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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 9-13 Cuchara para densidades menores a 1,8 t/m3 85



Tabla 9-16 Dimensiones de las cucharas para densidades menores de 0,8 t/m3 89





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

http://www.wto.org/

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


(Caso 2) 117


(Caso 3) 120


(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)


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.


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.


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


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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.


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


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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.


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.


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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.


- 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.


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


- 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


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- 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


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


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.


3.5.2 Ensayo de penetración


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


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 %.


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


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.


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


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.


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


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.


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.


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


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


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


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


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


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


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.


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.


42

43


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

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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:


- 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.


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


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.


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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


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.


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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.

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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


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.


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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.


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


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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.


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.


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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.


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


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.


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.


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


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


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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


Figura 7-17 Recuperador de cangilones


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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.


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


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


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.


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.


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


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


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


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:


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:


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.


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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



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


90


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



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



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



CM4-5000-2.8 3,22 2,405

CM4-6000-2.8 3,41 2,555

CM4-8000-2.8 3,7 2,89



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


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.


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


94

Tabla 9-23 Peso de los rodillos en función a su longitud y diámetro

Longitud rodillos

(mm)

Peso rodillos diámetro

108 mm (kg)


133 mm (kg)


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


- 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


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]


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


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


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.


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.


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.


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.


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:


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.


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.


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.


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.


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


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) ∗ (


)2

4

𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (


)2

12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (


)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



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


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.


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:


tripper tiene la posibilidad de desplazarse transversalmente.


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


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


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


- 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


- 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


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.


114


(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)

)


𝑉𝑇3 =

(

(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴2) − (


𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)

2)

)


𝑉𝑒1 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴1 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (

5 + 𝑃𝐼𝑇12

)2


5 + 𝑃𝐼𝑇12

)2

4

𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (

𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐼𝑇22

)2



)2

4


𝑉𝑒3 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴1 ∗ (

5 + 𝑃𝐹𝑇12

)2

12

𝑉𝑒4 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (

𝑃𝐹𝐿 + 𝑃𝐹𝑇22

)2

12+𝜋 ∗ min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2) ∗ (


)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


- 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


116

- PIT1 distancia desde el muro transversal a la posición inicial transversal de descarga del tripper

(tramo1)


(tramo 2)

- PFT1 distancia desde el muro transversal a la posición final transversal de descarga del tripper

(tramo1)


(tramo 2)


Caso 2


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




(Caso 2)

Se determinan los volúmenes conocidos, de la siguiente forma:

𝑉𝑇1 =

(

(𝑃𝐼𝐿1 ∗ 𝐻𝐴1) − (


𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴1 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)

2)

)


𝑉𝑇2 =

(

((𝑃𝐼𝐿2 − 𝑃𝐼𝐿1) ∗ 𝐻𝐴2) − (

(𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1

𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝐴1)

2)

)


𝑉𝑇3 =

(

(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴2) − (


𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴2 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)

2)

)



𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐼𝑇12

)2


𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐼𝑇12

)2

4

𝑉𝑒2 =𝜋 ∗ (𝐻𝐴2 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (


)2



)2

4

𝑉𝑒3 =𝜋 ∗ 𝐻𝐴1 ∗ (

𝑃𝐼𝐿1 + 𝑃𝐹𝑇12 )2

12


118



)2



)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)



𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑡3 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝑉𝑒5 + 𝑉𝑒6 + 𝐴𝑐1(5 − 𝑃𝐼𝐿1))

𝐴𝑐2


𝐿𝑠𝑖𝑙𝑜 = 𝑃𝐼𝐿2 + 𝐿 + 𝑃𝐹𝐿

siendo:










(tramo 2)



(tramo1)


(tramo 2)


(tramo1)


(tramo 2)


Caso 3


𝑃𝐼𝐿 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐼𝑇 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿

𝑡𝑔𝛽)




120


(Caso 3)


𝑉𝑇1 =

(

(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (

(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1

𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)

2)

)

∗ (𝑃𝐹𝑇1 − 𝑃𝐼𝑇)

𝑉𝑇2 =

(

(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (

(𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2


2)

)


𝑉𝑒1 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (


)2



)2

4



)2



)2

4

𝑉𝑒3 =𝜋(𝐻𝐴 − min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (

𝑃𝐼𝐿 + 𝑃𝐹𝑇12

)2



)2

4

𝑉𝑒4 =𝜋(𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (


)2



)2

4

Y el área transversal de almacenamiento será:


𝐴𝑐 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶


2) − (

(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿

𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)

2)



𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4)

𝐴𝑐



Caso 4


𝑃𝐼𝐿 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝐿 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐼𝑇 = (𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝑇1 = (𝐻𝐴

𝑡𝑔𝛽)

𝑃𝐹𝑇2 = (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿

𝑡𝑔𝛽)




122


(Caso 4)


𝑉𝑇1 =

(

(𝑃𝐼𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (

(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1


2)

)


𝑉𝑇2 =

(

(𝑃𝐹𝐿 ∗ 𝐻𝐴) − (

(𝐻𝐴 −𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2


2)

)




)2



)2

4



)2



)2

4

𝑉𝑒3 =𝜋(𝐻𝐴 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇1)) ∗ (


)2

12

𝑉𝑒4 =𝜋(𝐻𝐴2 −min (𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿 ; 𝐻𝑙𝑙𝑀𝑇2)) ∗ (


)2



)2

4

Se distinguen dos áreas transversales de almacenamiento:


𝐴𝑐1 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶


2) − (

(𝐻𝐴𝑡𝑔𝛽

) ∗ 𝐻𝐴

2)

𝐴𝑐2 = (𝐿𝑇 ∗ 𝐻𝐴) − ((𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐶


2) − (

(𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿

𝑡𝑔𝛽) ∗ (𝐻𝐴 − 𝐻𝑙𝑙𝑀𝐸𝐿)

2)



𝐿 =𝑉𝑙𝑜𝑡𝑒 − (𝑉𝑡1 + 𝑉𝑡2 + 𝑉𝑒1 + 𝑉𝑒2 + 𝑉𝑒3 + 𝑉𝑒4 + 𝐴𝑐1(5 − 𝑃𝐼𝐿))

𝐴𝑐2



siendo:









(tramo 2)



(tramo1)


(tramo 2)


(tramo1)


(tramo 2)



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/

http://urbanismoytransporte.com/

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http://blug.es/productos/

https://www.liebherr.com/

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https://www.apmotril.com/

https://www.puertohuelva.com/es/

http://portal.apsevilla.com/web_2015/index.php

http://www.apba.es/

https://www.puertomalaga.com/es/

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

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