 1999.
La configuración típica de este tipo de buques presenta bodegas de carga exentas de plataformas intermedias.
En la cubierta se observan escotillas que permiten la carga y la descarga del material a granel mediante la
maquinaria adecuada.
Figura 5-1 Buque granelero más grande del mundo
E
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
30
Figura 5-2 Buque granelero en posición de carga/descarga
Los buques poseen un doble fondo de forma que exista espacio para los tanques de lastre y las tuberías
necesarias. Otra utilidad de este doble fondo es dotar a las bodegas de carga de una superficie lisa, factor que
favorece las maniobras de descarga.
Figura 5-3 Distribución bodegas y tanques de lastrado en graneleros
Los tanques de lastre son empleados para darle estabilidad al buque mediante la admisión de agua del entorno
en el que se encuentra, para la inundación total o parcial de estos tanques, en función de la carga disponible en
cada momento en las bodegas.
31 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 5-4 Estabilización de buques graneleros cargados y descargados
Si un buque transporta simultáneamente carga a granel sólida y líquida, la carga líquida se transporta en los
costados del buque y la carga sólida en el centro.
Los buques graneleros pueden contar con su propio medio de carga y descarga. Los que no siguen rutas fijas,
normalmente están equipados con su propia grúa de carga y descarga. Los buques que siguen rutas fijas entre
terminales portuarias equipadas convenientemente, no suelen tenerlas incorporadas.
5.1.1 Clasificación de buques graneleros
A continuación, se presentan distintas clasificaciones de los graneleros en función de sus características.
Según su capacidad de carga:
Minibulkers: Menos de 10.000 toneladas de carga. Tienen una o dos bodegas como máximo.
Normalmente se emplean en rutas costeras, llevando envíos de cargas a granel a puertos pequeños.
Handysize: Entre 10.000 y 40.000 toneladas de carga. Recibe su nombre porque es el tamaño estándar
y tiene la capacidad de entrar en la mayoría de puertos. Normalmente cuentan con cuatro o cinco
bodegas. La gran mayoría de la flota mundial es de este tipo.
Handymax: Entre 40.000 y 50.000 toneladas de carga. Tienen un diseño muy similar a los Handysize.
Por lo general son de cinco bodegas.
Panamax: Entre 50.000 y 80.000 toneladas de carga. Se les conoce como Panamax porque están
diseñados con las dimensiones máximas para que puedan atravesar el Canal de Panamá. Normalmente
cuentan con siete bodegas.
Capesize: Entre 80.000 y 200.000 toneladas de carga. Estos tipos de buques pueden ser aceptados en
pocos puertos del mundo y están dedicados al comercio de mineral de hierro y carbón.
VLBC (Very Large Bulk Carrier): A partir de 200.000 toneladas de carga. Buques utilizados para
rutas entre Sudamérica y Asia.
Según su cargamento:
Mineraleros: Son barcos de una cubierta, dos mamparos longitudinales y bodegas centrales sobre el
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
32
doble fondo, destinados al transporte de mineral de hierro y otros minerales pesados. Las bodegas se
caracterizan por tener los costados muy inclinados para que la carga fluya hacia el centro de esta, para
estar al alcance de las grúas.
De carga combinada: Pueden cargar materiales a granel sólidos y líquidos, pero no en el mismo viaje.
Open hatch: Este tipo de granelero, se caracteriza por ser de tamaño Handysize o Handymax y están
diseñados para el transporte de madera empacada y pulpa de madera además puede cargar granos y
cemento.
Wood chip: Son buques especialmente diseñados para el transporte de astillas de madera a granel para
la industria papelera.
BIBO: Son buques diseñados especialmente para el transporte de azúcar blanco a granel y equipados
para descargar la carga granel y ensacarla en el momento de la descarga. Sus bodegas están
acondicionas para el control de humedad y temperatura.
Log/Timber: Son buques diseñados para el transporte de productos forestales como troncos y madera
empaquetada. Son buques de tamaño Handy-sized. Además de productos forestales, se pueden cargar,
carga a granel y cargas pesadas.
Algunos modelos especiales, destinados a la realización de rutas concretas, son:
Kamsarmax: Son versiones ligeramente más grandes de los buques Panamax. Con una longitud total
de 229 metros y 82.000 TPM. Este tipo de buques son capaces de cargar en el puerto de bauxita más
grande del mundo, Port Kamsar en Guinea Ecuatorial.
Dunkirkmax: Este tipo de buques son Capesize de 175.00 toneladas de carga y con una eslora máxima
de 289 metros y una manga de 45 metros para poder entrar al puerto francés de Dunquerque.
Malaccamax: Son denominados a todos los buques de unas 300.00 TPM y una eslora máxima de 400
metros y un calado de 20,5 metros que pueden transitar a través del estrecho de Malaca.
Setouchmax: Es denominado así a un VLBC de 205.00 TPM con un calado de 16,10 metros y una
eslora máxima de 299,9 metros, destinado para el tráfico entre puertos en el Mar de Setouchi (Japón).
Seawaymax: Son todos los buques de tamaño máximo que pueden transitar a través de las esclusas del
canal de San Lorenzo. Son buques con una eslora máxima de 225,5 metros, una manga de 23,77
metros y un calado de 7,92 metros. Estos buques tienen un peso muerto de entre 20.000 - 28.000
TPM.
Woxmax: Son graneleros de 250.00 TPM con una eslora de 330 metros, una manga de 57 metros y un
calado de 18 metros, que operan en las terminales de mineral de Australia occidental.
5.2 Equipos de carga y descarga de buques
En este apartado se describen los equipos más utilizados en las operaciones de carga y descarga de mercancía
sólida a granel de buques graneleros que no cuentan con equipos de carga y descarga propios. La elección de
uno u otro equipo dependerá de las características de la operación a realizar (características del producto,
volumen, regularidad de la operación,…).
5.2.1 Brazo de carga giratorio
La carga de los buques graneleros puede realizarse mediante un brazo de carga giratorio con una cinta
transportadora acoplada, como puede observarse en la siguiente imagen.
33 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 5-5 Brazo de carga giratorio
La mercancía transita por la cinta hasta llegar al brazo de carga, desde donde se deposita en la bodega del
buque deseada.
El brazo de carga presenta dos posibles movimientos: uno de traslación y otro de rotación.
El movimiento de traslación es paralelo al buque y permite el acceso para la descarga en cualquier bodega y el
movimiento de rotación facilita la distribución uniforme del material en la bodega.
5.2.2 Buques grúa
Otro de los equipos comúnmente utilizados para realizar las operaciones de carga/descarga en los buques
graneleros que no cuentan con grúa propia, son los denominados buques grúa (crane vessels, en inglés). Los
buques grúa realizan la carga y descarga de la mercancía a granel mediante una “cuchara”.
Este tipo de grúas se sitúa en la cubierta de naves flotantes. En algunos casos pueden ser semi-sumergibles,
proporcionando más estabilidad a la maniobra de carga y descarga. Estos nuevos diseños han sustituido a los
primeros en los que estas grúas se situaban en barcos en desuso.
Los buques grúa pueden girar dependiente o independientemente de la nave en función del tipo. Los que
pueden girar independientemente son conocidos como monocasco o catamarán, y las que su giro es
dependiente de la nave que las alberga se conocen como sheerlegs.
La principal ventaja que presentan es que, al ser plataformas flotantes, pueden desplazarse, facilitando el
realizar las maniobras de carga y descarga en distintos puntos del puerto.
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
34
Figura 5-6 Buque-grúa
5.2.3 Pórtico cargador
Los pórticos cargadores son sistemas de carga continua. La mercancía es elevada y conducida a la vertical del
buque mediante sistemas continuos de acarreo. Desde ahí, desciende por gravedad a la bodega conducida por
tolvas telescópicas, mangas de descarga u otros sistemas. El sistema de descenso está condicionado por la
fluidez de la mercancía y las condiciones ambientales.
Estos cargadores pueden estar fijos o poseer un movimiento longitudinal al muelle. Es frecuente que sean
alimentados mediante cintas dotadas de un tripper que transfiere la mercancía a la cinta del cargador.
Figura 5-7 Pórtico cargador
35 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Este tipo de cargadores es válido para cualquier tipo de producto, y presenta ventajas como su alta eficacia y
rendimiento (entre 1000 y 7000 t/h) y la posibilidad de realizar diseños que permiten alcanzar cualquier punto
de la bodega.
Los principales inconvenientes que presenta son la alta inversión inicial necesaria y que el diseño es
dependiente del tipo de producto y de buque.
Su utilización es adecuada para operaciones con tráficos regulares y alto volumen.
5.2.4 Cinta transportadora móvil
La cinta transportadora móvil, normalmente, es un equipo de carga utilizado en terminales multipropósito en
los que el punto de carga deba ser variable. Consiste en una cinta transportadora soportada por una estructura
con capacidad para ser desplazada y cuenta con una tolva de alimentación que se carga directamente con pala
cargadora o descargando el camión sobre ésta.
El descenso de la carga al buque se realiza mediante toboganes o mangas de descarga.
Figura 5-8 Cinta transportadora móvil
Este tipo de cargadores es válido para cualquier tipo de producto, y presenta ventajas como su reducido coste
en relación a los pórticos de carga comentados anteriormente, la flexibilidad que presenta para llegar a
cualquier punto de atraque de los buques y la escasa ocupación temporal del muelle.
El principal inconveniente que presenta este tipo de sistemas de llenado es su capacidad estructural. Presenta
problemas de pandeo con materiales con densidad alta y en muchos casos es imposible colocar tolvas
telescópicas en el descenso, ya que el frenado del material y los posibles atascos actúan como una carga
adicional para las que muchas no están preparadas.
En cuanto a su rendimiento, presentan unos datos muy inferiores a los obtenidos con las grúas pórtico. Se
establece que pueden manejar entre 100 y 500 t/h, por lo que su uso está recomendado en operaciones sin
punto de atraque fijo y tráficos poco regulares y de poco volumen.
5.2.5 Grúa pórtico
Las grúas pórtico son equipos de descarga discontinuos específicos para la descarga de productos a granel en
grandes volúmenes. Normalmente, se utilizan en operaciones con productos de alta densidad.
Este sistema de descarga consta de una cuchara que se mueve en el sentido transversal del muelle a lo largo del
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
36
brazo del pórtico. Esta cuchara una vez cargada, descarga en una tolva incorporada en la propia estructura de
la grúa. Dicha tolva, a su vez, descarga en una cinta transportadora paralela al muelle (sirviendo la tolva de
enlace entre el transporte discontinuo de la cuchara con el transporte continuo de la cinta).
Figura 5-9 Grúa pórtico
Las cucharas son intercambiables y existen diversos tipos en función de las características del material a
operar.
Como resumen, se puede indicar que este método de descarga presenta ventajas como su alto rendimiento
(entre 1000 y 2000 t/h) y su integración con sistemas de transporte continuos.
Como principales desventajas, se pueden señalar la alta inversión inicial necesaria y la alta ocupación del
muelle.
5.2.6 Descargador neumático
Los descargadores neumáticos son equipos de descarga de materiales fluyentes en los que la mercancía se
mueve a través de conductos cerrados.
Existen distintas alternativas:
- Aspirar y transferir el material hasta un sistema de transporte continuo.
- Aspirar hasta tanques de almacenamiento temporal, para posteriormente impulsarlos a puntos de
almacenamiento definitivos.
Estos equipos pueden ser fijos o con desplazamiento limitado (los cuales poseen un mayor rendimiento) o
móviles.
Los valores de rendimiento alcanzados son de 1000 t/h en los fijos y de 500 t/h en los móviles.
En la actualidad, existen buques que cuentan con sus propios sistemas de descarga neumáticos.
Algunos aspectos a tener en cuenta antes de decantarse por este tipo de descarga son las características del
37 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
material y el volumen a operar (grandes volúmenes pueden incurrir en un gasto eléctrico muy elevado).
Debido a su alta eficacia en el control de las emisiones, está especialmente indicado para productos en polvo
(cementos, harinas,...).
Figura 5-10 Descargador neumático
5.2.7 Descargador mecánico
Estos dispositivos generan un flujo continuo de mercancía, a través de conductos cerrados, mediante el
movimiento de dispositivos mecánicos. Estos dispositivos mecánicos suelen ser cadenas, tornillos sin fin o
cangilones.
Figura 5-11 Descargador mecánico
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
38
Al igual que los descargadores neumáticos, estos equipos pueden ser fijos o con desplazamiento limitado en
raíles, o móviles, cuando no se dispone de un punto de atraque fijo.
El tipo de descargador mecánico vendrá determinado por:
- La capacidad de los buques a descargar.
- El tipo de material a descargar.
- Tipo de atraque.
- Tipo de transporte horizontal.
La grandes ventajas que presentan estos tipos de descargadores son su alto rendimiento (los de cangilones
pueden descargar entre 1000 y 5000 t/h), el bajo coste de operación con respecto a los neumáticos y que no
son necesarias tolvas u otros sistemas para regular el flujo de mercancía.
Los principales inconvenientes que presentan son su alta inversión inicial, la gran ocupación del muelle y que
es posible que sean necesarios medios mecánicos adicionales para conseguir un limpiado completo de la
bodega.
5.2.8 Grúa-cuchara
Este tipo de dispositivo de carga/descarga destaca por su flexibilidad para trabajar en puertos donde no existe
un punto de atraque fijo y donde se trabaja con materiales de diversos tipos.
Existen dos tipos de grúas cuchara, la grúa cuchara fija y la grúa cuchara móvil. Actualmente, la grúa cuchara
más empleada es la móvil de neumáticos, con motor de gasoil y accionamiento neumático o electromecánico.
Las grúas cuchara fijas presentan la ventaja de que pueden alcanzar un rendimiento superior a las móviles, con
el inconveniente de su posición fija, que las obliga a realizar las maniobras de carga y descarga en la misma
posición. Este tipo de grúa fija puede ser fijada en tierra firme o sobre columnas ancladas en la base firme del
mar.
Figura 5-12 Grúa fija
Por otra parte, las grúas cucharas móviles presentan la ventaja de poder realizar la carga y descarga en
39 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
cualquier punto del muelle, estando indicada su utilización en operaciones que puedan necesitar distintos
puntos de descarga.
Figura 5-13 Grúa móvil
Ambas presentan ventajas como su alta versatilidad y su gran capacidad y eficiencia.
En cuanto a los inconvenientes compartidos, el principal es que el rendimiento está muy condicionado a la
destreza del operador.
Estas grúas se complementan con cucharas, las cuales son las encargadas de atrapar el material. Existen dos
tipos principales de cucharas en función de su accionamiento:
- Cucharas electro-hidráulicas: este tipo de cucharas se acciona mediante un grupo electro-hidráulico
formado por un motor eléctrico y una bomba hidráulica que suministra aceite a presión.
- Cucharas mecánicas: las cucharas mecánicas son accionadas por cables metálicos. En función del
número de cables que regulen su accionamiento pueden distinguirse las monocables, las bicables y las
cuatricables. Son las que presentan una capacidad superior.
Figura 5-14 Cuchara bivalva de carga/descarga
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
40
5.3 Parámetros a considerar en el dimensionamiento del subsistema de carga/descarga
El correcto dimensionamiento de una instalación de carga y descarga de buques en una terminal de graneles
sólidos debe tener en cuenta los siguientes aspectos:
- Características del puerto, volumen anual de operación y recursos humanos
- Características de los productos a operar
Tanto las características del puerto como el volumen anual de operación determinan el ritmo de operación
necesario. El ritmo de operación necesario y las características del producto determinarán el equipo de
carga/descarga más adecuado a utilizar.
5.3.1 Características del puerto y volumen anual de operación
Las características técnicas del puerto en el que se desea implantar una terminal de graneles sólidos son muy
importantes a la hora de realizar el correcto dimensionado de ésta, ya que determinan aspectos clave de la
operación como puede ser el tipo de buques que pueden formar parte de esta.
Una de las características más importantes a la hora de dimensionar el subsistema de carga y descarga es
determinar las capacidades que serán capaces de transportar los buques que tengan posibilidad de atraque en la
terminal. Estas capacidades vienen determinadas por las dimensiones máximas que admita el puerto.
Normalmente la dimensión más limitante es el calado máximo. Se denomina calado de un buque a la distancia
vertical entre un punto de la línea base o quilla.
Figura 5-15 Calado de un buque
Sin embargo, hay que tener en cuenta también otras dimensiones como la manga y la eslora, que pueden
determinar el acceso del buque al puerto y la longitud de atraque necesaria.
Figura 5-16 Manga y eslora de un buque
La capacidad de los buques que participen en la operación determinará el número de atraques necesarios para
satisfacer los requerimientos de volumen anuales.
41 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Cada operación de carga/descarga de un buque lleva asociado un período de tiempo conocido como tiempo de
ciclo del buque.
El tiempo de ciclo del buque indica el tiempo entre salidas de dos buques consecutivos y puede dividirse en:
- Período de espera: es el tiempo que pasa desde la salida de un buque (desatraque) después de su
descarga hasta la llegada del siguiente (atraque).
- Período de preparación: es el tiempo que transcurre entre que finaliza la maniobra de atraque de un
buque y comienzan las maniobras de carga/descarga.
- Período de operación: es el tiempo transcurrido entre el comienzo de las operaciones de
carga/descarga y el desatraque de la embarcación.
El ritmo de operación necesario se obtendrá aplicando un coeficiente corrector a la tasa de operación nominal
necesaria, la cual se determinará a partir de los siguientes parámetros:
- Volumen de carga anual
- Carga contenida en un buque
- Tiempo de ciclo del buque
- Número de equipos de carga y descarga
- Horas diarias de operación
- Días de operación anuales
5.3.2 Características de los productos a operar
El otro aspecto que puede influir en el diseño del sistema de carga/descarga, además del ritmo de operación
necesario, es el tipo de características que presenten los productos que integrarán la operación.
Las características principales de los productos que afectan a los sistemas de carga/descarga de buques son:
- El estado en el que se presenta (muy fino, fino, en polvo, granulado,…)
- La densidad del material
- El grado de fluidez
Estas características afectan en la elección de uno u otro equipo de descarga. Por ejemplo, para materiales en
polvo, como puede ser el cemento, es habitual el uso de equipos de carga y descarga neumáticos. Aunque
normalmente, en el caso del cemento, los mismos buques que lo transportan cuentan con su propio sistema de
carga/descarga neumático.
Los equipos de carga/descarga más utilizados son las grúas cuchara, debido a su alta versatilidad. Están
capacitadas para trabajar con productos en diversos estados (finos, en grano, medios,…) y densidades medias.
Cuando se trabaja con materiales de altas densidades (como pueden ser los minerales), aunque también pueden
utilizarse grúas cuchara, es habitual el uso de pórticos cargadores.
Terminales Portuarias de sólidos a granel. Subsistema de carga/descarga
42
43
6 TERMINALES PORTUARIAS DE SÓLIDOS A
GRANEL. SUBSISTEMA DE TRANSPORTE
INTERNO
l subsistema de transporte interno engloba el uso de equipos y vehículos para realizar la conexión entre
el subsistema de carga/descarga y el subsistema de almacenamiento. En función de si la terminal es de
carga o de descarga el subsistema de transporte interno funcionará en una dirección o en otra.
El funcionamiento del transporte interno puede ser de dos tipos: continuo o discontinuo.
Tanto si el proceso de carga/descarga de los buques o el almacén es continuo como si es discontinuo, el
transporte interno puede ser de tipo continuo o discontinuo, aunque la mayoría de las veces será continuo.
Si el proceso de carga/descarga de los buques o el almacén es discontinuo, el transporte interno puede ser
discontinuo o continuo.
Por lo tanto, como puede observarse en las afirmaciones anteriores, es posible variar la continuidad de la
operación. Para estas variaciones es habitual el uso de tolvas de recepción.
6.1 Transporte interno discontinuo
El principal método de transporte interno discontinuo es el camión. El transporte mediante camión puede
intervenir tanto en el transporte horizontal dentro del puerto como en el proceso de entrega de mercancías
fuera del puerto.
Dentro del transporte interno el camión interviene, principalmente, en operativas de descarga de buques
realizadas sin punto de atraque fijo o en operativas poco regulares que no rentabilizan la colocación de un
sistema de transporte automático.
La mayoría de operaciones en la que se utiliza el transporte en camión como transporte horizontal son las que
no tienen almacenamiento en el puerto y son directamente llevados al punto de destino.
Las principales ventajas del uso del camión como transporte horizontal son la versatilidad y la reducida
inversión con respecto a los sistemas continuos de acarreo especializado. Como principal desventaja se
presenta el bajo rendimiento debido a los procesos de carga/descarga y al pesaje de estos.
Los tipos de camiones más utilizados en la operativa con graneles sólidos son los camiones volquete y los
camiones cisterna.
E
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de transporte interno
44
Figura 6-1 Camión tipo volquete
6.2 Transporte interno continuo
El transporte interno continuo es llevado a cabo por sistemas de acarreo automáticos.
Los transportadores continuos automáticos más utilizados son el transportador de cintas, el transportador de
tornillo y el transportador neumático, los cuales se presentan a continuación.
6.2.1 Transportador de cintas
El transportador de cintas utiliza como elemento de acarreo una banda continua de material flexible y móvil
soportada sobre rodillos portantes, la cual es arrastrada por un tambor accionado por un motor eléctrico.
Las características del transportador (material de la banda, anchura, cierre del sistema,…) son dependientes de
las propiedades del material a transportar y de las particularidades del proceso.
Normalmente, estas cintas son alimentadas por tolvas de recepción. En la zona de descarga de las tolvas se
suele colocar un encauzador cuyos faldones se ajustan a la cinta impidiendo la salida del producto a transportar
por los laterales.
Las cintas no solo permiten el acarreo continuo sino también la elevación de cara al almacenamiento.
De forma habitual, para la descarga de las cintas en el almacenamiento, se utilizan trippers de descarga. Estos
no son más, que carros motorizados sobre un raíl, a los que la cinta alimenta con el material y estos lo
distribuyen.
Figura 6-2 Cinta alimentadora de tripper
La utilización de cintas transportadoras como método de transporte presenta ventajas como:
45 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- Puede transportar todo tipo de graneles.
- Posee un gran rendimiento, aunque este es variable en función del producto a transportar.
- Gran capacidad de salvar grandes distancias.
- Gran adaptabilidad a todo tipo de instalaciones.
Los principales inconvenientes son:
- Presenta problemas de producción de polvo y derrames.
- Alta ocupación del espacio del muelle.
- La reparación de las cintas requiere de equipos especializado.
La banda transportadora puede ser plana o presentar una inclinación en los extremos, lo que se conoce como
tipo Artesa. La ventaja de estas últimas es que para un mismo ancho son capaces de soportar más capacidad.
Las cintas transportadoras tipo Artesa son las más habituales en el transporte de graneles al permitir la
inclinación de los extremos el desborde del material en operación.
Figura 6-3 Cinta transportadora tipo Artesa
6.2.2 Transportador de cadenas
Un transportador de cadenas consiste en una cadena que mueve un conjunto de paletas o rascadores los cuales
empujan la mercancía a través de un conjunto completamente cerrado.
Los transportadores de cadenas permiten transporte horizontal y vertical de la mercancía. En el primer caso la
mercancía es arrastrada por el fondo del cajón portante.
Este tipo de transportadores son utilizados habitualmente en procesos con mercancías con requerimientos
ambientales altos o de seguridad, en tramos cortos o medios.
Son aptos para todo tipo de productos, aunque para productos abrasivos se suele proteger la base del conducto.
Los transportadores de cadenas admiten varios puntos de admisión o de salida de la mercancía, mediante
trampillas situadas en la parte superior o posterior del conducto, por lo que no es necesario el uso de sistemas
de carga y descarga como en los transportadores de cintas.
Las ventajas que presentan este tipo de transportadores son principalmente la alta estanqueidad y el bajo
requerimiento de espacio. Como principal inconveniente, se puede destacar el riesgo de atasco.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de transporte interno
46
Figura 6-4 Transportador de cadenas
6.2.3 Transportador de tornillo sin fin
Los transportadores de tornillo sin fin están compuestos por un tubo o canaleta por el que se desplaza la
mercancía mediante la acción de un tornillo sin fin.
Son sistemas compactos y, normalmente, herméticos. Sin embargo, en los destinados al transporte horizontal
exclusivamente, es normal que la parte superior esté abierta, ya que el material a transportar no ocupa la
canaleta completamente y es empujado mediante la parte inferior de las hélices del tornillo sin fin.
Se recomienda su uso en productos poco densos fluyentes y pulverulentos, y que admitan ciertos niveles de
fragmentación de la mercancía.
El rendimiento de este tipo de transportadores se sitúa entre 1000 y 1200 t/h.
Las principales ventajas que presenta este método de transporte horizontal son su alta estanqueidad y
compacidad, mientras que los principales inconvenientes de su uso son su alto consumo y su limitación a
distancias cortas (inferiores a 40 m).
Figura 6-5 Transportador de tornillo sin fin
47 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
6.2.4 Transportador neumático
En los transportadores neumáticos se mueve la mercancía a través de un conducto mediante diferencias de
presión y corrientes de aire inducidas en los extremos de dicho conducto.
Existen dos tipos de transportadores neumáticos: los de impulsión y los de succión. En los de impulsión se
inyecta una corriente de aire provocando una sobrepresión en el conducto, y en los de succión se extrae aire
desde la salida del conducto, generando una caída de presión.
Están formados por un compresor, una red de conductos y un separador de polvo. El acople y desacople del
sistema neumático con el exterior se lleva a cabo mediante válvulas rotatorias.
Este tipo de transportadores son adecuados para mercancías pulverulentas fluyentes que admitan ciertos
niveles de fragmentación.
Este tipo de sistema de transporte es muy sensible al grado de abrasividad de los materiales a transportar,
especialmente válvulas y codos.
El rendimiento de los transportadores neumáticos está muy condicionado al tipo de material a transportar y al
tipo de sistema.
Las principales ventajas que presenta este tipo de sistemas son su versatilidad, compacidad y capacidad para
realizar recorridos complejos. En cuanto a los inconvenientes principales se pueden destacar su alto consumo y
el rango de materiales que pueden ser transportados.
Figura 6-6 Esquema transportador neumático
6.2.5 Transportador de lecho fluido
Este tipo de transportadores se componen de canaletas cerradas con un lecho permeable al aire, en el que se
inyecta una corriente de aire a baja presión. El material se desplaza sobre el colchón de aire generado.
Este tipo de transportador solo es válido para transportar materiales fluyentes en polvo o de granulometría fina.
El rendimiento está condicionado al tipo de mercancía a transportar.
La principal ventaja que presenta es que al no existir contacto entre el material y la base del transportador es
adecuado para transportar productos con un alto grado de abrasividad.
Como principal inconveniente, el mencionado anteriormente, solo puede trabajar con materiales en polvo o de
granulometría baja.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de transporte interno
48
Figura 6-7 Transportador de lecho fluido
6.2.6 Transportador de cangilones
El elevador de cangilones es un sistema de transporte continuo vertical. Está compuesto por un conjunto de
palas, cuyo sistema de tracción es una correa sin fin o una cadena.
Son sistemas cerrados que permiten unas elevaciones de más de 100 m con tracción mediante correas y de
unos 60 m mediante cadenas.
Son adecuados para todo tipo de productos, soportando grados medios de abrasividad de la mercancía.
Pueden alcanzar rendimientos de hasta 1600 t/h.
La mayor ventaja de este tipo de sistemas es que permite salvar grandes desniveles ocupando poco espacio en
planta. El mayor inconveniente es que no es adecuado para materiales con alto grado de abrasividad o que
puedan fermentar.
Figura 6-8 Elevador de cangilones
49 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
6.3 Parámetros a considerar en el dimensionamiento del subsistema de transporte interno
Los parámetros principales que es necesario conocer para dimensionar correctamente el subsistema de
transporte interno son:
- Continuidad o discontinuidad del subsistema
- Características de los productos a operar y ritmo de operación necesario
6.3.1 Continuidad o discontinuidad de los subsistemas adyacentes
Lo primero a la hora de dimensionar el subsistema de transporte interno de una terminal de graneles sólidos es
conocer si este debe ser continuo o discontinuo.
Esta elección vendrá marcada por la regularidad de la operación y el volumen de esta.
También puede tener incidencia sobre esta decisión la continuidad o discontinuidad de los subsistemas entre
los que ejerce de nexo de unión.
Como se comentó anteriormente, es posible regular la continuidad o discontinuidad del subsistema de
transporte interno a partir de tolvas de recepción.
Las características que deben tener las tolvas de recepción a considerar son las siguientes:
- La cabeza de la tolva debe tener el tamaño adecuado para el acoplamiento con la cuchara.
- La pendiente de las paredes debe ser adecuada para la fluidez de la mercancía.
- El sistema de transferencia a camión o a cinta también estará determinado por el grado de fluidez del
material.
- Estas tolvas pueden ser fijas o móviles en función de si se dispone de punto de atraque fijo o no.
Figura 6-9 Tolva de recepción
6.3.2 Características de los productos y ritmo de operación
Una vez que determinada la continuidad o discontinuidad del transporte interno es necesario elegir la forma en
la que se va a realizar ese transporte.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de transporte interno
50
Las características de los productos a considerar en el diseño del sistema de transporte interno son:
- Estado, forma y tamaño del material
- Fluidez
- Abrasividad
Es necesario encontrar un sistema de transporte interno que sea compatible con las características de los
materiales de la operación y con el ritmo de operación adecuado.
51
7 TERMINALES PORTUARIAS DE SÓLIDOS A
GRANEL. SUBSISTEMA DE ALMACENAMIENTO
n las terminales portuarias de sólidos a granel, tanto en actividades de exportación como de importación
es habitual que se produzca el almacenamiento del producto. En exportaciones, previamente a su salida
del puerto y en importaciones, posteriormente a su entrada.
En función del tipo de producto y de las características de operación necesarias se distinguen distintos tipos de
almacenamiento, destacando:
- Almacenamiento en parque de graneles
- Almacenamiento en silo vertical
- Almacenamiento en domo
- Almacenamiento en almacén horizontal
7.1 Almacenamiento en parque de graneles
El almacenamiento en parque de graneles se realiza depositando la mercancía a la intemperie en grandes
explanadas de las terminales.
El transporte de la mercancía hasta estas explanadas puede realizarse mediante camiones y palas, o mediante
cintas transportadoras y apiladores.
El levante de las mercancías se realiza del mismo modo, sustituyendo los apiladores por recogedores.
E parque de graneles está destinado al almacenamiento de grandes volúmenes de mercancías que toleren el
almacenamiento a la intemperie, como pueden ser el carbón y los minerales.
Algunas de las ventajas que presenta este tipo de almacenamiento son su baja inversión respecto a otro tipo de
sistemas de almacenamiento y la capacidad de almacenar grandes volúmenes de mercancía.
Como inconvenientes principales se destacan las posibles pérdidas de material por viento, y la posibilidad de
contaminación cruzada con otras mercancías.
Los puntos más importantes a tener en cuenta a la hora de optar por un sistema de almacenamiento a la
intemperie son la dirección y velocidad de los vientos predominantes, y la proximidad de núcleos sensibles a
emisiones de polvo.
Desde un punto de vista ambiental, es el tipo de almacenamiento que más riesgos ambientales tiene asociados.
Se producen emisiones de polvo tanto en el acarreo y el levante, como en la exposición directa al viento por
erosión eólica.
Otro de los riesgos existentes, si la solera no está bien impermeabilizada, es la contaminación del suelo por
lixiviados.
También puede producirse la contaminación del agua por arrastre de los materiales debido a las aguas de lluvia
o el propio riego.
E
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
52
Figura 7-1 Almacenamiento en parque de graneles
7.2 Almacenamiento en silo vertical
Los silos son estructuras para el almacenamiento de volúmenes medios de materiales fluyentes y sensibles a la
intemperie.
Se realiza el almacenamiento de forma vertical debido a que se obtiene una buena relación
almacenamiento/espacio ocupado.
Habitualmente, los silos se cargan desde la parte superior mediante sistemas de acarreo continuo, como pueden
ser los elevadores de cangilones.
La descarga de estos silos cuando poseen una base cónica y almacenan materiales fluyentes se realiza por
gravedad a sistemas continuos de acarreo como cintas transportadoras. Cuando la base es plana o el material
almacenado no tiene un grado de fluidez adecuado es necesario el uso de sistemas auxiliares que generen un
flujo continuo de mercancía, como pueden ser barredores, vibradores,…
Por su hermeticidad, resultan adecuados para el almacenamiento de productos alimentarios debido a la
imposibilidad de acceso al material de aves y roedores.
Las principales ventajas que presenta este tipo de almacenamiento son su alto nivel de automatización y su
aprovechamiento de la superficie. El principal inconveniente, es que con algunos tipos de productos es
necesario el control de zonas ATEX.
De acuerdo a lo comentado se puede concluir que los puntos más importantes a tener en cuenta a la hora de
optar por un sistema de almacenamiento en silos verticales son el control de las zonas ATEX y el diseño de un
sistema de descarga eficaz para el tipo de producto a almacenar.
El impacto medioambiental de este almacenamiento, debido a su hermeticidad, es mínimo. Proporciona un
control de emisiones y derrames muy elevado. Solo es posible que se produzcan emisiones por los venteos del
silo. Cuando se prevea que esto puede ocurrir y se deban tener controladas esas emisiones es necesario recurrir
53 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
a sistemas de filtrado de aire.
Figura 7-2 Silos de almacenamiento de base plana
Figura 7-3 Silos de almacenamiento de base cónica
7.3 Almacenamiento en domo
Un domo es un almacén horizontal semiesférico destinado al almacenamiento cubierto de un único producto.
Habitualmente, se constituyen de paneles montados sobre una estructura metálica, aunque también pueden
encontrarse domos de hormigón armado con una lámina de PVC presurizada que actúa como encofrado
exterior.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
54
Figura 7-4 Domo de almacenamiento
Se emplea para el almacenamiento de productos con altos requerimientos de calidad o ambientales.
La mercancía entra al domo por la parte superior mediante sistemas de acarreo continuo y es distribuida
mediante un apilador radial.
El vaciado de los domos se realiza recogedores radiales o tolvas subterráneas que descargan sobre cintas
transportadores.
Figura 7-5 Interior de un domo de almacenamiento
La principal ventaja que presenta este tipo de almacenamiento es que se compatibilizan grandes rendimientos
con un gran control ambiental y el principal inconveniente es que es un tipo de almacenamiento
monoproducto.
A la hora de realizar el diseño de una instalación de almacenamiento de este tipo, los puntos críticos son la
gestión de zonas ATEX y el diseño de tolvas subterráneas y sistemas de descarga de éste.
55 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
7.4 Almacenamiento horizontal
Este tipo de almacenamiento se realiza de forma cubierta bajo una nave que puede contar con diferentes
sistemas para depositar y extraer el material.
Figura 7-6 Almacén horizontal
Algunos de los medios de carga del almacén horizontal más habituales son: camión y pala; cinta cenital y
tripper; transportador de cadenas cenital; y apilador longitudinal alimentado por sistema de cintas.
Los medios de descarga del almacén más habituales son: pala a camión; tolvas subterráneas a cinta; y
recuperadores lineales de cadenas o cangilones con vertido a cintas.
Figura 7-7 Interior almacén horizontal
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
56
El almacenamiento horizontal está destinado a todos los productos que no admitan su almacenamiento a la
intemperie o que generen problemas ambientales.
Las principales ventajas que presenta el almacenamiento horizontal son su versatilidad y la capacidad de
almacenar distintas mercancías gracias a la compartimentación, siendo el principal inconveniente la gestión de
los procesos de autocombustión.
En el diseño de una instalación de almacenamiento horizontal los puntos más importantes a tener en cuenta
son el posible acceso de aves y roedores y el control de los procesos de autocombustión y atmósferas
explosivas.
Relativo a los aspectos ambientales de este tipo de almacenamiento, se destaca el apantallamiento que realiza
la nave sobre las posibles emisiones debidas a la manipulación del producto en el interior. Además, evita
problemas de lixiviados al proteger al producto del agua de la lluvia.
7.4.1 Parámetros a considerar en el diseño de un almacén horizontal
Las características principales que se deben considerar a la hora de diseñar una nave de almacenamiento
horizontal de sólidos a granel son:
- La forma de carga de material en el almacén
- La capacidad de almacenamiento necesaria
- La geometría de los muros laterales
- La existencia de divisiones interiores
- La descarga de material del almacén
7.4.1.1 Carga del almacén horizontal
Algunos de los medios de carga del almacén horizontal más habituales son:
- Camión y pala/empujador
- Cinta cenital y tripper
- Transportador de cadenas cenital
- Apilador longitudinal alimentado por sistema de cintas
Estos sistemas de carga del almacén, excepto el primero, son sistemas de carga continuos.
Carga del almacén mediante camión y pala/empujador
El sistema de carga de material en el almacén mediante camión y pala consiste en realizar la descarga del
material contenido en el camión dentro de la nave de almacenamiento. Posteriormente, son acopiados
mediante empujadores de hoja vertical (conocidos como bulldozers) en el interior de la nave de
almacenamiento.
Normalmente, los camiones más utilizados para el transporte de materiales sólidos a granel son los camiones
volquete y los camiones cisterna.
Los camiones volquete cuentan con una cabeza tractora y un semirremolque basculante de acero. Los
camiones cisterna se utilizan con materiales fluidos, como puede ser el cemento. Cuentan con sistemas
neumáticos estancos y bomba de descarga propios.
57 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 7-8 Empujador de hoja vertical
Carga del almacén mediante cinta cenital y carro tripper
En este tipo de sistema de carga el transporte horizontal del material desde el buque granelero hasta la nave de
almacenamiento se realiza, normalmente, mediante un sistema de transporte continuo formado por cintas
transportadoras y torres de transferencia.
Este conjunto de transporte horizontal de cintas transportadoras y torres de transferencia, eleva el material
hasta que llega a una cinta transportadora horizontal equipada con un carro tripper que accede a la nave de
almacenamiento por la parte superior de ésta.
Los transportadores de cintas equipados con carro tripper, son cintas transportadoras horizontales colocadas a
una altura elevada y que cuentan con un carro desplazable motorizado que puede recorrer toda la longitud de la
cinta. El tripper suele contar con una boca de descarga reversible para verter el material a ambos lados. En su
lugar puede colocarse una cinta tranversal a la cinta transportadora de forma que pueda realizarse el acopio de
material desde distintas posiciones, alcanzando una capacidad de acopio superior.
La cinta cenital equipada con el carro tripper puede soportarse por su parte inferior desde el suelo, mediante
pilares, o anclarse a la estructura soporte de la nave de almacenamiento. Esta segunda opción es la más
utilizada debido a que permite liberar todo el espacio inferior a dicha cinta, pudiéndose disponer de las
divisiones internas necesarias.
Las naves de almacenamiento que presentan este sistema de carga, habitualmente, presentan grandes
dimensiones. Es habitual la existencia de pórticos de más de 70 metros de luz y más de 25 metros de altura.
Para regular la emisión de polvo al verter el granel puede instalarse una tolva telescópica de descarga.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
58
Figura 7-9 Descarga mediante cinta cenital y carro tripper
Carga del almacén con transportador de cadenas cenital
Este sistema de carga es muy parecido al comentado anteriormente. En este caso el transporte horizontal del
material es llevado a cabo mediante transportadores de cadenas que, con trayectoria ascendente, acceden a la
nave por su parte superior.
El tramo de transportador interior a la nave es horizontal y presenta las aperturas necesarias para el vertido del
material en el interior.
Se utiliza cuando el material a transportar precisa de ciertos requerimientos ambientales o de calidad.
La capacidad de acopio de este sistema de llenado de la nave de almacenamiento es inferior a la de cinta
transportadora y carro tripper.
Carga del almacén mediante apilador longitudinal alimentado desde el exterior por sistemas de cintas
El último sistema de carga de material en el almacén consiste en la utilización de un apilador longitudinal.
En este sistema el material puede transportarse desde el muelle mediante un sistema de cintas transportadoras.
Otra opción, es realizar el transporte horizontal en camión y verter el material en una tolva situada en el
exterior de la nave de almacenamiento conectada con el apilador longitudinal a través de cintas
transportadoras.
Los apiladores pueden ser fijos o móviles. Los móviles presentan la capacidad de desplazarse en la dirección
longitudinal de la nave de almacenamiento para poder distribuir el material longitudinalmente a lo largo del
almacén. Los apiladores fijos suelen colocarse en el eje transversal de la nave y tienen capacidad de rotación
de 180º.
59 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 7-10 Apilador longitudinal alimentado por cinta transportadora
7.4.1.2 Capacidad de almacenamiento
La capacidad de almacenamiento de un almacén horizontal es un parámetro a definir en el diseño de éste,
aunque no es totalmente de libre elección, sino que está influenciada por varios aspectos. Algunos de estos
aspectos pueden ser:
- Características del producto o productos a almacenar
- Variedad de productos almacenados
- Características de la instalación de carga del almacén
- Período de almacenamiento
- Características del puerto en el que se sitúa
Una de las características que puede limitar la capacidad de almacenamiento es el ángulo de reposo del
producto, ya que si este es demasiado bajo, para lograr un gran volumen de almacenamiento se requerirá una
superficie de almacenamiento muy elevado. En estos casos se suele optar por otro tipo de almacenamiento.
Otra de las características de un producto que puede afectar a la capacidad de almacenamiento deseada es la
inflamabilidad. Una cantidad muy elevada de un producto inflamable puede necesitar una inversión en
instalaciones de protección muy elevada, optándose en muchos casos por disminuir la capacidad de
almacenamiento.
Si se realiza el diseño de un almacén horizontal destinado a varios productos distintos, puede verse afectada la
capacidad de almacenamiento de algunos de ellos, se almacenen simultáneamente o no.
Otra de los factores que puede afectar a la capacidad de almacenamiento es el sistema de carga del almacén. Si
se realiza el diseño completo de la instalación de descarga, transporte horizontal, carga y almacenamiento, se
presenta un problema menor, al poder diseñar un conjunto (transporte y almacenamiento) que se complemente
de manera satisfactoria. Sin embargo, cuando se diseña una nave de almacenamiento horizontal para un
sistema de transporte ya definido, es muy posible que la capacidad de almacenamiento se vea afectada por la
instalación existente.
El período de almacenamiento del producto es otro factor que influye en la fase de diseño, a la hora de
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
60
determinar la capacidad necesaria. Si se piensa almacenar durante largos períodos de tiempo, puede ser
necesario aumentar la capacidad para albergar los lotes de producto que vayan llegando durante el período que
está almacenado el primero. Lo contrario ocurre si el tiempo de almacenamiento de cada lote es menor que el
tiempo de llegada de un nuevo lote.
Por último, a la hora de establecer la capacidad de almacenamiento necesarfdia también es importante
considerar el puerto en el que se ubicará y el muelle donde se prevé la descarga del producto.
Existen multitud de limitaciones en las dimensiones de los buques que pueden acceder a los puertos y muelles.
Algunas de éstas son la eslora, la manga y el calado. Las dimensiones de los buques que transportan el
producto indican el volumen que son capaces de transportar y, por lo tanto, puede indicar la cantidad de
producto que llegará en cada lote y será necesario almacenar.
7.4.1.3 Muros perimetrales
Los muros perimetrales de contención del material son los encargados de cercar el almacenamiento y soportar
los materiales almacenados. Normalmente, debido a las cantidades que se suelen almacenar son de hormigón
armado, aunque en almacenamientos pequeños pueden ser válidos muros de hormigón en masa, también
conocidos como muros de gravedad.
La situación de estos muros y su geometría, permitirá definir la capacidad de almacenamiento de la nave.
Los muros de contención del material más comunes son los muros ménsula. Los muros ménsula,
normalmente, están compuestos por:
- Alzado o cuerpo
- Talón
- Puntera
- Tacón
En función de las partes por las que estén compuestos se distinguen tres tipos de muros: muros con puntera,
muros con talón y muros con puntera y talón.
La cara del muro en contacto con el material se denomina trasdós y la cara opuesta intradós.
El proceso de diseño de diseño de los muros de contención perimetrales abarca las siguientes etapas:
1) Selección de las dimensiones
En esta etapa se sitúan en planta los muros y se selecciona la altura adecuada para alcanzar los
requisitos de almacenamiento.
2) Cálculo del empuje del material sobre los muros
Una vez definida la geometría del muro es necesario conocer la presión que ejercerá el material a
granel sobre él. Es lo que se conoce como empuje.
Se distinguen tres tipos de empuje, en función de las deformaciones sufridas por el muro. Si las
deformaciones son prácticamente nulas, se está en el caso de empuje al reposo. Si por el contrario el
muro se desplaza, se denomina empuje activo. En el caso de que se apliquen fuerzas al muro, de
forma que este empuje al material, se estará en el caso de empuje pasivo.
Para cualquier material granular puede calcularse el empuje ejercido sobre el muro de forma gráfica.
El método de uso más frecuente es el de Coulomb, aunque existen otros como el de Poncelet.
El método gráfico de Coulomb supone una línea de rotura del material recta, debiendo quedar en
equilibrio el peso de la cuña de material entre el muto y la línea de rotura con la reacción ejercida por
el muro y la reacción ejercida por el resto de material. La reacción ejercida por el resto de material
tendrá la dirección del ángulo de rozamiento interno de éste y la reacción del muro tendrá la dirección
del ángulo de rozamiento entre material y muro.
61 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Realizando varias iteraciones. Se obtiene la línea de rotura real y el valor y la posición de aplicación
de la resultante del empuje del material.
3) Comprobación de los muros
Una vez se determina el empuje se procede a la comprobación de la seguridad a vuelco y a
deslizamiento del muro, y a la comprobación de tensiones sobre el terreno de cimentación en
condiciones de servicio y bajo el empuje mayorado.
La comprobación de seguridad al deslizamiento consiste en verificar que el valor obtenido de la
componente horizontal del empuje del material no sea mayor que el valor de la fuerza horizontal que
produciría el deslizamiento del muro. Para ello se calcula la fuerza que resiste al deslizamiento del
muro.
La fuerza que resiste al deslizamiento está compuesta por el rozamiento entre la base del muro y el
suelo de cimentación, y el empuje pasivo frente a la puntera del muro, si existe.
La comprobación a vuelco de los muros se realiza para corroborar que la componente horizontal del
empuje del material no produce un momento en la base del muro superior a los momentos ejercidos
por las fuerzas estabilizadoras, como son la normal producida por el contacto del muro con el terreno
de cimentación, el empuje pasivo producido por la puntera y la componente vertical del empuje.
Como últimas comprobaciones se calculan las tensiones que produce el muro sobre el terreno de
cimentación debido al empuje del material y se comprueba que no se excede la presión admisible de
dicho terreno. Se calcula tanto en condiciones de servicio, como mayorando el valor del empuje con
un factor de 1,5. En los casos de distribución de tensiones trapezoidal o triangular se permite una
presión máxima un 25% superior a la admisible siempre que la tensión en el centro de gravedad no la
exceda.
4) Dimensionamiento del muro como estructura de hormigón armado
Por último, comprobada la estabilidad de los muros debe dimensionarse el armado de las distintas
partes.
Para el dimensionamiento de la armadura del alzado se realiza la comprobación de este a flexión y a
cortante, además de comprobaciones de fisuración y adherencia.
De la misma forma se dimensiona el armado de la puntera, el talón y el tacón.
7.4.1.4 Divisiones interiores
Otro de los aspectos clave a tener en cuenta a la hora de diseñar una nave de almacenamiento es la existencia o
no de divisiones interiores.
Las divisiones interiores pueden utilizarse para separar distintos materiales o distintos lotes de un mismo
material.
Las divisiones interiores se realizan con muros separadores. Pueden situarse en la dirección longitudinal y en
la dirección transversal a la nave, y pueden ser prefabricados o in situ.
La principal ventaja que presentan los separadores prefabricados frente a los fabricados in situ, es que su
colocación no es definitiva, y puede variarse su posición en cualquier momento, adaptándose a diferentes
requisitos de almacenamiento.
Estos separadores prefabricados son piezas de hormigón armado con forma de “T” invertida, y pueden
cambiarse de posición elevándolos con una grúa hasta depositarlos en la nueva posición deseada.
Estos separadores prefabricados pueden llegar a alcanzar hasta cuatro metros de altura en piezas individuales.
Para necesidades superiores de altura, pueden unirse piezas de hormigón en la parte superior.
Las uniones entre separadores se realizan de forma machihembrada. Para realizar los elementos de unión se
aprovecha el mismo armado del hormigón. También estos elementos son los utilizados para el izado mediante
grúa para su transporte.
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
62
Figura 7-11 Separadores móviles de hormigón
Figura 7-12 División interior de nave de almacenamiento mediante separadores prefbricados
7.4.1.5 Descarga del almacén horizontal
Los métodos de descarga de un almacén horizontal más habituales son:
- Pala a camiones
- Tolva subterránea a cinta transportadora
- Recuperadores lineales de cadenas o cangilones con descarga a cinta transportadora
Pala a camiones
63 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Este método de descarga del almacén es el inverso al método de carga descrito anteriormente. El material a
granel es levantado mediante palas cargadoras y vertido en camiones que la desalojan del almacén.
Una de las principales ventajas que presenta este método de descarga es que puede llevarse directamente al
punto de destino mediante transporte terrestre.
Figura 7-13 Pala cargadora de graneles
Tolva subterránea a cinta transportadora
Otro método de descarga del almacén, es la colocación de cintas transportadoras subterráneas alimentadas a
través de tolvas.
Estas tolvas tienen enrasada su cara superior a la solera de la nave de almacenamiento y su parte inferior
cercana a una cinta de almacenamiento enterrada que realiza la evacuación del material de la nave.
Figura 7-14 Tolva de descarga subterránea
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
64
En la descarga del almacén horizontal mediante el empleo de tolvas y cintas transportadoras subterráneas, es
necesario el apoyo de un empujador de hoja vertical que desplace el material hasta la apertura de las tolvas.
Figura 7-15 Salida de cinta transportadora subterránea
Recuperadores lineales de cadenas o cangilones
El último de los métodos más frecuentes de descarga del almacén es la utilización de recuperadores de cadenas
o de cangilones y su posterior vertido a cintas transportadoras.
Los recuperadores de cadenas pueden ser laterales, de semipórtico y de pórtico. Estos recuperadores suelen
estar carenados y contar con aspiración, de forma que se limite la emisión de polvo en el proceso de
recuperación de material.
Figura 7-16 Recuperador de cadenas de pórtico
65 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 7-17 Recuperador de cangilones
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema de almacenamiento
66
67
8 TERMINALES PORTUARIAS DE SÓLIDOS A
GRANEL. SUBSISTEMA ENTREGA/RECEPCIÓN
l subsistema de entrega y recepción es el encargado de realizar la conexión entre el transporte marítimo
y el transporte terrestre, como pueden ser el ferroviario o el transporte por carretera. Abarca tanto la
entrada como la salida de productos.
Ejerce de nexo de unión entre el puerto y el exterior, ya sean terminales de carga (en las que se encarga de
recibir el material) o de descarga (en las que se encarga de entregar el material).
Es necesario dotar a este subsistema de las correspondientes obras civiles que le permitan realizar su función
de forma adecuada. Algunas de estas obras civiles pueden ser:
- Vías de tránsito para transporte terrestre / vías ferroviarias
- Zona de acceso a la terminal / salida de la terminal
- Zona de control de mercancías (oficina de verificación de documentación, báscula de pesaje de
camiones, zona de toma de muestras,…)
- Zona de carga/descarga de transporte exterior
Figura 8-1 Zona de pesaje de camiones
Además de los medios necesarios para realizar una correcta operación de carga y descarga de productos a
granel en las instalaciones de la terminal, es imprescindible para dicha terminal contar con una comunicación
de calidad con el exterior, de forma que sea posible realizar el transporte multimodal de forma ágil y eficaz.
Para ello, es necesario dotar a la terminal de las vías de acceso necesarias para el transporte terrestre (ya sea
por carretera o vía ferroviaria).
La urbanización interior de la terminal es dependiente de la empresa explotadora o de la Autoridad Portuaria
E
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema Entrega/Recepción
68
en función del modelo de explotación de esta. Las vías de acceso en el exterior son competencia de los
Organismos del Estado dedicados a ello y debe contarse con la aprobación de estos a la hora de proyectar
cualquier tipo de acceso a la terminal.
La zona de acceso o salida de una terminal portuaria estará delimitada del exterior de esta, mediante los
sistemas de seguridad y control de accesos convenientes que no permitan una entrada o una salida no
controlada por el personal de la terminal.
Dentro de estos sistemas de seguridad y control de accesos se pueden encontrar, entre otros:
- Barreras para vehículos
- Postes de interfonía para comunicación con el centro de control
- Sistemas de captura y reconocimiento de matrículas
- Cámaras de vigilancia
Cuando la terminal recibe mercancía del exterior, ya sea mediante transporte marítimo o mediante transporte
terrestre, se realiza una toma de muestras para realizar analizar el producto recibido.
Cuando el producto se recibe mediante transporte terrestre, se realiza la toma de muestras como se describe a
continuación.
Si se realiza la toma de muestras mientras el producto permanece en el camión, el vagón ferroviario o la
bodega del buque, se seguirá el siguiente criterio a la hora de la toma de muestras:
- En compartimentos de hasta 15 toneladas se tomarán 5 muestras, de la forma que se muestra en la
siguiente imagen.
- En compartimentos de 15 a 30 toneladas se tomarán 8 muestras, de la forma que se muestra en la
siguiente imagen.
- En compartimentos de 30 a 50 toneladas se tomarán 11 muestras, de la forma que se muestra en la
siguiente imagen.
Figura 8-2 Toma de muestras en función de la capacidad detransporte
Las muestras se tomarán en el punto central y a 500 mm de los bordes.
La toma de muestras puede realizarse mediante métodos manuales o mediante métodos automáticos.
En las siguientes imágenes pueden verse la toma de una muestra de forma automática de un material a granel
en un camión y la forma de tomar una muestra de forma manual.
El muestreo de forma manual se realiza mediante unos equipos de accionamiento denominados muestreadores,
que son accionados por el encargado de tomar la muestra.
69 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 8-3 Muestreo automático en camión
Figura 8-4 Método de muestreo manual
Terminales portuarias de sólidos a granel. Subsistema Entrega/Recepción
70
71
9 HERRAMIENTA DE DISEÑO DE TERMINAL DE
SÓLIDOS A GRANEL
on el objetivo de poner en práctica la información teórica recogida en el presente trabajo, se ha
desarrollado una herramienta que permite dimensionar, a partir de unos datos de entrada, los distintos
subsistemas de una terminal recogidos en él: el subsistema de carga/descarga, el subsistema de
transporte interno y el subsistema de almacenamiento.
La herramienta consiste en una hoja de cálculo Excel constituida por diferentes pestañas, en la que pueden
dimensionarse, como se ha comentado anteriormente, los distintos subsistemas por orden de entrada en acción
en la operación.
La herramienta está compuesta por las siguientes pestañas:
- Pestaña 0: Instrucciones de uso / ayuda.
- Pestaña 1.1: Características principales de la operación.
- Pestaña 1.2: Determinación del ritmo de operación necesario.
- Pestaña 1.3: Dimensionamiento del subsistema de descarga.
- Pestaña 1.4: Dimensionamiento del subsistema de transporte interno.
- Pestaña 1.5: Dimensionamiento del subsistema de almacenamiento.
- Pestaña 2. Resumen de resultados.
El funcionamiento de cada una de dichas pestañas se explicará a lo largo del presente capítulo.
9.1 Consideraciones de diseño
En el diseño de la herramienta se han tenido en cuenta las siguientes hipótesis:
- Se considera que la terminal a dimensionar será una terminal de descarga de sólidos a granel, con un
solo puesto de atraque.
- Se ha diseñado la herramienta para permitir al usuario el dimensionamiento de una terminal de
graneles agroalimentarios, materiales de construcción y productos minerales. Para ello, se han
recogido en una base de datos los materiales más frecuentes de cada tipo, con las características
relevantes para el proceso.
- El equipo de descarga será una o varias grúas a las que se adaptará una cuchara bivalva. Se ha elegido
este tipo de equipo de descarga por ser el más común en las terminales de este tipo y por su
versatilidad para operar con distintos tipos de productos.
- La tolva o tolvas de recepción se dimensionan de forma geométrica. No se tienen en cuenta criterios
de funcionalidad, como pueden ser la resistencia de las paredes o la colocación de equipos que
faciliten la descarga (agitadores,..).
C
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
72
- El transporte interno se realizará mediante cintas transportadoras. La configuración de estas es un
parámetro a definir por el usuario.
- El tipo de almacenamiento considerado es un almacenamiento horizontal. Dentro de este se presentan
distintas variables en la forma de carga y descarga del almacén, así como de los muros que componen
los distintos silos de almacenamiento.
9.2 Pestaña 0. Instrucciones de uso/ayuda
En esta pestaña, dentro de las instrucciones de uso, se recogen unas consideraciones básicas que el usuario
debe conocer para utilizar la herramienta.
Dichas consideraciones son, simplemente, la necesidad de que las macros sean habilitadas para el correcto
funcionamiento y el establecimiento de un código de colores en las celdas para que el usuario distinga cuáles
son las celdas de entrada de datos, las de cálculos intermedios (valores obtenidos por la herramienta que son
útiles para obtener los resultados finales) y las de resultados finales.
El código de colores es el mostrado en la siguiente imagen:
Figura 9-1 Tipo de celdas en función de su color de relleno
Posteriormente, en la ayuda, se ofrece orientación al usuario sobre algunos parámetros de entrada o datos
establecidos por defecto que puedan resultar confusos y sobre algunos cálculos intermedios o finales, con el fin
de que el usuario pueda adaptar esos resultados a consideraciones que no estén recogidas en la herramienta.
Esta ayuda se recoge ordenada por pestañas, desde las que se puede directamente pulsando el hipervínculo que
aparece a la derecha del parámetro o cálculo en cuestión.
Figura 9-2 Ayuda en celda de entrada de datos
Figura 9-3 Ayuda en celdas de valor modificable por el usuario
73 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 9-4 Ayuda en apartado de cálculo
Una vez consultada la información necesaria en la pestaña ayuda, es posible volver a la pestaña en la que se
estaba trabajando pinchando el hipervínculo correspondiente.
A continuación se pasa a describir el funcionamiento de cada una de las pestañas de las que se compone la
herramienta.
9.3 Pestaña 1.1. Características generales de la operación
En esta pestaña, el usuario debe proporcionar a la herramienta los datos de entrada generales de la operación,
en base a los cuales se realizará en posteriores pestañas, el dimensionamiento de los distintos subsistemas.
Antes de comenzar a introducir los datos es importante recordar que, para el correcto uso de la herramienta, es
necesaria la habilitación de macros.
Los datos necesarios se dividen en dos tipos: los relativos a la operación y los relativos a los productos.
Dentro de los datos relativos a la operación, el primer dato a introducir es el puerto en el que se desea
implantar la terminal. La herramienta permite elegir los puertos andaluces (Algeciras, Almería, Cádiz, Huelva,
Málaga, Motril, Sevilla). Además, si el usuario desea implantar la terminal en otro puerto distintos a los que la
herramienta posee en su base de datos, tiene la posibilidad de seleccionar la opción Otro.
En función del puerto elegido la herramienta proporciona el siguiente dato necesario: el calado máximo. El
calado de un buque hace referencia a la distancia vertical entre un punto de la línea de flotación y el punto más
bajo de dicho buque. Este valor de calado máximo, permitirá más adelante la elección de diversos tipos de
buques a la hora de dimensionar la operación.
Si se ha seleccionado un puerto de los recogidos por defecto, la herramienta indicará el valor de calado
máximo que presenta el puerto. Si, por el contrario, en la elección del puerto se ha seleccionado la opción
Otro, el usuario deberá establecer manualmente dicho valor.
Tabla 9-1 Calados máximos de los puertos andaluces
Puerto Calado máximo (m)
Algeciras 16
Almería 12
Cádiz 13
Huelva 13
Málaga 17
Motril 14
Sevilla 7
Una vez introducido el puerto en el que se implantará la terminal, es necesario introducir el tipo de terminal
que se desea implantar. La herramienta permite considerar tres tipos de terminales: agroalimentaria, de
materiales de construcción y de minerales. Se han considerado estos tipos porque, además de ser de las más
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
74
comunes, trabajan con productos de densidades bajas, medias y altas, respectivamente. La elección del tipo de
terminal afecta a parámetros posteriores de los datos relativos a la operación, como los días efectivos de
operación, y a parámetros de los datos relativos a los productos.
A continuación, se presenta una tabla en la que se recogen los productos que la herramienta contiene en la base
de datos para cada tipo de terminal.
Tabla 9-2 Productos recogidos en la base de datos de la herramienta
Terminal agroalimentaria Terminal de materiales de
construcción Terminal de minerales
Arroz Alquitrán Antracita
Avena Arena Bauxita
Azúcar Cemento Calcopitrita
Cacao Clinker Concentrado de mineral
Café Granito Cromita
Cebada Grava Cuarzo
Maíz Ladrillos Galena
Malta Mármol Hematites
Soja Serrín Hulla
Trigo Yeso Ilmenita
Posteriormente, hay que definir el horario normal de operación de la terminal y el número de días anuales de
operación. Para el horario normal de operación la herramienta permite considerar de 1 a 4 turnos diarios, y los
días anuales de operación a introducir no pueden ser superiores, obviamente, a 365.
A continuación, se define si los productos en operación permanecerán almacenados un tiempo fijo o variable.
La herramienta permite asignar un tiempo de almacenamiento variable a cada tipo de producto. Para ello, es
necesario seleccionar la opción Variable en función del producto y definir dichos tiempos posteriormente en el
apartado 1.1.2. Datos relativos a los productos.
De igual forma que el tiempo de almacenamiento, puede considerarse el Porcentaje de transferencia
intermodal directa. Este parámetro hace referencia a la cantidad de producto de cada lote que llega a puerto,
que no se lleva a almacenamiento, sino que es cargado directamente en otro modo de transporte para su envío
fuera del puerto. La herramienta permite considerar que no existe transferencia intermodal directa (cuando el
lote completo se transporta completamente al almacén), que dicho porcentaje de transferencia es fijo (todos los
productos presentan el mismo porcentaje de trasferencia intermodal directa) o es variable según el producto
(cada lote que llegue de un producto tendrá un porcentaje de transferencia intermodal directa distinto a otros
productos). Para considerar esta última opción, al igual que con el tiempo medio de almacenamiento, es
necesario marcar la opción Variable en función del producto y definir dicha transferencia posteriormente en el
apartado 1.1.2. Datos relativos a los productos.
Pasando al apartado 1.1.2, lo primero que se necesita es establecer cuántos productos participarán en la
operación. La herramienta permite considerar de 1 a 6 productos. Al seleccionar el número de productos
deseados, se despliegan en la tabla inferior tantas filas como productos intervengan en la operación.
75 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
La elección del número de productos, junto con la elección anterior del tipo de terminal, hace que el programa
proporcione un valor a un coeficiente de distribución temporal, que unido al número de días anuales de
operación, proporciona un valor de días efectivos de operación anuales.
El coeficiente de distribución temporal se ve afectado, como se ha comentado anteriormente, por el tipo de
terminal y el número de productos.
El tipo de terminal influye en el período de tiempo anual en el que la terminal recibirá la mayor parte de la
mercancía. Existen terminales que, por la naturaleza de los productos con los que operan, no mantienen un
ritmo de operación constante a lo largo del año. Por ejemplo, las terminales agroalimentarias, por la condición
de sus productos (épocas de recogida, épocas de consumo,…) suelen estar más solicitadas durante períodos
específicos, no siguiendo una distribución de operación uniforme a lo largo del año.
En cuanto al número de productos, estos solo hacen acentuar o relajar la duración del período específico de
operación en el año.
Los valores del coeficiente de distribución temporal se han obtenido en base a la siguiente fórmula:
𝑐𝑜𝑒𝑓. 𝑑𝑖𝑠𝑡. 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙 = 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑎 𝑟𝑖𝑡𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠/𝑎ñ𝑜
Los meses de operación anuales considerados por defecto por la herramienta son los que se muestran en la
siguiente tabla:
Tabla 9-3 Meses de operación a ritmo constante en base al tipo de terminal y al número de productos
N° de productos T. Agroalimentaria T. Mat. Construcción T. Minerales
1 5 10 10
2 6 11 11
+ de 2 7 12 12
Por lo tanto los valores del coeficiente de distribución temporal considerados por defecto son los recogidos en
la siguiente tabla.
Tabla 9-4 Coeficintes de distribución temporales
N° de productos T. Agroalimentaria T. Mat. Construcción T. Minerales
1 0,42 0,83 0,83
2 0,50 0,92 0,92
+ de 2 0,58 1,00 1,00
Volviendo al apartado 1.1.2, la tabla desplegada en función del número de productos elegidos permite al
usuario la elección del producto o productos de la base de datos deseado. En caso de que el producto requerido
por el usuario no se encuentre en la base de datos de la herramienta, se deberá seleccionar la opción Otro.
La elección de un producto de la base de datos lleva acarreada instantáneamente, la muestra de los valores de
densidad, ángulo de reposo y ángulo de ascenso en cinta asociados a dicho producto. En caso de haber
seleccionado la opción Otro será necesaria la introducción de estos parámetros manualmente.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
76
Además, el usuario debe introducir la previsión de demanda anual de cada tipo de producto. Este valor se
introducirá en toneladas.
Por último, como se comentó anteriormente, puede ser necesaria la introducción de los tiempos medios de
almacenamiento y el porcentaje de transferencia directa de dichos productos, si se han seleccionado las
opciones anteriores acorde a ello.
Los valores de densidad y ángulos de reposo y ascenso en cinta recogidos en la base de datos son los
siguientes:
Tabla 9-5 Características de los productos recogidos en la base de datos
Producto Densidad (t/m3) Ángulo de reposo (°) Ángulo de ascenso en
cinta (°)
Arroz 0,70 30 8
Avena 0,55 20 11
Azúcar 0,90 37,5 10
Cacao 0,65 37,5 12
Café 0,60 37,5 12
Cebada 0,70 26 12,5
Maíz 0,70 30 12
Malta 0,50 25 10
Soja 0,75 29 11
Trigo 0,80 28 12
Alquitrán 0,80 45 21,5
Arena 1,80 40 20
Cemento 1,40 37,5 21
Clinker 1,35 35 19
Granito 1,35 25 20
Grava 1,60 32 20
Ladrillos 1,90 35 18
Mármol 1,40 37,5 20
Serrín 0,17 36 21
Yeso 1,20 40 21
Antracita 1,50 35 18
Bauxita 1,40 33 18,5
Calcopitrita 2,20 37,5 20
Concentrado de
mineral 2,00 35 21
Cromita 2,15 37,5 17
Cuarzo 1,42 35 18
77 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Producto Densidad (t/m3) Ángulo de reposo (°) Ángulo de ascenso en
cinta (°)
Galena 3,75 37,5 15
Hematites 2,20 35 19
Hulla 0,80 38 18
Ilmenita 2,40 35 19
9.4 Pestaña 1.2. Determinación del ritmo de operación necesario
Una vez definidos los datos de entrada principales, se comienzan a dar los primeros pasos de cara a conseguir
el dimensionamiento de los distintos subsistemas de la terminal.
Antes de comenzar a dimensionar, es necesario determinar el ritmo necesario o tasa nominal de operación al
que deben ser capaces de dar respuesta los distintos subsistemas. El ritmo de operación de la terminal no es
más que la cantidad de material que dicha terminal es capaz de procesar en un período de tiempo determinado.
El ritmo de operación de una terminal portuaria viene marcado por el subsistema de menor capacidad. Por eso,
si se dimensiona una terminal desde cero, es adecuado conocer este valor para no sobredimensionar o
subdimensionar subsistemas.
La pestaña 1.2 de la herramienta presenta 5 apartados con el fin de obtener el valor del ritmo de operación
necesario.
Para poder realizar dicho cálculo, la herramienta presenta por defecto unos valores de capacidad máxima para
los distintos tipos de buques, que se han considerado por ser los más habituales.
Por otra parte, la herramienta tiene en cuenta los buques que, por poseer un calado superior al valor de calado
máximo, no tienen posibilidad de atracar en el puerto seleccionado en la pestaña 1.1 (tachando las celdas
relacionadas con dichos buques).
Tabla 9-6 Tipo de buques recogidos en la herramienta y su capacidad máxima
Tipo de buque Capacidad máxima (t)
Minibulker 10.000
Handysize 35.000
Handymax 50.000
Panamax 70.000
El primero de los cinco apartados (1.2.1), hace referencia a las características principales de la operación que
intervienen en la determinación del ritmo de operación o tasa nominal de operación necesaria. Se arrastran
desde la primera pestaña las horas de operación diarias y el número de días de operación efectivos anuales y se
solicita al usuario, como dato de entrada, el valor del rendimiento de la terminal.
El rendimiento de una terminal portuaria de sólidos a granel se suele estimar entre el 60% y el 70%. Dicho
valor de rendimiento contempla parámetros como los cambios de turno, el rendimiento de los equipos, la
disponibilidad de dichos equipos, la habilidad del operario en operaciones no automatizadas,…
El segundo de los cinco apartados (1.2.2) recoge la previsión de demanda introducida en la primera pestaña. Se
convierten las cantidades anuales introducidas por el usuario a unidades de volumen (m3). Este cambio es
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
78
necesario a la hora de obtener el ritmo de operación. Hablar de toneladas en una operación con productos de
distinta densidad no es de mucha utilidad. Se presenta además, en este mismo apartado, la demanda de
volumen total a la que debe dar respuesta la terminal.
Una vez determinados los buques con posibilidad de operación y sus capacidades máximas, y recopilados las
características de la operación y el volumen total a manipular, se pasa a la obtención del ritmo de operación o
tasa de operación nominal.
El ritmo de operación necesario se calcula en los apartados 1.2.3. Ritmo de operación necesario para cubrir la
previsión de demanda y 1.2.4. Ritmo de operación necesario para cubrir requisitos de tiempos máximos de
descarga. Estos dos apartados son independientes entre sí, proporcionando los valores necesarios para cubrir
cada uno de los requerimientos introducidos por el usuario.
El apartado 1.2.3 obtiene el ritmo de operación necesario para que la terminal sea capaz de dar respuesta a los
datos de entrada introducidos por el usuario en la pestaña 1.1.
Para obtener la tasa de operación necesaria para cubrir las previsiones de demanda, la herramienta utiliza los
siguientes parámetros:
- Características de la operación (horario de operación y días efectivos de operación)
- Rendimiento de la terminal
- Número de buques de cada tipo previstos
- Volumen medio buques
- Tiempo de ciclo del buque
Para comenzar a obtener dichos parámetros, se solicita al usuario que introduzca la distribución de la demanda
establecida en la pestaña 1.1. Es necesario distribuir el total de la demanda en los distintos tipos de buques que
tienen posibilidad de atraque en el puerto elegido. El usuario debe introducir el porcentaje del volumen total en
operación que vendrá en cada tipo de buque (Ej: 40% del volumen total en Minibulkers, 20% del volumen
total en Handymax,…)
Una vez realizada esta distribución, automáticamente, la herramienta proporciona el número de buques de
cada tipo que entrarán en la operación. El cálculo de buques se realiza en base a un volumen medio por tipo de
buque calculado simultáneamente.
Este volumen medio se calcula como la media ponderada de los distintos volúmenes que contendría cada tipo
de buque en función del producto transportado. Para clarificar esta explicación, se presentan a continuación los
cálculos que realiza la herramienta.
Primeramente, calcula el volumen de producto que transportaría un buque a su capacidad máxima de carga
con la siguiente expresión:
𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑃𝑛 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑎𝑥. 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 [𝑡]
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑛 [𝑡𝑚3⁄ ]
siendo
- VbuquePn = volumen que ocuparía un tipo de buque cargado a su capacidad máxima
- Capacidad máx. buque = 10.000 t (Minibulker); 35.000 t (Handysize); 50.000 t
(Handymax); 70.000 t (Panamax)
- Densidad producto n = densidad de los distintos productos en operación
Es necesario destacar que se ha fijado una densidad representativa para la capacidad de los buques. La
79 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
capacidad indicada anteriormente en toneladas se ha fijado para una densidad de 0,8 t/m3.
Por lo tanto, se fija el volumen máximo que puede transportar cada tipo de buque en ese valor. El volumen que
transportará un buque cargado con un producto de densidad inferior a 0,8 t/m3, se fijará en el máximo
establecido en la siguiente tabla.
Tabla 9-7 Volumen máximo transportado por cada tipo de buque
Tipo de buque Volumen máximo (m3)
Minibulker 12.500
Handysize 43.750
Handymax 62.500
Panamax 87.500
Una vez se han calculado los volúmenes de buque para cada producto en operación se obtiene el volumen
medio ponderado de cada tipo de buque de la siguiente forma.
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 =𝑉1
𝑉𝑡𝑥 𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑃1 +
𝑉2
𝑉𝑡𝑥 𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑃2 + ⋯+
𝑉𝑛
𝑉𝑡𝑥 𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑃𝑛
Por último, es necesario considerar el tiempo de ciclo de cada tipo de buque. Se entiende por tiempo de ciclo
de buque el tiempo que pasa entre el atraque de un buque y el atraque del siguiente.
Los períodos que se consideran dentro del tiempo de ciclo de un buque son:
- Período de preparación del buque para operación
- Período de operación
- Período de transición hasta el siguiente atraque
El período de preparación del buque para las maniobras de operación se ha establecido en función del buque,
recogiéndose los valores considerados en la tabla que se muestra a continuación.
Tabla 9-8 Tiempo de preparación para cada tipo de buque
Tipo de buque Tiempo de preparación para la
operación (días)
Minibulker 0,2
Handysize 0,3
Handymax 0,4
Panamax 0,5
El período de operación es el tiempo que se tarda en realizar la maniobra de descarga completa. Es
dependiente del ritmo de operación de la terminal, del rendimiento de esta y del horario de operación. El
período de operación de un buque se calcula de la siguiente forma:
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
80
𝑡 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒
𝑇𝑁𝑂 𝑥 𝐻𝐷 𝑥 𝜂
siendo:
- Vbuque = el volumen total de producto que transporta el buque
- TNO = la tasa nominal de operación o ritmo de operación
- HD = horario de operación de la terminal
- η = rendimiento de la terminal
De esta expresión es de la que se podrá obtener posteriormente la tasa de operación nominal, una vez que se
determine el tiempo de operación necesario para cada tipo de buque.
El período de transición entre el fin de la operación de un buque y el atraque del siguiente se ha considerado
como la mitad del tiempo del período de operación.
Por lo tanto, el tiempo de ciclo de un buque se obtiene de la siguiente forma:
𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒 = 1,5 𝑥 (𝑡𝑝𝑟𝑒𝑝 +𝑉𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒
𝑇𝑁𝑂𝑥𝐻𝐷𝑥𝜂)
Una vez explicados los parámetros necesarios para el cálculo, se muestra el proceso de obtención de la tasa
nominal de operación.
Primero se relaciona la distribución de demanda con los días efectivos de operación de la terminal. Será
necesario descargar el número de buques obtenido anteriormente en este período de tiempo.
𝐷𝑂𝐸𝑓 = 𝑛° 𝑀𝐵 𝑥 𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑀𝐵 + 𝑛° 𝐻𝑆 𝑥 𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐻𝑆 + 𝑛° 𝐻𝑀 𝑥 𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝐻𝑀 + 𝑛° 𝑃𝑀 𝑥 𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑃𝑀
siendo:
- DOEf = días efectivos de operación anuales
- N° MB = número de Minibulkers previstos
- N° HS = número de Handysize previstos
- N° HM = número de Handymax previstos
- N° PM = número de Panamax previstos
- t ciclo MB = tiempo de ciclo de buques Minibulkers
- t ciclo HS = tiempo de ciclo de buques Handysize
- t ciclo HM = tiempo de ciclo de buques Handymax
- t ciclo PM = tiempo de ciclo de buques Panamax
Sustituyendo los tiempos de ciclo de los distintos buques por la expresión obtenida anteriormente, puede
despejarse la tasa nominal de operación de la siguiente forma:
81 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
𝑇𝑁𝑂 =
1,5𝐻𝐷 𝑥 𝜂
(𝑛° 𝑀𝐵 𝑥 𝑉𝑀𝐵 + 𝑛° 𝐻𝑆 𝑥 𝑉𝐻𝑆 + 𝑛° 𝐻𝑀 𝑥 𝑉𝐻𝑀 + 𝑛° 𝑃𝑀 𝑥 𝑉𝑃𝑀)
𝐷𝑂𝐸𝑓 − 𝐴
con:
𝐴 = (1,5 𝑥 𝑛°𝑀𝐵 𝑥 𝑡𝑝𝑟𝑒𝑝𝑀𝐵) + (1,5 𝑥 𝑛° 𝐻𝑆 𝑥 𝑡𝑝𝑟𝑒𝑝 𝐻𝑆) + (1,5 𝑥 𝑛°𝐻𝑀 𝑥 𝑡𝑝𝑟𝑒𝑝𝐻𝑀) + (1,5 𝑥 𝑛°𝑃𝑀 𝑥 𝑡𝑝𝑟𝑒𝑝𝐻𝑆)
siendo:
- VMB = volumen medio Minibulkers
- VHS = volumen medio Handysize
- VHM = volumen medio Handymax
- VPM = volumen medio Panamax
El apartado 1.2.4, obtiene la tasa nominal de operación necesaria en base a otros requerimientos distintos al
apartado anterior. En este caso, el requisito principal es establecer un tiempo de operación máximo para cada
tipo de buque.
Este caso es más simple que el del apartado anterior y se obtiene la tasa nominal de operación de la siguiente
forma:
𝑇𝑁𝑂 =𝑉 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒
𝐻𝐷 𝑥 𝑡𝑜𝑝 𝑥 𝜂
siendo:
- VMbuque = volumen medio del buque a descargar
- HD = horas de operación diarias
- top = tiempo máximo de descarga deseado
- η = rendimiento de la terminal
Para obtener este valor de la tasa nominal de operación requerida se solicita al usuario que introduzca el
tiempo de operación máximo deseado para cada tipo de buque. Además, se da la posibilidad de introducir el
horario de operación diario nuevamente, ya que es una práctica habitual dentro de las terminales portuarias
variar el horario de operación en función de la operación a realizar.
Por último, el apartado 1.2.5 muestra el valor de la tasa nominal de operación requerida por la terminal,
tomando el valor más desfavorable de los obtenidos en los apartados 1.2.3 y 1.2.4.
9.5 Pestaña 1.3. Dimensionamiento del subsistema de descarga
Una vez que se ha determinado la tasa nominal de operación necesaria, se comienza con el dimensionamiento
de los subsistemas.
En esta pestaña se determinará el equipo o los equipos de descarga óptimos para satisfacer el ritmo de
operación determinado.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
82
La pestaña 1.3 se divide en cuatro apartados. A continuación, se detallará la función de cada uno de ellos.
El primero de estos apartados recoge las características de la operación que son necesarias para realizar el
dimensionamiento del equipo de descarga. La mayoría son datos de entrada que debe introducir el usuario.
El primer dato a introducir es la tasa nominal de operación requerida. No se arrastra el valor obtenido
anteriormente para que el usuario decida si quiere usar el valor obtenido, redondearlo o aplicarle un margen de
seguridad.
El resto de datos son propios de la maniobra de descarga. El usuario debe elegir el tipo de grúa (fija o móvil) y
los movimientos que tendrá que realizar durante la maniobra de descarga. Se solicita la profundidad media de
la bodega (distancia vertical entre el plano de giro de la cuchara y el punto medio de la bodega del buque), el
radio de giro (distancia entre la bodega y la grúa) y el ángulo de rotación máximo (ángulo entre la bodega y la
tolva de recepción). Estos parámetros se presentan en la siguiente imagen, siendo D la profundidad media de la
bodega, R el radio de giro y θ el ángulo de rotación.
Figura 9-5 Parámetros necesarios en la determinación del ciclo de la grúa
El segundo apartado permite al usuario elegir el modelo de grúa a utilizar. La herramienta cuenta en su base de
datos con distintos modelos de grúas fijas y móviles de la marca “Liebherr”. Al elegir uno de estos modelos, la
herramienta muestra los siguientes parámetros, obtenidos del catálogo:
- Capacidad máxima de la grúa (t)
- Radio máximo (m)
- Velocidad de elevación/descenso máxima (m/min)
- Velocidad de giro máxima (rpm)
Con estos valores y los introducidos por el usuario en el primer apartado la herramienta obtiene el tiempo de
ciclo de la grúa, sin considerar el tiempo de apertura y cierre de la cuchara. Para calcular el tiempo de ciclo de
la grúa se define el ciclo como el período desde que la grúa acaba de descargar en la tolva de recepción, se
eleva hasta el plano de giro, gira hasta la bodega, desciende hasta la profundidad media de la bodega, se vuelve
a elevar hasta el plano de giro de la cuchara y vuelve a descender hasta la tolva de recepción.
Tabla 9-9 Modelos de grúas fijas recogidas por la herramienta y sus características
Modelo Capacidad
máxima (t)
Radio máximo
(m)
Velocidad
subida/bajada
(m/min)
Velocidad de
giro máxima
(rpm)
FCC 230 45 29 44 0,7
83 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Modelo Capacidad
máxima (t)
Radio máximo
(m)
Velocidad
subida/bajada
(m/min)
Velocidad de
giro máxima
(rpm)
FCC 230R 45 32 44 0,7
FCC 280 45 36 44 0,8
FCC 280R 120 37 44 0,62
FCC 300 30 30 90 1,2
FCC 320R 200 24 44 0,56
FCC 360R 45 36 90 1,6
Tabla 9-10 Modelos de grúas fijas recogidas por la herramienta y sus características
Modelo Capacidad
máxima (t)
Radio máximo
(m)
Velocidad
subida/bajada
(m/min)
Velocidad de
giro máxima
(rpm)
LHM 120 30 30 67 1,6
LHM 180 42 35 83 1,6
LHM 280 52 40 75 1,6
LHM 420 90 48 85 1,6
LHM 550 90 54 85 1,6
LHM 600 90 58 100 1,6
LHM 800 90 64 95 1,6
Además, tanto si se elige una grúa móvil como una fija, el usuario cuenta con la posibilidad de seleccionar la
opción Otro, la cual le permitirá introducir manualmente los parámetros de capacidad y velocidades máximas.
La herramienta calculará el tiempo de ciclo de la grúa con los datos introducidos por el usuario.
Una vez elegida la grúa por el usuario se pasa al apartado 1.3.3, el cual analizará la validez para la correcta
operación de la combinación de dicho modelo de grúa con diferentes modelos de cuchara.
La herramienta posee en su base de datos diversos modelos de cucharas de la marca “Blug”, de los que se
recogen sus características principales, como pueden ser su capacidad, sus dimensiones y el tiempo de apertura
y cierre. Además, al igual que con las grúas, se permite al usuario que introduzca modelos de cuchara diferente
a los recogidos en la base de datos. Para ello solo debe seleccionar un nombre para el modelo y seleccionar las
características que se indican.
A continuación, se presentan los modelos de cucharas contenidos en la base de datos de la herramienta con sus
características principales.
Tabla 9-11 Cucharas para densidades menores a 0,8 t/m3
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-3250-0.8 3,25 1800 6 12
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
84
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-4250-0.8 4,25 2500 7 13
CM4-5500-0.8 5,5 3100 7 14
CM4-7500-0.8 7,5 3500 7 15
CM4-9000-0.8 9 5200 8 15
CM4-12000-0.8 12 6400 8 16
CM4-14000-0.8 14 8600 10 18
CM4-18500-0.8 18,5 9500 11 19
CM4-20000-0.8 20 10600 12 20
CM4G-25000-0.8 25 12200 12 21
CM4G-26000-0.8 26 9900 13 22
CM4G-28500-0.8 28,5 11300 14 23
CM4G-30000-0.8 30 12200 14 23
CM4G-35000-0.8 35 13400 15 24
CM4G-40000-0.8 40 14900 16 26
CM4G-45000-0.8 45 15800 18 26
Tabla 9-12 Cucharas para densidades menores a 1,1 t/m3
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-2500-1.1 2,5 1900 6 12
CM4-3500-1.1 3,5 2600 7 13
CM4-4500-1.1 4,5 3200 7 14
CM4-5500-1.1 5,5 3600 7 15
CM4-7000-1.1 7 4800 8 15
CM4-9000-1.1 9 6000 8 16
CM4-11000-1.1 11 7000 10 18
CM4-14500-1.1 14,5 8600 11 19
CM4-18000-1.1 18 10100 12 20
CM4-23000-1.1 23 12900 12 21
85 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4G-23500-1.1 23,5 9150 13 22
CM4G-26000-1.1 26 10900 14 23
CM4G-28000-1.1 28 12200 14 23
CM4G-30000-1.1 30 13200 15 24
CM4G-35000-1.1 35 15800 16 26
CM4G-40000-1.1 40 17600 18 26
Tabla 9-13 Cuchara para densidades menores a 1,8 t/m3
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-1600-1.8 1,6 1900 5 10
CM4-2000-1.8 2 2200 7 14
CM4-2500-1.8 2,5 2900 7 14
CM4-3000-1.8 3 3200 8 15
CM4-4000-1.8 4 4700 8 15
CM4-5000-1.8 5 5200 8 15
CM4-6000-1.8 6 6500 9 16
CM4-8000-1.8 8 8200 9 16
CM4-10000-1.8 10 9800 10 18
CM4-12000-1.8 12 12500 11 19
Tabla 9-14 Cucharas para densidades menores a 2,8 t/m3
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-1000-2,8 1 1600 5 10
CM4-1250-2.8 1,25 1900 5 10
CM4-1500-2.8 1,5 2600 5 10
CM4-2000-2.8 2 3200 7 14
CM4-2500-2.8 2,5 4200 7 14
CM4-3000-2.8 3 5300 8 15
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
86
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-4000-2.8 4 6500 8 16
CM4-5000-2.8 5 8200 8 16
CM4-6000-2.8 6 10200 9 17
CM4-8000-2.8 8 12600 9 18
Tabla 9-15 Cucharas para densidades menores a 3,2 t/m3
Modelo Capacidad
(m3)
Peso de la
cuchara (kg)
Tiempo de
apertura (s)
Tiempo de cierre
(s)
CM4-1000-3,2 1 1700 5 10
CM4-1250-3,2 1,25 2000 5 10
CM4-1500-3,2 1,5 2700 5 10
CM4-2000-3,2 2 3300 7 14
CM4-2500-3,2 2,5 4300 7 14
CM4-3000-3,2 3 5300 8 15
CM4-4000-3,2 4 6700 8 16
CM4-5000-3,2 5 8000 8 16
CM4-6000-3,2 6 11200 9 17
CM4-8000-3,2 8 13200 9 18
Con las características de las cucharas recogidas, la herramienta calcula los siguientes parámetros:
- Peso bruto de la cuchara
- Número de ciclos/hora necesarios para cumplir los requisitos de operación
- Tiempo de ciclo necesario
- Tiempo de ciclo real
- Aprovechamiento de la capacidad de carga de la grúa
- Aprovechamiento del rendimiento del equipo de descarga
El peso bruto de la cuchara incluye el peso de la cuchara más el peso del contenido de ella. La herramienta lo
calcula de la siguiente forma:
𝑃𝐵𝐶 = 𝑃 + 𝑄𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎 ∗ 𝜌𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜
87 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
siendo:
- P = peso neto de la cuchara
- Qcuchara = capacidad máxima de la cuchara
- ρproducto = densidad del producto contenido en la cuchara
El número de ciclos/hora necesario se obtiene dividiendo la tasa nominal de operación (volumen a descargar
por hora) entre el volumen que se descarga en cada ciclo (capacidad de la cuchara).
𝑛°𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
ℎ=
𝑇𝑁𝑂
𝑄𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎
Obtenido el número de ciclos/hora necesario, es sencillo obtener el tiempo de ciclo necesario para cubrir la
operación:
𝑡𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜′ = 60
𝑛° 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠/ℎ
El tiempo de ciclo real se calcula añadiéndole el tiempo de apertura y cierre de la cuchara, al tiempo de ciclo
de la grúa determinado anteriormente:
𝑡𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 = 2 ∗ (𝐷 ∗ 𝑣) + 2 ∗ (𝜃 ∗ 𝜔) + 2 ∗ (𝐷
2∗ 𝑣) + 𝑇𝐴 + 𝑇𝐶
siendo:
- D = profundidad media de la bodega
- v = velocidad de ascenso/descenso de la grúa
- θ = ángulo de rotación necesario
- ω = velocidad de giro de la grúa
- TA = tiempo de apertura de la cuchara
- TC = tiempo de cierre de la cuchara
Se ha considerado una distancia entre el plano de rotación de la grúa y el de descarga en tolva igual a D/2.
Una vez obtenidos estos parámetros se pasa a analizar la validez del equipo de descarga mediante la
determinación de los aprovechamientos de carga máxima y de rendimiento. Dichos aprovechamientos se
obtienen de la siguiente forma:
𝐴𝑝𝑟𝑜𝑣. 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚á𝑥. [%] = 𝑃𝐵𝐶
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑔𝑟ú𝑎 ∗ 100
𝐴𝑝𝑟𝑜𝑣. 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 [%] = 𝑡 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜
𝑡𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜′ ∗ 100
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
88
El último apartado de esta pestaña proporcionará al usuario de forma automática la opción óptima en cuanto a
los equipos de descarga analizados. Para indicar la opción óptima la herramienta sigue dos criterios que deben
combinarse entre sí:
- Que el número de equipos sea el menor posible
- Que tanto el aprovechamiento de carga máxima como el aprovechamiento de rendimiento del equipo
no superen el 80%.
Se ha establecido el criterio de que no superen el 80% del rendimiento para garantizar un funcionamiento
prolongado en el tiempo del equipo de descarga.
9.6 Pestaña 1.4. Dimensionamiento del subsistema de transporte interno
En la pestaña 1.4 se dimensiona el subsistema que ejerce de nexo de unión entre la descarga y el
almacenamiento.
Como se indicó cuando se describieron las consideraciones generales que se habían tomado a la hora de
diseñar la herramienta, el subsistema de transporte estará compuesto por la tolva o tolvas de recepción y por
transportadores de cintas.
La pestaña se divide en 3 apartados, de los cuales el primero está dedicado a la tolva/s de recepción y el
segundo y el tercero al sistema de transporte, en este caso cintas transportadoras.
El apartado dedicado a la tolva presenta, de forma somera, el número de tolvas necesarias y las características
geométricas principales que estas deben poseer. El motivo de no centrarse en más aspectos de las tolvas, es
que son elementos de la operación que requieren mucha dedicación y un estudio pormenorizado de todos sus
aspectos, tanto resistencia como de funcionalidad.
La herramienta ofrece los siguientes parámetros:
- Número de tolvas necesarias
- Dimensiones mínimas de la boca de entrada
- Ángulo mínimo de las paredes de descarga con respecto a la horizontal
- Capacidad necesaria por tolva
El número de tolvas necesarias será igual al número de equipos de descarga existentes. Siempre debe haber
mínimo una tolva por equipo de descarga.
Las dimensiones mínimas de la boca de entrada se establecen a partir de las dimensiones de la cuchara abierta.
Estos datos de dimensiones se encuentran recogidos en la base de datos del programa o deben ser introducidos
por el usuario en el caso de que elija su propia cuchara. La herramienta, conocidas dichas dimensiones añade
un margen de un metro a cada uno de los cuatro lados del polígono de cuatro lados formado por la cuchara en
su máxima apertura.
Por lo tanto, las dimensiones de la boca de entrada serán:
𝐷1 = 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎 + 2
𝐷2 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎 + 2
89 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Tabla 9-16 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 0,8 t/m3
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-3250-0.8 2,64 2,05
CM4-4250-0.8 2,64 2,68
CM4-5500-0.8 3,56 2,26
CM4-7500-0.8 3,56 3,05
CM4-9000-0.8 3,77 2,78
CM4-12000-0.8 3,77 3,52
CM4-14000-0.8 5,18 3,1
CM4-18500-0.8 5,275 3,92
CM4-20000-0.8 5,275 4,25
CM4G-25000-0.8 5,48 3,96
CM4G-26000-0.8 5,32 4,2
CM4G-28500-0.8 5,47 4,2
CM4G-30000-0.8 5,6 4,4
CM4G-35000-0.8 5,8 4,45
CM4G-40000-0.8 5,85 4,6
CM4G-45000-0.8 6 4,8
Tabla 9-17 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 1,1 t/m3
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-2500-1.1 2,3 1,95
CM4-3500-1.1 2,64 1,96
CM4-4500-1.1 3,56 2,035
CM4-5500-1.1 3,755 2,135
CM4-7000-1.1 3,77 2,155
CM4-9000-1.1 3,965 2,455
CM4-11000-1.1 4,16 2,705
CM4-14500-1.1 5,095 3,055
CM4-18000-1.1 5,275 3,505
CM4-23000-1.1 5,48 3,65
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
90
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4G-23500-1.1 5,12 3,8
CM4G-26000-1.1 5,32 4
CM4G-28000-1.1 5,47 4,2
CM4G-30000-1.1 5,6 4,4
CM4G-35000-1.1 5,8 4,45
CM4G-40000-1.1 5,85 4,6
Tabla 9-18 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 1,8 t/m3
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-1600-1.8 2,13 1,66
CM4-2000-1.8 2,32 1,76
CM4-2500-1.8 2,51 1,885
CM4-3000-1.8 2,7 1,935
CM4-4000-1.8 3,2 2,005
CM4-5000-1.8 3,4 2,105
CM4-6000-1.8 3,59 2,255
CM4-8000-1.8 4,03 2,355
CM4-10000-1.8 4,225 2,805
CM4-12000-1.8 4,52 2,89
Tabla 9-19 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 2,8 t/m3
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-1000-2,8 1,84 1,45
CM4-1250-2.8 1,935 1,61
CM4-1500-2.8 2,03 1,735
CM4-2000-2.8 2,03 1,735
CM4-2500-2.8 2,3 2,145
CM4-3000-2.8 2,49 2,245
CM4-4000-2.8 2,875 2,345
91 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-5000-2.8 3,22 2,405
CM4-6000-2.8 3,41 2,555
CM4-8000-2.8 3,7 2,89
Tabla 9-20 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 3,2 t/m3
Modelo Largo máx.(m) Ancho máx. (m)
CM4-1000-3,2 1,84 1,45
CM4-1250-3,2 1,935 1,61
CM4-1500-3,2 2,03 1,735
CM4-2000-3,2 2,03 1,735
CM4-2500-3,2 2,3 2,145
CM4-3000-3,2 2,49 2,245
CM4-4000-3,2 2,875 2,345
CM4-5000-3,2 3,22 2,405
CM4-6000-3,2 3,41 2,555
CM4-8000-3,2 3,7 2,89
En cuanto a la inclinación de las paredes de descarga con respecto a la horizontal se ha establecido como
criterio el que este sea 15° superior al ángulo de reposo mayor en operación.
Por último la capacidad mínima necesaria de la tolva se calculará de forma que pueda realizarse el paso de una
descarga discontinua (grúa-cuchara) a un transporte continuo (cinta transportadora). Para cumplir este requisito
es necesario que la salida de material de la tolva no se interrumpa en ningún momento.
Para calcular la capacidad de la tolva, se ha considerado la diferencia entre la carga de la grúa-cuchara por
hora, con la grúa funcionando al ritmo de operación necesario para cumplir la demanda de una jornada de
operación, y la descarga de la tolva por hora (ritmo de operación determinado). Como se ha dimensionado el
conjunto grúa-cuchara para obtener la tasa de operación deseada, esta diferencia siempre resultará positiva, es
decir, al final de cada hora siempre quedará un exceso de material en la tolva.
La capacidad de la tolva se calcula para que esta pueda almacenar la última cucharada de la jornada de
operación (o de 8 horas como máximo, si la jornada fuera más larga) más el exceso de material acumulado
durante ese jornada. Se establece un máximo de 8 horas, porque se considera el caso más extremo de la
duración de trabajo continuado del operario del equipo de descarga. Normalmente será menor, aprovechando
el cambio de turno para descargar gran parte del exceso acumulado. Por lo tanto, la capacidad necesaria de
cada tolva será:
𝑄𝑡𝑜𝑙𝑣𝑎 = ((𝑇𝑂𝐸𝐷 − 𝑇𝑂𝑇) ∗ min(𝐻𝐷; 8)) + 𝑄𝑐𝑢𝑐ℎ𝑎𝑟𝑎
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
92
siendo:
- TOED = tasa de operación del equipo de descarga
- TOT = tasa de operación de la tolva
- HD = horario de operación normal
- Qcuchara = capacidad de la cuchara del equipo de descarga
Una vez obtenidos los principales parámetros de las tolvas de recepción se pasa a dimensionar el sistema de
transporte.
Tanto el apartado 1.4.2 como el 1.4.3 están enfocados a dimensionar la cinta transportadora necesaria. La
principal diferencia entre los dos es que el 1.4.2 dimensiona un solo tramo al detalle, y el 1.4.3 presenta a
modo de resumen las características principales que deben tener los distintos tramos del sistema de transporte
interno.
En el dimensionamiento al detalle de un tramo de cinta, se le solicitan al usuario los siguientes parámetros de
entrada:
- Longitud del tramo
- Inclinación del tramo
- Velocidad de la cinta deseada
- Tipo de banda
- Ángulo de abrazado entre tambor de accionamiento y cinta
- Rendimiento del motor de accionamiento
Los cálculos que realiza la herramienta son los descritos en la norma UNE-EN 58204-92.
Primero, conocida la capacidad de la cinta y con la inclinación del tramo y velocidad introducida por el usuario
se calcula el área de sección neta necesaria. Esta área se obtiene mediante la siguiente expresión:
𝐴 [𝑚2] = 𝑄 [𝑚3 ℎ⁄ ]
𝑘 𝑥 𝑣 [𝑚 𝑠2]⁄
donde:
- Q = capacidad de la cinta transportadora
- v = velocidad de la cinta transportadora
- k = factor de inclinación
El factor de inclinación se calcula de la siguiente forma:
𝑘 = 1 − (1,64 𝑥 ( 𝜆 𝑥 𝜋
180 )2
)
siendo:
- λ = inclinación del tramo de cinta [°]
Una vez conocida el área de la sección transversal neta necesaria, se solicita al usuario la elección del tipo de
banda de cara a obtener el ancho de banda necesario.
93 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
El dimensionamiento del ancho de banda se hará con el ángulo de sobrecarga mínimo de todos los productos
en operación, que es el caso más desfavorable. El ángulo de sobrecarga se establece, como recomienda la
UNE-EN 58204-92 en tres cuartas partes del valor del ángulo de reposo.
Los tipos de cinta entre los que puede elegir el usuario son plana, en V o Artesa. Estas cintas contienen uno,
dos y tres rodillos por estación, respectivamente.
Una vez seleccionado el tipo de banda, la herramienta muestra el valor de ancho de banda exacto necesario y
el valor de ancho de banda normalizado inmediatamente superior. Con este valor normalizado es con el que se
realizarán el resto de cálculos.
Los valores de anchos de banda normalizados se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 9-21 Anchos de bandas transportadoras normalizados
Anchos de banda normalizados (mm)
400
500
650
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
A partir de la obtención del ancho de banda se determina la longitud de rodillos necesarios y, por lo tanto, sus
pesos.
Tabla 9-22 Longitud de rodillos necesaria en función del tipo y ancho de banda
Anchos de banda
normalizados (mm)
Longitud de los
rodillos en banda
plana (mm)
Longitud de los
rodillos en banda en V
(mm)
Longitud de los
rodillos en banda
Artesa (mm)
400 500 250 160
500 600 315 200
650 750 380 250
800 950 465 315
1000 1150 600 380
1200 1400 800 465
1400 1600 1000 670
1600 1800 1100 800
1800 2000 1200 850
2000 2200 1400 950
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
94
Tabla 9-23 Peso de los rodillos en función a su longitud y diámetro
Longitud rodillos
(mm)
Peso rodillos diámetro
108 mm (kg)
Peso rodillos diámetro
133 mm (kg)
Peso rodillos diámetro
159 mm (kg)
160 2,1 3,5 4,9
200 3,28 4,1 5,74
250 3,84 4,8 6,72
315 5,12 6,4 8,96
380 5,12 6,4 8,96
465 6 7,5 10,5
500 6,72 8,4 11,76
600 7,44 9,3 13,02
670 8,08 10,1 14,14
750 8,96 11,2 15,68
800 9,6 12 16,8
950 11,04 13,8 19,32
1000 11,76 14,7 20,58
1100 12,64 15,8 22,12
1150 13,12 16,4 22,96
1200 13,68 17,1 23,94
1400 15,6 19,5 27,3
1600 17,68 22,1 30,94
1800 19,76 24,7 34,58
2000 21,76 27,2 38,08
2200 23,84 29,8 41,72
La separación de las estaciones de rodillos, tanto los de transporte como los de retorno, se obtiene a partir de la
densidad del material a transportar. Cuando se tienen operaciones con productos de varias densidades, la
herramienta toma el producto de mayor densidad para establecer este parámetro.
Una vez determinados los parámetros geométricos, se pasa a obtener los parámetros técnicos de la cinta:
tambor de accionamiento y equipo motriz. Para ello es necesario calcular la fuerza de accionamiento necesaria
para poner en funcionamiento el tramo de cinta introducido por el usuario.
La fuerza de accionamiento necesaria para poner en funcionamiento un tramo de cinta es, según UNE-EN
58204-92:
𝐹𝑢 = 𝐹𝐻 + 𝐹𝑁 + 𝐹𝑆1 + 𝐹𝑆2 + 𝐹𝑆𝑇
siendo:
- FH = resistencias principales
- FN = resistencias secundarias
95 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- FS1 = resistencias especiales principales
- FS2 = resistencias especiales secundarias
- FST = resistencias debidas a la inclinación
Las resistencias principales son las debidas al giro de los rodillos, tanto de transporte como de retorno, y al
avance de la banda. Se puede obtener como:
𝐹𝐻 = 𝑓 𝑥 𝐿 𝑥 𝑔 𝑥 [𝑞𝑅𝑂 + 𝑞𝑅𝑈 + (2𝑞𝐵 + 𝑞𝐺) 𝑥 𝑐𝑜𝑠𝛿]
siendo:
- f = coeficiente ficticio de rozamiento (la herramienta lo considera 0,02, aunque puede ser modificado
por el usuario)
- L = longitud del tramo
- g = aceleración de la gravedad
- qRO = masa de los rodillos de transporte por metro lineal
- qRU = masa de los rodillos de retorno por metro lineal
- qB = masa de la banda por metro lineal
- qG = masa del material por metro lineal
Las resistencias secundarias son las debidas a la inercia y fricción debido a la aceleración en la zona de carga,
las debidas al rozamiento sobre las paredes de las canaletas de alimentación y las debidas al enrollamiento de
la banda sobre los tambores.
Como puede verse, estas resistencias están relacionadas con la carga del material en la cinta, por lo tanto,
contra mayor sea la longitud de la cinta menos influencia tendrán en el total de la resistencia y viceversa. Por
esto, para tramos largos (mayores de 80 m), en los que las resistencias secundarias no tendrán una gran
influencia, se suele multiplicar las resistencias principales por un coeficiente C.
Los tramos de cinta en terminales portuarias no suelen ser menores de esos 80 m, por lo tanto, se ha diseñado
la herramienta de forma que la resistencias secundarias se incluyen en la total aplicando un coeficiente de
mayoración C a las resistencias principales. Para valores menores de 80 m, se ha incluido también un valor de
C, aunque en estos casos conviene calcular las resistencias secundarias de forma detallada.
Los valores del coeficiente de mayoración C de las resistencias principales son los siguientes:
Tabla 9-24 Valores del coeficiente C
Longitud del tramo
(m) Coeficiente C Longitud del tramo
(m) Coeficiente C
10 3,00 500 1,20
50 2,00 600 1,17
80 1,92 700 1,14
100 1,78 800 1,12
150 1,58 900 1,10
200 1,45 1000 1,09
300 1,31 1500 1,06
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
96
Longitud del tramo
(m) Coeficiente C Longitud del tramo
(m) Coeficiente C
400 1,25 2000 1,02
Las resistencias especiales, tanto principales como secundarias, pueden deberse a distintos factores como
pueden ser:
- Resistencia de convergencia debida a la posición oblicua o inclinada de los rodillos
- Resistencia debida al rozamiento contra los faldones de las canaletas de alimentación
- Resistencia debida al rozamiento de los dispositivos de limpieza de faldones y bandas
- Resistencia debida al retorno del ramal inferior de la banda
- Resistencia debida a las rejillas de derrame de los materiales
- Resistencia debida a los carros vertedores
En algunos proyectos suelen despreciarse, por ser una parte mínima de la resistencia total. En este caso la
herramienta considerará como resistencias especiales un 10% de las resistencias principales y secundarias.
Las resistencias debidas a la inclinación vienen propiciadas, como su nombre indica, a la inclinación del tramo
de cinta, al provocar esta una desnivelación del material transportado.
Puede determinarse de acuerdo a la siguiente expresión:
𝐹𝑆𝑇 = 𝑞𝐺 𝑥 𝐻 𝑥 𝑔
siendo:
- qG = masa del material por metro lineal
- H = diferencia de cota entre el punto final y el inicial
- g = aceleración de la gravedad
La fuerza necesaria para poner en funcionamiento el tramo de cinta indicado debe ser igual o superior a la
resistencia total calculada.
Una vez la herramienta ha obtenido este parámetro, puede determinar la fuerza máxima que deberá soportar la
cinta, el tambor de accionamiento necesario y el grupo motriz necesario.
Comenzando por la fuerza máxima que deberá soportar la cinta, para calcularla, la herramienta utiliza la
siguiente expresión de la norma UNE-EN citada anteriormente:
𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐹𝑢 ∗ 𝜉 ∗ (1
𝑒𝜇𝜑 − 1+ 1)
siendo:
- Fu = fuerza de accionamiento necesaria
- ξ = coeficiente de mayoración debido al mayor esfuerzo en el arranque
- µ = coeficiente de adherencia entre el tambor y la banda transportadora
- φ = ángulo de abrazado entre tambor y cinta [rad]
97 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
El coeficiente de mayoración debido al esfuerzo en el arranque se sitúa entre 1,3 y 2, dependiendo del equipo
de accionamiento. La herramienta considera 1,8 en el cálculo.
Por otra parte, el coeficiente de adherencia depende del tipo de tambor y de las condiciones de
funcionamiento. La herramienta considera en el cálculo un coeficiente de 0,4, correspondiente a un tambor de
acero liso sin revestir funcionando en un medio seco.
Con el valor de la fuerza máxima que soportará la banda es posible elegir el tipo de banda en función a la
resistencia a la tracción que debe presentar. Para ello, la herramienta divide la fuerza obtenida entre el ancho
de banda. Una vez obtenido este valor, la banda muestra al usuario el tipo de banda normalizada con una
resistencia inmediatamente superior a la calculada.
Los tipos de cinta que la herramienta guarda en la base de datos, con su resistencia máxima, son los que se
muestran en la siguiente tabla.
Tabla 9-25 Resistencia de cada tipo de banda
Tipo de banda Resistencia máxima
(N/mm)
EP-100 100
EP-125 125
EP-160 160
EP-200 200
EP-250 250
EP-315 315
EP-400 400
EP-500 500
EP-650 650
En cuanto al tambor de accionamiento, es necesario indicar algunos aspectos que se han considerado a la hora
de diseñar la herramienta:
- La herramienta dimensiona el tambor de accionamiento para una configuración del tramo de cinta en
el que solo existe un tambor de accionamiento. Si se muestra un valor de diámetro superior al
normalizado para dichos tambores, quiere decir que sería necesario diseñar ese tramo de cinta
considerando otro tipo de configuración (más de un tambor de accionamiento).
- La herramienta dimensiona el diámetro del tambor en base a dos aspectos: el no dañar la banda
transportadora y el ser capaz de transmitir la fuerza de accionamiento necesaria.
Tabla 9-26 Tambores de accionamiento normalizados
Diámetros normalizados tambor de
accionamiento (mm)
200
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
98
Diámetros normalizados tambor de
accionamiento (mm)
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1400
1600
1800
2000
Los diámetros mínimos para no dañar la banda durante la operación vienen recomendados por el fabricante de
la banda.
Tabla 9-27 Diámetros mínimos de tambores de accionamiento en función de la resistencia de la banda
Tipo de banda Diámetro mínimo tambor
motriz (mm)
Diámetro mínimo tambor de
retorno (mm)
EP-100 250 200
EP-125 250 200
EP-160 320 250
EP-200 400 320
EP-250 500 400
EP-315 500 400
EP-400 630 500
EP-500 630 500
EP-650 800 630
El diámetro mínimo necesario para transmitir la fuerza de accionamiento necesaria se calcula mediante la
siguiente expresión:
𝑑𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟 =1000 𝑥 360 𝑥𝐹𝑢
𝐹𝑡 𝑥 𝜋 𝑥 𝜑 𝑥 𝐷𝑛
99 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
siendo:
- Fu = fuerza de accionamiento necesaria [kg]
- Ft = capacidad de transmisión [kg/m2]
- φ = ángulo de abrazado entre tambor y cinta [°]
- Dn = ancho normalizado banda transportadora [m]
Por último, la herramienta calcula la potencia motriz necesaria para accionar la cinta y, en base al valor
obtenido, muestra la potencia normalizada con la que debe contar el motor.
La potencia de accionamiento necesaria se obtiene multiplicando la fuerza de accionamiento por la velocidad a
la que se quiere que funcione la cinta. Dividiendo dicha potencia de accionamiento entre el rendimiento del
motor de accionamiento (normalmente suelen presentarse valores entre el 80% y el 90%), se obtiene la
potencia mínima que debe suministrar el motor. Obtenido este valor la herramienta muestra el valor de
potencia normalizado inmediatamente superior.
Tabla 9-28 Potencia de motores normalizados
Potencia motores normalizados (kW)
1,5 40
2,2 45
3 55
4 75
5,5 90
7,5 110
11 132
15 160
18,5 200
22 250
30 315
37
9.7 Pestaña 1.5 Dimensionamiento del subsistema de almacenamiento
La pestaña 1.5 es la dedicada al dimensionamiento del almacenamiento. En función de los datos introducidos
en dicha pestaña sobre las características del almacenamiento deseado y datos introducidos en la pestaña 1.1
sobre los productos en operación, la herramienta dimensionará una nave de almacenamiento adecuada para
dicha operación.
La pestaña se divide en tres bloques en cuatro grandes bloques.
El primero está dedicado a introducir las características generales del almacenamiento, como pueden ser el
método de carga y descarga del almacén, la tipología de los muros de contención y la altura de estos.
El segundo dimensiona el área total necesaria de almacenamiento en función de un criterio definido por el
usuario relacionado con el mayor volumen de operación en almacenamiento.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
100
El tercer apartado permite al usuario determinar el área de almacenamiento necesaria para almacenar cada uno
de los lotes en operación.
El cuarto, y último apartado, permite comprobar la posibilidad de almacenamiento de varios lotes en función
de la capacidad máxima del almacén y de la relación entre tiempos de almacenamiento máximos de lotes y
ritmo de operación de la terminal.
Por lo tanto, con la pestaña 1.5 de la herramienta, el usuario podrá dimensionar el almacén en la fase de diseño
de la terminal y podría gestionar el funcionamiento de dicho almacén en la fase de operación.
A continuación, se detalla el funcionamiento de cada uno de los apartados resumidos anteriormente:
- Características generales del almacenamiento
El primer dato que se solicita al usuario es la determinación de una luz máxima para la nave de
almacenamiento. En proyectos de diseño de terminales, este valor puede verse condicionado por el área de
parcela disponible para dicho almacenamiento y por limitaciones en el diseño y cálculo de la estructura.
Debido a esto se han establecido en la herramienta unas luces para las naves de almacenamiento entre 50 y 80
m.
Una vez determinado el ancho es necesario establecer el método de carga y de descarga del almacén.
El método de carga considerado, como se indicó al describir las hipótesis de diseño consideradas para el
diseño de la herramienta, es una cinta transportadora cenital con un carro tripper acoplado. El usuario debe
determinar si este carro tripper contará con la posibilidad de moverse en el sentido transversal del almacén o
no.
La elección de un tipo u otro de método de carga tendrá influencia en la determinación de las dimensiones del
almacén. La posibilidad de desplazarse transversalmente permitirá aprovechar mejor el área de
almacenamiento, reduciéndose las dimensiones del silo necesario para contener un producto.
Figura 9-6 Plano transversal en almacenamiento con tripper con posibilidad de movimiento transversal
Para el caso de tripper sin movimiento transversal, la herramienta considera un metro de distancia entre el
muro central y la posición transversal extrema del producto almacenado, debido al vertido del material.
101 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 9-7 Plano transversal en almacenamiento con tripper sin posibilidad de movimiento transversal
En cuanto al método de descarga del almacén, la herramienta presenta la posibilidad de elegir entre dos
modalidades: de forma automática y continua (mediante un apilador) o de forma discontinua (mediante palas
cargadoras).
Este parámetro tiene incidencia en el dimensionamiento del almacén, ya que la herramienta considera un
pasillo longitudinal en cada lateral de la nave de 2,5 m ancho para el caso de la descarga mediante apilador
continuo y de 5 m de ancho en el caso de realizarse la descarga mediante palas cargadoras.
Figura 9-8 Pasillos longitudinales de descarga
Una vez definidas las características de la carga y la descarga del almacén, y antes de definir la geometría y
altura de los muros de contención, el usuario debe determinar la estrategia de llenado de los silos a seguir en la
operación. La herramienta considera las siguientes tres posibilidades en cuanto al llenado de los muros:
- A borde de muro se aprovecha la totalidad de la altura de los muros de contención para soportar el
producto. Este tipo de estrategia es adecuada en almacenamientos con productos muy similares en los
que no supone un asunto de gravedad la posibilidad de mezcla entre dos lotes.
- Al 90% se considera la altura máxima de llenado del silo el 90% de la altura máxima de los muros
de contención. Este tipo de estrategia es adecuada en almacenamientos con productos similares en los
que es aconsejable que no se produzcan mezclas entre distintos lotes.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
102
- Al 80% se considera la altura máxima de llenado del silo el 80% de la altura máxima de los muros
de contención. Este tipo de estrategia es adecuada en almacenamientos con productos diferentes en los
que no se deben producir mezclas entre distintos lotes.
Figura 9-9 Diferentes estrategias de llenado de silos consideradas
A continuación, se pasa a definir la tipología de muros de contención que se utilizarán en el almacenamiento.
Es necesario introducir la tipología los muros centrales, los extremos y los separadores interiores. La
herramienta permite definir todos ellos como in situ o prefabricados. La elección de una u otra tipología de
muro condicionará la altura máxima posible a seleccionar en los siguientes puntos.
Aparte de si serán in situ o prefabricados, también es necesario determinar la geometría de los muros extremos
y separadores interiores. La herramienta permite considerarlos constantes en altura o con un desnivel en su
cota superior.
Figura 9-10 Diferentes geometrías de muros consideradas y sus dimensiones principales
Además, en los separadores interiores, siempre que se hayan definido como prefabricados la herramienta
permitirá seleccionar al usuario la posibilidad de que estos sean fijos o móviles. En este tipo de
almacenamiento es común la utilización de muros móviles como separadores debido a la gran versatilidad que
ofrecen.
Una vez determinadas las características tipológicas de los muros de contención, el usuario debe determinar la
altura máxima que presentarán dichos muros.
A continuación, se recogen en distintas tablas, las valores de altura que la herramienta permite seleccionar al
usuario para las distintas tipologías de muros existentes.
103 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Tabla 9-29 Alturas de muros centrales en función de su tipología
Altura muros centrales in situ
(m)
Altura muros centrales
prefabricados (m)
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 10
11
12
Tabla 9-30 Dimensiones de muros extremos y separadores interiores en función de su tipología
Altura muros extremos y
separadores interiores fijos in
situ (m)
Altura muros extremos y
separadores interiores fijos
prefabricados (m)
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 10
Tabla 9-31 Altura de los separadores interiores móviles
Altura separadores interiores
móviles (m)
2
3
4
5
- Dimensionamiento de la nave de almacenamiento
Como se ha comentado anteriormente en este apartado se dimensiona la nave de almacenamiento en base al
criterio establecido por el usuario, de los siguientes:
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
104
- Nave con capacidad para almacenar el lote de mayor volumen
- Nave con capacidad para almacenar dos veces el lote de mayor volumen
- Nave con capacidad para almacenar tres veces el lote de mayor volumen
- Nave con capacidad para almacenar cuatro veces el lote de mayor volumen
Para comenzar la herramienta presenta los distintos volúmenes a almacenar en función de los datos
introducidos en la pestaña 1.1. Para calcular estos volúmenes tiene en cuenta el calado máximo del puerto,
determinando que buques tienen posibilidad de atraque y las capacidades máximas de estos buques en base a
la densidad del producto en operación, y el porcentaje de transferencia intermodal directa de dichos lotes. Por
lo tanto el volumen que contendrá cada lote se calcula de la siguiente forma:
𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 = min(𝑣𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑚𝑎𝑥[𝑚3];𝑃𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑚𝑎𝑥[𝑡]
𝜌𝑝𝑟𝑜𝑑 [𝑡𝑚3]) ∗ (1 − 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓. 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎)
Una vez calculados los volúmenes de los distintos lotes a almacenar, la herramienta selecciona el superior y
calcula el silo necesario para almacenar dicho lote.
En función del criterio de dimensionamiento elegido por el usuario la herramienta calculará el silo de forma
que considere dos muros extremos o un muro extremo y un separador interior, además del muro central. La
longitud de nave necesaria también se obtendrá multiplicando o dividiendo la longitud del silo necesaria en
base al criterio de dimensionamiento tomado.
En la siguiente imagen se muestra el dimensionamiento de la nave de almacenamiento en base a los distintos
criterios de dimensionamiento.
Figura 9-11 Opciones de dimensionamiento de la nave de almacenamiento
En la siguiente tabla se indica la forma de obtención de la longitud de nave necesaria en función del criterio de
dimensionamiento seleccionado.
105 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Tabla 9-32 Longitud de nave de almacenamiento de la nave en base a los distintos criterios de
dimensionamiento
Criterio de dimensionamiento Longitud de la nave necesaria
Nave con capacidad para almacenar el lote de
mayor volumen 0,5 x Longitud silo mayor volumen
Nave con capacidad para almacenar dos veces
el lote de mayor volumen Longitud silo mayor volumen
Nave con capacidad para almacenar tres veces
el lote de mayor volumen 1,5 x Longitud silo mayor volumen
Nave con capacidad para almacenar cuatro
veces el lote de mayor volumen 2 x Longitud silo mayor volumen
- Dimensionamiento del silo de almacenamiento
En este apartado se ofrece al usuario la posibilidad de determinar las dimensiones del silo necesario para
almacenar cualquiera de los lotes posibles de la operación.
Por defecto, se calcula el tamaño del silo sin considerar muros extremos longitudinales, aunque se ofrece al
usuario la posibilidad de considerarlos seleccionando dicha opción.
Comenzando por el caso en el que no existen muros extremos longitudinales, a continuación, se presenta el
método seguido en el diseño de la herramienta.
Para calcular el tamaño de silo necesario para almacenar un lote, el usuario solo debe seleccionar el producto y
el tipo de buque (para obtener el volumen del lote a almacenar), el tipo de silo y la altura de descarga del
tripper.
La elección del tipo de silo hace referencia a los muros de contención que lo delimitan. La herramienta
considera silos “Tipo 1” formados por el muro central, un muro extremo y separadores interiores, y silos “Tipo
2” formados por el muro central y separadores interiores.
La altura de descarga del tripper tendrá influencia en la altura máxima a la que puede establecerse el
almacenamiento de un material. La herramienta considera como altura máxima de almacenamiento de un
material la mínima entre la altura de descarga del tripper menos un metro y la debida a las características del
material.
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = min(𝐻𝑡𝑟𝑖𝑝𝑝𝑒𝑟 − 1;𝐻max𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜)
La altura máxima de almacenamiento debida al producto está determinada por el plano transversal del silo. En
función del ángulo de reposo del material, la altura de llenado de los muros longitudinales y la diferencia entre
estas, la longitud transversal de almacenamiento y la posibilidad de movimiento del tripper en el plano
transversal, puede determinarse dicha altura.
Los tres casos que pueden presentarse son:
- El ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado y el
tripper tiene la posibilidad de desplazarse transversalmente.
- El ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado y el
tripper no tiene la posibilidad de desplazarse transversalmente.
- El ángulo de reposo del producto es menor que el ángulo formado entre las alturas de llenado.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
106
Si el ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado, se presentan
las siguientes posibilidades en función del movimiento transversal del tripper.
Figura 9-12 Altura de almacenamiento transversal con carga con tripper con movimiento transversal y sin
movimiento transversal, respectivamente
Si el tripper puede desplazarse transversalmente la altura máxima de llenado se obtiene de la siguiente forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 +(𝐿𝑇 − (
𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶𝑡𝑔𝛽
)
2) ∗ 𝑡𝑔𝛽
Si el tripper no puede desplazarse transversalmente la altura máxima de llenado se obtiene de la siguiente
forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑖𝑛(𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 + 𝑡𝑔𝛽; (𝐿𝑇 − 1) ∗ 𝑡𝑔𝛽)
siendo, para ambos casos:
- 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 altura de llenado del muro central
- 𝐿𝑇 longitud transversal del silo de almacenamiento
- 𝛽 ángulo de reposo del producto (°)
Si el ángulo de reposo del producto es menor que el ángulo formado entre las alturas de llenado, la altura
máxima de llenado se obtiene de la siguiente forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝐿𝑇 ∗ 𝑡𝑔𝛽
El plano de almacenamiento transversal quedaría de la forma que se muestra en la siguiente imagen.
107 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 9-13 Altura de almacenamiento de productos con un ángulo de reposo menor al formado por sus
alturas de llenado transversales
La herramienta proporciona la altura máxima de almacenamiento en función del producto a almacenar y las
características del almacenamiento.
Una vez que la herramienta proporciona el valor de altura máxima, se ofrece al usuario la elección de la altura
de almacenamiento deseada para dimensionar el silo.
Para el dimensionamiento del silo la herramienta determina primeramente las posiciones extremas de vertido
del tripper, para cumplir las condiciones de las alturas de llenado deseadas.
Si la altura de almacenamiento es inferior o igual a la altura máxima de llenado de algún muro, la posición de
descarga relativa a ese muro de contención será cero.
Si la altura de almacenamiento es superior a la altura máxima de llenado de algún muro, la posición de
descarga relativa a ese muro se determinará de la siguiente forma:
𝑃𝑇 =𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙
𝑡𝑔𝛽
Una vez se tienen las posiciones extremas del tripper, se comienza a determinar la longitud necesaria del silo.
Para dimensionar el silo, se ha aproximado la forma que tomaría el producto almacenado a la de distintos
cuerpos geométricos (prismas, cilindros, conos,…), con el objetivo de poder calcular el espacio que ocuparían
los distintos volúmenes de producto. En la siguiente imagen se presenta un esquema en planta de los cuerpos
geométricos utilizados en el cálculo.
Figura 9-1 Aproximación geométrica regular a la distribución del granel almacenado
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
108
Conocidas las posiciones del tripper, pueden obtenerse los volúmenes de los triángulos longitudinales (Vt1 y
Vt2 en la figura anterior) y los de los conos y cilindros de esquina (Ve1, Ve2, Ve3 y Ve4 en la figura anterior).
Los volúmenes de los triángulos longitudinales se obtienen restando el área de pérdidas al área bruta contenida
y multiplicando por la longitud entre las posiciones extremas transversales del tripper.
𝑉𝑇1 =
(
(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙1𝑡𝑔𝛽
) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙1)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇 − 𝑃𝐼𝑇)
𝑉𝑇2 =
(
(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙1𝑡𝑔𝛽
) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙1)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇 − 𝑃𝐼𝑇)
Los volúmenes de las esquinas se han aproximado a un cuarto de cono en las esquinas en las que uno de los
laterales no tiene muro de contención (Ve3 y Ve4), y a un cuarto de cilindro más un cuarto de cono en los
casos en el que el producto está contenido contra un muro tranversal y uno longitudinal.
𝑉𝑒1 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒3 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴 ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇2 )2
12
𝑉𝑒4 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴 ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇2 )2
12
siendo, en todos los casos:
- HA área de almacenamiento introducida por el usuario
- HllMC altura de llenado de los muros centrales
- HllMT altura de llenado de los muros transversales
- PIL posición inicial longitudinal de descarga del tripper
- PFL posición final longitudinal de descarga del tripper
- PIT posición inicial transversal de descarga del tripper
- PFT posición final transversal de descarga del tripper
109 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- 𝛽 ángulo de reposo del producto (°)
A la hora de calcular los volúmenes de los conos y cilindros, se ha establecido, como criterio de cálculo, tomar
el radio como la media entre las dos distancias perpendiculares entre las posiciones extremas del tripper y los
muros. Visto en planta, estos cilindros o conos, saldrían del muro cuya distancia a la posición extrema del
tripper menor, como puede verse en la imagen. Se ha establecido este criterio para suplir las pérdidas que
supone el aproximar la distribución real de material al modelo de cuerpos geométricos considerados en la
herramienta.
Figura 9-2 Exceso de material considerado en los conos esquineros para minimizar pérdidas
El último dato que se necesita conocer antes de obtener la longitud necesaria del silo, es el área neta transversal
de almacenamiento. Para ello se restan las áreas de los triángulos de las pérdidas debidas al ángulo de reposo
del producto almacenado.
𝐴𝑐 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴𝑡𝑔𝛽
) ∗ 𝐻𝐴
2)
Una vez obtenida el área transversal de almacenamiento, es posible obtener la longitud necesaria para el silo
de almacenamiento. Para ello hay que igualar los volúmenes calculados al volumen del lote que se quiere
almacenar, de la siguiente forma:
𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 = 𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝐴𝑐 ∗ 𝐿
donde la longitud necesaria para almacenar el volumen es:
𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4)
𝐴𝑐
Una vez calculada la longitud necesaria para almacenar el lote de producto deseado, la longitud necesaria para
el silo será:
𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿
A continuación se muestran unas imágenes 3D en las que se representa el modelo geométrico de aproximación
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
110
que la herramienta utiliza en el cálculo.
Figura 9-3 Modelo geométrico de cálculo tomado por la herramienta incluyendo muros (3D alámbrico)
Figura 9-4 Modelo geométrico de cálculo tomado por la herramienta sin incluir muros (3D sólido)
Una vez determinada la longitud necesaria para el silo sin considerar la existencia de muros longitudinales
extremos, al usuario se le ofrece, como se comentó anteriormente, la posibilidad de incluir muros
longitudinales con el fin de reducir la longitud del silo necesaria.
Los muros que la herramienta permite introducir como longitudinales extremos son muros móviles de 2 a 5 m
de altura.
Si el usuario elige la opción de colocar muros longitudinales, la herramienta automáticamente pasa a
considerar el método de descarga del almacén mediante palas cargadoras. Para considerar la descarga de
producto del silo, la herramienta considera además un tramo de 5 m sin colocar muros en el eje longitudinal,
con el fin de permitir el acceso de estas palas cargadoras. Dicha configuración se presenta en la siguiente
imagen.
111 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 9-5 Características del almacenamiento con muros longitudinales extremos
En el cálculo de la longitud necesaria de este tipo de silo se distinguen dos áreas diferenciadas. Una primera,
contenida en los primeros 5 m, que presenta la una configuración parecida al cálculo anterior (al no contar con
muro longitudinal) y otra en la que se consideran los muros longitudinales.
El primer paso es determinar las alturas de almacenamiento transversales máximas para cada una de las dos
áreas consideradas.
La altura máxima del primer tramo será la misma calculada anteriormente para el caso en el que no existen
muros longitudinales.
Para el segundo tramo, pueden presentarse las siguientes situaciones:
- El ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado y el
tripper tiene la posibilidad de desplazarse transversalmente.
- El ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado y el
tripper no tiene la posibilidad de desplazarse transversalmente.
- El ángulo de reposo del producto es menor que el ángulo formado entre las alturas de llenado.
Si el ángulo de reposo del producto es mayor que el ángulo formado entre las alturas de llenado, se presentan
las siguientes posibilidades en función del movimiento transversal del tripper.
Figura 9-6 Altura de almacenamiento máxima considerando muros longitudinales. Tripper con movimiento
transversal y sin movimiento transversal, respectivamente
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
112
Si el tripper puede desplazarse transversalmente la altura máxima de llenado se obtiene de la siguiente forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 +(𝐿𝑇 − (
𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿𝑡𝑔𝛽
)
2) ∗ 𝑡𝑔𝛽
Si el tripper no puede desplazarse transversalmente la altura máxima de llenado se obtiene de la siguiente
forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑖𝑛(𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 + 𝑡𝑔𝛽;𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿 + ((𝐿𝑇 − 1) ∗ 𝑡𝑔𝛽))
Si el ángulo de reposo del producto es menor que el ángulo formado entre las alturas de llenado transversales,
la altura máxima de llenado se obtiene de la siguiente forma:
𝐻𝐴𝑚𝑎𝑥 = 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿 + (𝐿𝑇 ∗ 𝑡𝑔𝛽)
El plano de almacenamiento transversal quedaría de la siguiente forma:
Figura 9-20 Plano de almacenamiento transversal con muros longitudinales extremos
Una vez calculada la altura máxima de almacenamiento, la herramienta muestra al usuario el valor obtenido
para el segundo tramo. En base a este valor, el usuario podrá elegir una altura de almacenamiento igual o
inferior al valor mostrado.
En cuanto a la altura máxima de almacenamiento del primer tramo pueden darse dos situaciones: que el valor
introducido por el usuario como altura de almacenamiento sea superior al máximo para el tramo uno o que el
valor introducido sea inferior.
En el caso de que el valor introducido por el usuario como altura de almacenamiento sea superior a la altura
máxima de almacenamiento se tomará para el primer tramo dicho valor de altura máxima. Si la altura
introducida por el usuario es igual o menor a la máxima del primer tramo, se considerará como altura de
almacenamiento para este primer tramo el valor introducido por el usuario.
Una vez determinadas las alturas de almacenamiento de cada tramo, se determinan las posiciones extremas de
descarga del tripper de la misma forma que anteriormente. Si la altura de almacenamiento del primer tramo es
menor que la del tramo con muros longitudinales extremos, existirán dos posiciones iniciales de tripper.
El cálculo de la longitud del silo necesaria se realiza de la misma forma que el caso anterior, aproximando la
113 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
distribución real del material en el silo a distintos cuerpos geométricos de los que es posible determinar su
volumen.
Pueden presentarse las siguientes situaciones:
- La altura de almacenamiento del tramo con muros longitudinales extremos es superior a la del tramo
sin muros longitudinales extremos y el ángulo de reposo del material es menor que el formado por la
diferencia entre la altura de almacenamiento y la altura de llenado del muro transversal (Caso 1).
- La altura de almacenamiento del tramo con muros longitudinales extremos es superior a la del tramo
sin muros longitudinales extremos y el ángulo de reposo del material es mayor que el formado por la
diferencia entre la altura de almacenamiento y la altura de llenado del muro transversal (Caso 2).
- La altura de almacenamiento del tramo con muros longitudinales extremos es igual a la del tramo sin
muros longitudinales extremos y el ángulo de reposo del material es menor que el formado por la
diferencia entre la altura de almacenamiento y la altura de llenado del muro transversal (Caso 3).
- La altura de almacenamiento del tramo con muros longitudinales extremos es igual a la del tramo sin
muros longitudinales extremos y el ángulo de reposo del material es mayor que el formado por la
diferencia entre la altura de almacenamiento y la altura de llenado del muro transversal (Caso 4).
A continuación, se presenta el método de cálculo seguido por la herramienta para cada uno de los casos
anteriores.
Caso 1
Las posiciones de descarga del tripper se calcularán, es este caso, de la siguiente forma:
𝑃𝐼𝐿1 = 5 𝑚
𝑃𝐼𝐿2 = 5 + (𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇1 = (𝐻𝐴1 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇2 = (𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴1𝑡𝑔𝛽
)
𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽)
La aproximación de la distribución de material en cuerpos geométricos del primer caso se realiza de la forma
en que se muestra en la siguiente imagen.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
114
Figura 9-21 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 1)
Al igual que en el caso en el que no existen muros longitudinales, se determinan los volúmenes conocidos, de
la siguiente forma:
𝑉𝑇1 =
(
(5 ∗ 𝐻𝐴1) − (
(𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴1 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇1 − 𝑃𝐼𝑇1)
𝑉𝑇2 =
(
((𝑃𝐼𝐿2 − 5) ∗ 𝐻𝐴2) − (
(𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇2)
𝑉𝑇3 =
(
(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴2) − (
(𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇2)
𝑉𝑒1 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴1 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
5 + 𝑃𝐼𝑇12
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
5 + 𝑃𝐼𝑇12
)2
4
𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇22
)2
4
115 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
𝑉𝑒3 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴1 ∗ (
5 + 𝑃𝐹𝑇12
)2
12
𝑉𝑒4 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
4
𝑉𝑒5 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝐴1)) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 5) + 𝑃𝐼𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝐴1) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 5) + 𝑃𝐼𝑇22
)2
4
𝑉𝑒6 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝐴1)) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 5) + 𝑃𝐹𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝐴1) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 5) + 𝑃𝐹𝑇22
)2
4
Y el área transversal de almacenamiento será:
𝐴𝑐 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴2) − ((𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)
2)
De la misma forma que anteriormente se obtiene la longitud central necesaria para cubrir el volumen de
almacenamiento deseado:
𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑡3 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝑉𝑒5 + 𝑉𝑒6)
𝐴𝑐
La longitud del silo será igual a:
𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿2 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿
siendo:
- HA1 altura de almacenamiento de la zona sin muros longitudinales extremos
- HA2 altura de almacenamiento de la zona con muros longitudinales extremos
- HllMC altura de llenado del muro central
- HllMT altura de llenado de los muros transversales
- HllMEL altura de llenado de los muros longitudinales extremos
- PIL1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper,
que en este caso será igual a 5 m (tramo 1)
- PIL2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFL distancia desde el muro transversal a la posición final longitudinal de descarga del tripper
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
116
- PIT1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PIT2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFT1 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PFT2 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- 𝛽 ángulo de reposo del producto (°)
Caso 2
Las posiciones de descarga del tripper se calcularán, es este caso, de la siguiente forma:
𝑃𝐼𝐿1 = (𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝐿2 = 𝑃𝐼𝐿1 + (𝐻𝐴2 − 𝐻𝐴1
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇1 = (𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇2 = (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴1𝑡𝑔𝛽
)
𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽)
La aproximación de la distribución de material en cuerpos geométricos del segundo caso se realiza de la forma
en que se muestra en la siguiente imagen.
117 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
Figura 9-22 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 2)
Se determinan los volúmenes conocidos, de la siguiente forma:
𝑉𝑇1 =
(
(𝑃𝐼𝐿1 ∗ 𝐻𝐴1) − (
(𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇1 − 𝑃𝐼𝑇1)
𝑉𝑇2 =
(
((𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) ∗ 𝐻𝐴2) − (
(𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇2)
𝑉𝑇3 =
(
(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴2) − (
(𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)
2)
)
∗ (𝐿𝑇 − 𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇2)
𝑉𝑒1 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴1 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐼𝑇12
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐼𝑇12
)2
4
𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇22
)2
4
𝑉𝑒3 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴1 ∗ (
𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐹𝑇12 )2
12
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
118
𝑉𝑒4 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
4
𝑉𝑒5 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝐴1)) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) + 𝑃𝐼𝑇22
)2
12
+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝐴1) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) + 𝑃𝐼𝑇22
)2
4
𝑉𝑒6 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝐴1)) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) + 𝑃𝐹𝑇2
)2
12
+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝐴1) ∗ (
(𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) + 𝑃𝐹𝑇2
)2
4
Se distinguen dos áreas transversales de almacenamiento:
𝐴𝑐1 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴1) − ((𝐻𝐴1 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴1 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴1𝑡𝑔𝛽
) ∗ 𝐻𝐴1
2)
𝐴𝑐2 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴2) − ((𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)
2)
De la misma forma que anteriormente se obtiene la longitud central necesaria para cubrir el volumen de
almacenamiento deseado:
𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑡3 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝑉𝑒5 + 𝑉𝑒6 + 𝐴𝑐1(5 − 𝑃𝐼𝐿1))
𝐴𝑐2
La longitud del silo será igual a:
𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿2 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿
siendo:
- HA1 altura de almacenamiento de la zona sin muros longitudinales extremos
- HA2 altura de almacenamiento de la zona con muros longitudinales extremos
- HllMC altura de llenado del muro central
- HllMT altura de llenado de los muros transversales
- HllMEL altura de llenado de los muros longitudinales extremos
- PIL1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper,
que en este caso será igual a 5 m (tramo 1)
119 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
- PIL2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFL distancia desde el muro transversal a la posición final longitudinal de descarga del tripper
- PIT1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PIT2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFT1 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PFT2 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- 𝛽 ángulo de reposo del producto (°)
Caso 3
Las posiciones de descarga del tripper se calcularán, es este caso, de la siguiente forma:
𝑃𝐼𝐿 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽)
La aproximación de la distribución de material en cuerpos geométricos del segundo caso se realiza de la forma
en que se muestra en la siguiente imagen.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
120
Figura 9-23 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 3)
Se determinan los volúmenes conocidos, de la siguiente forma:
𝑉𝑇1 =
(
(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇1 − 𝑃𝐼𝑇)
𝑉𝑇2 =
(
(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇)
𝑉𝑒1 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒2 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒3 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇12
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇12
)2
4
𝑉𝑒4 =𝜋(𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
4
Y el área transversal de almacenamiento será:
121 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
𝐴𝑐 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)
2)
De la misma forma que anteriormente se obtiene la longitud central necesaria para cubrir el volumen de
almacenamiento deseado:
𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4)
𝐴𝑐
La longitud del silo será igual a:
𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿
Caso 4
Las posiciones de descarga del tripper se calcularán, es este caso, de la siguiente forma:
𝑃𝐼𝐿 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐼𝑇 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴
𝑡𝑔𝛽)
𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽)
La aproximación de la distribución de material en cuerpos geométricos del segundo caso se realiza de la forma
en que se muestra en la siguiente imagen.
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
122
Figura 9-24 Aproximación a un modelo geométrico regular de la distribución real del granel almacenado
(Caso 4)
Se determinan los volúmenes conocidos, de la siguiente forma:
𝑉𝑇1 =
(
(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇1 − 𝑃𝐼𝑇)
𝑉𝑇2 =
(
(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (
(𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)
2)
)
∗ (𝑃𝐹𝑇2 − 𝑃𝐼𝑇)
𝑉𝑒1 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒2 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇2
)2
4
𝑉𝑒3 =𝜋(𝐻𝐴 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇12
)2
12
𝑉𝑒4 =𝜋(𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (
𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22
)2
4
Se distinguen dos áreas transversales de almacenamiento:
123 Manipulación de sólidos a granel en terminales portuarias. Dimensionamiento de instalaciones
𝐴𝑐1 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴𝑡𝑔𝛽
) ∗ 𝐻𝐴
2)
𝐴𝑐2 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶)
2) − (
(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿
𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)
2)
De la misma forma que anteriormente se obtiene la longitud central necesaria para cubrir el volumen de
almacenamiento deseado:
𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝐴𝑐1(5 − 𝑃𝐼𝐿))
𝐴𝑐2
La longitud del silo será igual a:
𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿
siendo:
- HA1 altura de almacenamiento de la zona sin muros longitudinales extremos
- HA2 altura de almacenamiento de la zona con muros longitudinales extremos
- HllMC altura de llenado del muro central
- HllMT altura de llenado de los muros transversales
- HllMEL altura de llenado de los muros longitudinales extremos
- PIL1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper,
que en este caso será igual a 5 m (tramo 1)
- PIL2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial longitudinal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFL distancia desde el muro transversal a la posición final longitudinal de descarga del tripper
- PIT1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PIT2 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- PFT1 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo1)
- PFT2 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper
(tramo 2)
- 𝛽 ángulo de reposo del producto (°)
Herramienta de diseño de terminal de sólidos a granel
124
- Simultaneidad de almacenamiento
El último apartado de la pestaña 1.5 está dedicado a facilitar al usuario la comprobación de la posibilidad de
que varios lotes puedan ser almacenados simultáneamente en el almacén proyectado.
La herramienta realiza la comprobación de simultaneidad en base a dos criterios:
- Posibilidad de simultaneidad en función del área de almacenamiento
- Posibilidad de simultaneidad en función del tiempo de permanencia en almacenamiento
Para analizar estos dos aspectos, el usuario debe introducir un lote de referencia sobre el que la herramienta
analiza el área de almacenamiento que ocupa el lote y el tiempo que permanecerá este lote en almacenamiento,
a partir de los datos introducidos en la pestaña 1.1 y a la aplicación de un factor pico que cubra las
desviaciones en el tiempo medio introducido.
En la comprobación de simultaneidad en función al área de almacenamiento existente, la herramienta
comprobará si es posible almacenar un lote determinado por el usuario, en base al área de almacenamiento
total definida anteriormente, cuando el lote de referencia está almacenado.
En la comprobación de simultaneidad debida al tiempo de permanencia en almacenamiento, la herramienta, en
base al ritmo de operación, calcula el tiempo de descarga de los lotes completos que el usuario desee
comprobar. Si el tiempo de descarga es menor que el tiempo que el lote de referencia permanecerá en
almacenamiento, los lotes serán compatibles en tiempo.
9.8 Pestaña 2. Resumen
En la pestaña Resumen se muestran al usuario los resultados obtenidos para la operación seleccionada, como
son:
- Características de la operación
- Características de los productos en operación
- Características de los buques con posibilidad de atraque
- Ritmo de operación requerido
- Equipo/s de descarga
- Tolva/s de recepción
- Transporte interno
- Almacenamiento
Además, se muestra al usuario una estimación económica de los resultados obtenidos para distintos aspectos
de la operación, como pueden ser el almacenamiento o el transporte interno.
REFERENCIAS
- López Roa, A., (2005). Materiales sólidos a granel (Clasificación y Propiedades de los mismos desde
el punto de vista de su Transporte Continuo y Almacenamiento). Madrid. A.M.R.
- McGlinchey, D., (2008). Bulk Solid Handling. Equipment selection and operation. Oxford. Blackwell
Publishing Ltd.
- Puertos del Estado (Ed), (2015). Guía de buenas prácticas en la Manipulación y Almacenamiento de
Graneles Sólidos en Instalaciones Portuarias. Valencia.
- Calavera, J., (1989). Muros de contención y muros de sótano (2ª Edición). Madrid. INTEMAC.
- Universidad de Valencia, (2014). Manual Básico para empezar a trabajar con macros de Visual
Basic para Excel. Valencia. ROGLE.
- España. Código Marítimo Internacional de cargas sólidas a granel (Código IMSBC). Boletín Oficial
del Estado, 25 de abril de 2011, nº 98.
- Internacional. Convenio SOLAS. Organización Marítima Internacional, 25 de mayo de 1980.
- España. UNE 58204-92. Aparatos de manutención continua. Cintas transportadoras provistas de
rodillos portantes. Cálculo de la potencia disponible y esfuerzos de tracción, septiembre 1992.
- España. UNE 58204-Erratum. Aparatos de manutención continua. Cintas transportadoras provistas
de rodillos portantes. Cálculo de la potencia disponible y esfuerzos de tracción, abril 1997.
- Ashar, A. & Ayzanoa. G. Stock and Flow methodology for calculating capacity of cargo transfer
terminals. Martime College Sate University, Nueva York, 1995.
- Páginas web consultadas:
o http://urbanismoytransporte.com
o http://www.puertos.es/es-es
o http://blug.es/
o https://www.liebherr.com
o https://www.puertocadiz.com/opencms/index.html
o https://www.apmotril.com/
o https://www.puertohuelva.com/es/
o http://portal.apsevilla.com/web_2015/index.php
o http://www.apba.es/
o https://www.puertomalaga.com/es/
o http://www.apalmeria.com/
GLOSARIO
BOE: Boletín Oficial del Estado
DUE: Declaración Única de Escala
IMSBC: International Maritime Solid Bulk Cargos
ISO: International Organization for Standardization
NIF: Número de Identificación Fiscal
OMC: Organización Mundial del Comercio
SOLAS: Safety of Life at Sea
UNCTAD: United Nations Conference on Trade and Development
UNE: Una Norma Española
UN/LOCODE: United Nations Code for Trade and Transport Locations