Silo

Los silos de almacenamiento son estructuras cilíndricas, generalmente de 3  a 27  metros de diámetro y de 10 a  90  metros de altura; los más altos y anchos se construyen con hormigón mediante encofrado deslizante o de salto. Pueden fabricarse con diversos materiales. Se han utilizado duelas de madera, duelas de hormigón, hormigón vertido y paneles de acero, con diferentes ventajas e inconvenientes en cuanto a coste, durabilidad y estanqueidad. Los silos que almacenan grano, cemento y astillas de madera se descargan normalmente mediante tolvas neumáticas o sinfines. La descarga puede realizarse en vagones de ferrocarril, camiones o cintas transportadoras.

Los silos de torre que contienen ensilaje generalmente se descargan desde la parte superior de la pila, originalmente a mano con una horquilla para ensilaje —que tiene muchas más púas que la horca común (12 frente a 4 )— y en la actualidad con descargadores mecánicos. En ocasiones se utilizan descargadores de silo inferiores, pero presentan problemas debido a la dificultad de su reparación.

Una ventaja de los silos de torre es que el ensilaje tiende a compactarse bien debido a su propio peso, excepto en los primeros metros. Sin embargo, esto puede ser una desventaja para materiales como la leña picada. El silo de torre fue inventado por Franklin Hiram King .

En Canadá , Australia y Estados Unidos, muchos pueblos rurales o los agricultores más grandes de las zonas cerealeras cuentan con grupos de silos de madera o concreto, conocidos como elevadores de grano , para recolectar el grano de los pueblos cercanos y almacenarlo y protegerlo para su transporte en tren, camión o barcaza a una planta procesadora o a un puerto de exportación. En épocas de cosechas abundantes, el grano sobrante se almacena en pilas sin silos ni depósitos, lo que ocasiona pérdidas considerables.

Silos de torre con bajo contenido de oxígeno

Los silos de bajo oxígeno están diseñados para mantener el contenido en una atmósfera con bajo contenido de oxígeno en todo momento, para conservar la calidad del forraje fermentado y para prevenir el moho y la descomposición, que pueden ocurrir en las capas superiores de un silo de duelas o un búnker. Los silos de bajo oxígeno solo se abren directamente a la atmósfera durante la carga inicial del forraje, e incluso la rampa de descarga está sellada para evitar la infiltración de aire.

Sería costoso diseñar una estructura tan grande que fuera inmune a los cambios de presión atmosférica a lo largo del tiempo. En cambio, la estructura del silo está abierta a la atmósfera, pero el aire exterior está separado del interior por grandes bolsas impermeables selladas a las aberturas de ventilación del silo. Durante el día, cuando el sol calienta el silo, el gas atrapado en su interior se expande y las bolsas se contraen. Por la noche, el silo se enfría, el aire interior se contrae y las bolsas se expanden de nuevo.

Si bien los emblemáticos silos azules de Harvestore, diseñados para almacenar poco oxígeno, fueron muy comunes en su momento, la velocidad de su mecanismo de descarga no pudo igualar la producción de los silos tipo búnker modernos, lo que provocó su declive. Los elevados costos de reparación del mecanismo de descarga también perjudicaron gravemente la reputación de Harvestore, ya que este se encuentra en el fondo del silo, bajo toneladas de ensilado. En caso de rotura de la cadena de corte, las reparaciones pueden costar hasta 10 000 dólares estadounidenses. Es posible que sea necesario vaciar el silo parcial o totalmente por otros medios para desenterrar el mecanismo de descarga averiado y recuperar los componentes rotos que se hayan perdido en el ensilado del fondo de la estructura.

En 2005, la empresa Harvestore reconoció estos problemas y se dedicó a desarrollar nuevos descargadores con el doble de caudal que los modelos anteriores para mantenerse competitiva frente a los silos, y con una resistencia de cadena mucho mayor. Ahora también utilizan controladores de motor de frecuencia variable con arranque suave y detección de carga para reducir la probabilidad de rotura del mecanismo y controlar el movimiento del brazo de barrido del alimentador.

Los silos tipo búnker son zanjas, generalmente con paredes de hormigón, que se llenan y compactan con tractores y cargadoras. La zanja llena se cubre con una lona de plástico para sellarla herméticamente. Estos silos se suelen descargar con un tractor y una cargadora. Son económicos y especialmente adecuados para operaciones de gran envergadura.

Los silos de sacos son tubos de plástico resistentes, generalmente de entre 2,4  y 3,6  metros de diámetro, y de longitud variable según la cantidad de material a almacenar. Se llenan con una máquina diseñada para tal fin y se sellan en ambos extremos. Se descargan con un tractor y una cargadora o una minicargadora . El saco se desecha por secciones a medida que se va abriendo. Los silos de sacos requieren poca inversión inicial. Pueden utilizarse como solución temporal cuando las condiciones de crecimiento o cosecha exigen más espacio, aunque algunas explotaciones los utilizan anualmente.

Un silo de grano suele ser mucho más bajo que un silo, ^{[ 1 ]} y se utiliza normalmente para almacenar materia seca como cemento o grano. El grano a menudo se seca en un secador de grano antes de almacenarlo en el silo. Los silos pueden ser redondos o cuadrados, pero los redondos tienden a vaciarse más fácilmente debido a la falta de esquinas donde el material almacenado pueda atascarse y incrustarse. ^{[ 2 ]}

El material almacenado puede estar en polvo, en forma de granos de semilla o en mazorcas. Debido a su naturaleza seca, suele ser más ligero que el ensilado y se puede manipular con mayor facilidad mediante descargadores de grano bajo el piso. Para facilitar el secado después de la cosecha, algunos silos de grano cuentan con un eje central hueco, perforado o con rejilla, que permite una mejor infiltración de aire en el grano almacenado.

Existen diferentes tipos de silos de cemento, como el silo móvil de baja altura y el silo vertical estático, que se utilizan para almacenar y descargar cemento y otros materiales en polvo, como cenizas volantes (PFA). Los silos de baja altura son totalmente móviles y tienen capacidades de 100 a 750 toneladas. Son fáciles de transportar e instalar en obra. Estos silos móviles suelen estar equipados con un sistema de pesaje electrónico con pantalla digital e impresora. Esto permite controlar la cantidad de cemento o polvo descargado del silo y proporciona una indicación precisa de lo que queda en su interior. Los silos verticales estáticos tienen capacidades de 200 a 800 toneladas. ^{[ 3 ]} Se consideran una opción de bajo mantenimiento para el almacenamiento de cemento u otros polvos. Los silos de cemento pueden utilizarse junto con plantas de dosificación alimentadas por tolva.

La arena y la sal para el mantenimiento invernal de carreteras se almacenan en silos cónicos con techo de cerchas transparentes. Estos son más comunes en Norteamérica , especialmente en Canadá y Estados Unidos . Su forma se basa en la forma natural que se adquiere al apilar sólidos. ^{[ 4 ]} La cúpula está hecha de paneles de madera prefabricados con tejas instaladas sobre una base circular de hormigón armado. La entrada abierta permite que las cargadoras frontales la llenen y la vacíen fácilmente. Suelen encontrarse a lo largo de las principales autopistas o carreteras primarias.

Los silos de plástico, también conocidos como depósitos de fondo de tolva, se fabrican mediante diversos procesos como el moldeo por inyección , el moldeo rotacional y el moldeo por soplado . Se construyen con una amplia variedad de plásticos de polietileno . Estos silos son ligeros y resultan ideales para el almacenamiento a pequeña escala en explotaciones ganaderas y de cereales. Su diseño ligero y sus materiales económicos los convierten en una excelente alternativa a los silos de acero tradicionales. A diferencia de los silos de tela, que suelen ser propensos a la pudrición del grano y a las plagas, lo que ha causado frustración a muchos agricultores, ^{[ 6 ]} los silos de plástico son más seguros y conservan el grano fresco y en buen estado. Pueden diseñarse como depósitos de fondo de tolva fijos o como depósitos portátiles para palés.

Los silos de tela se construyen con una bolsa de tela suspendida dentro de una estructura rígida. Para la fabricación de la bolsa se suelen utilizar tejidos de poliéster , prestando especial atención al tamaño de los poros. Las zonas superiores de la tela del silo se fabrican a menudo con poros ligeramente más grandes, con la intención de que actúen como filtro de ventilación durante el llenado. Algunos diseños incluyen hilo metálico dentro de la tela, proporcionando una vía conductora estática desde la superficie de la tela hasta tierra. La estructura de un silo de tela suele ser de acero . Los silos de tela son una opción atractiva debido a su coste relativamente bajo en comparación con los silos convencionales. Sin embargo, cuando se utilizan para almacenar materiales combustibles granulares o particulados, las prácticas convencionales prescritas por las normas consensuadas de la industria ^{[ 7 ]} para abordar los riesgos del polvo combustible no se pueden aplicar sin un análisis de ingeniería considerable del sistema.

Los silos flexibles son la solución más versátil y rentable para el almacenamiento de polvos y gránulos a granel. Fabricados con tejido trevira, un material resistente y no tóxico, los silos pueden procesar partículas de hasta 2 micras y se pueden cargar neumáticamente sin necesidad de un colector de polvo. El cono de tejido del silo, con una inclinación de 45 grados, se flexiona libremente durante la descarga, lo que permite un flujo eficiente de productos difíciles de manipular, como azúcar, harina, carbonato de calcio, etc., con la mínima ayuda de un pequeño vibrador instalado en la transición de descarga. El tejido trevira permite la transpiración, evitando la condensación en sus paredes internas. Esto elimina la formación de grumos y apelmazamiento del producto.

Con tamaños que van desde 2 ^m³ hasta más de 1000 ^m³ , los silos rígidos cubren una amplia gama de aplicaciones y pueden construirse con diversos materiales. Los silos rígidos pueden contar con más de una partición vertical para compartimentarlos según el tipo de producto. ^{[ 8 ]}

El llenado de los silos de forraje se realiza mediante una cosechadora de forraje que puede ser autopropulsada, con motor y cabina para el conductor, o remolcada por un tractor que suministra energía a través de una toma de fuerza (PTO) .

La cosechadora cuenta con una serie de cuchillas de corte en forma de tambor que trituran el material vegetal fibroso en trozos pequeños de no más de una pulgada de largo, para facilitar su soplado y transporte mecanizado mediante sinfines. El material vegetal finamente picado es luego soplado por la cosechadora hacia un remolque forrajero que contiene un sistema de descarga automático.

El llenado de la torre de forraje se realiza normalmente con un soplador de silo, que es un ventilador muy grande con aspas en forma de paleta. El material se introduce en una tolva vibratoria y se empuja hacia el soplador mediante un sinfín espiral giratorio .

Generalmente, el soplador cuenta con una conexión de agua para añadir humedad a la materia vegetal que se introduce en el silo. El soplador puede funcionar con un motor eléctrico, pero lo más común es utilizar un tractor auxiliar .

Una gran cadena transportadora de movimiento lento, situada debajo del ensilado en el vagón forrajero, mueve la pila hacia el frente, donde filas de dientes giratorios la desmenuzan y la depositan sobre una cinta transportadora transversal de alta velocidad que vierte el ensilado por el lateral del vagón hacia la tolva del soplador.

Los sacos de silo se llenan mediante un trineo móvil accionado por la toma de fuerza de un tractor en punto muerto, que se empuja gradualmente hacia adelante a medida que se llena el saco. La dirección del tractor controla la colocación del saco durante el llenado, pero normalmente se colocan en línea recta.

La bolsa se carga utilizando los mismos métodos de recolección de forraje que la torre, pero el remolque forrajero debe avanzar progresivamente con el cargador de bolsas. El cargador utiliza una serie de dientes giratorios en espiral con forma de leva, junto con grandes púas en forma de peine , para empujar el forraje hacia la bolsa. El forraje se introduce a través de una gran abertura y, a medida que los dientes giran hacia afuera, pasan entre las púas del peine. Los dientes del sinfín con forma de leva, mediante las púas de acero, retiran el forraje, manteniéndolo dentro de la bolsa.

Antes de comenzar el llenado, la bolsa completa se coloca sobre la cargadora como un tubo enrollado y doblado sobre sí mismo en múltiples capas, formando una gruesa pila de plástico. Debido a la escasa elasticidad del plástico, la tolva de llenado del mecanismo de carga es ligeramente más pequeña que el tamaño final de la bolsa, para acomodar esta pila de plástico alrededor de la boca de la cargadora. El plástico se va desenrollando lentamente alrededor de los bordes de la cargadora a medida que se llena el tubo.

El contenido del silo está presurizado durante el llenado, y dicha presión está controlada por un regulador de presión de zapata de freno de gran tamaño que sujeta dos grandes tambores de cabrestante a cada lado de la cargadora. Los cables que salen del tambor se extienden hasta la parte trasera del silo, donde una gran cesta de malla mantiene cerrado el extremo posterior.

Para evitar la formación de moho y asegurar un cierre hermético durante la fermentación, los extremos del tubo de la bolsa del silo se juntan, se doblan y se atan para impedir la entrada de oxígeno. La extracción del cargador de bolsas puede ser peligrosa para los transeúntes, ya que es necesario liberar la presión y dejar que la parte trasera se desplome sobre el suelo.

Un descargador de silo se refiere específicamente a un dispositivo cilíndrico giratorio especial para la recogida de forraje que se utiliza dentro de un silo de torre simple.

El componente principal del descargador de silos está suspendido en el interior del silo mediante un cable de acero que pasa por una polea instalada en la parte superior central del techo. El posicionamiento vertical del descargador se controla mediante un cabrestante eléctrico situado en el exterior del silo.

Para el llenado de un silo de torre en verano, el descargador se eleva lo más alto posible hasta la parte superior del silo y se coloca en posición de estacionamiento. El silo se llena con un soplador de silos, que consiste en un ventilador muy grande que impulsa un gran volumen de aire a presión a través de un tubo de 25 cm (10 pulgadas) en el lateral del silo. Se introduce una pequeña cantidad de agua en la corriente de aire durante el llenado para lubricar el tubo. Una pequeña boquilla ajustable en la parte superior, controlada por una manivela en la base del silo, dirige el ensilado para que caiga en el silo por el lado más cercano, el medio o el más alejado, facilitando así una carga uniforme en capas. Una vez lleno por completo, la parte superior del montón de ensilado expuesto se cubre con una lámina grande y resistente de plástico para silos, que impide la entrada de oxígeno y permite que todo el montón comience a fermentar en otoño.

En invierno, cuando los animales deben permanecer en el interior, se retira el plástico del silo, se baja el descargador hasta la parte superior del ensilado y se abre una puerta abatible en el lateral del silo para permitir la descarga del ensilado. Hay varias puertas de acceso dispuestas verticalmente a lo largo del lateral del silo, con un tubo de descarga junto a las puertas que cuenta con una serie de tapas extraíbles a lo largo del tubo. El tubo de descarga y las puertas de acceso suelen estar cubiertos por una gran protección en forma de U montada en el silo, para proteger al agricultor del viento, la nieve y la lluvia mientras trabaja en el silo.

El mecanismo de descarga del silo consta de un par de sinfines dentados que giran en sentido contrario, los cuales levantan la superficie del ensilaje y lo arrastran hacia el centro del descargador. Los sinfines giran en círculo alrededor del eje central, desprendiendo uniformemente el ensilaje de la superficie de la pila. En el centro, un potente soplador recoge el ensilaje y lo expulsa por la puerta del silo, donde cae por gravedad a través del tubo de descarga hasta el fondo del silo, generalmente a un sistema de transporte automatizado .

El operario suele bajar el descargador solo media pulgada a la vez, y este recoge una pequeña cantidad de material hasta que el cable del cabrestante se tensa y el descargador deja de recogerlo. Entonces, el operario baja el descargador otra media pulgada y el proceso se repite. Si se baja demasiado, el descargador puede recoger mucho más material del que puede manejar, lo que puede provocar un desbordamiento y obstruir el soplador, la boquilla de salida y el tubo del descargador, lo que conlleva una pérdida de tiempo al tener que subir al silo para desatascarlo.

Una vez que el ensilaje ingresa al sistema de transporte, puede distribuirse mediante sistemas manuales o automáticos. El sistema manual más sencillo utiliza una plataforma metálica deslizante debajo del canal de recogida. Al abrirse, el forraje cae a través de la abertura y desciende por una rampa hasta un carro, carretilla o pila. Al cerrarse, el forraje continúa su recorrido más allá de la abertura hacia otras partes del transportador. La automatización informática y un transportador que recorre toda la longitud del comedero permiten que el ensilaje se deje caer automáticamente desde arriba a cada animal, con una cantidad personalizada para cada ubicación.

Para llenar un silo, es necesario estacionar dos tractores muy cerca uno del otro, ambos funcionando a máxima potencia y con tomas de fuerza activas . Uno acciona el soplador del silo y el otro un remolque forrajero que descarga forraje recién cortado en el soplador. El agricultor debe moverse constantemente en este entorno altamente peligroso de ejes giratorios y cintas transportadoras de alta velocidad para verificar el flujo de material, ajustar la velocidad y arrancar y detener toda la maquinaria entre cargas.

Para llenar un silo, es necesario izar la descargadora hasta la parte superior con un cabrestante, y retirar del suelo del silo cualquier resto de forraje que la descargadora no haya podido recoger. Esta tarea exige que el agricultor trabaje directamente debajo de una máquina de varias toneladas suspendida a quince metros o más de altura mediante un pequeño cable de acero. Si la descargadora se cae, es probable que el agricultor muera al instante.

La descarga también presenta sus propios riesgos, debido a que el agricultor debe subir regularmente al silo para cerrar una puerta superior y abrir una inferior, moviendo la tolva de descarga de una puerta a otra en el proceso. La fermentación del ensilado produce gas metano que, con el tiempo, se libera y desplaza el oxígeno en la parte superior del silo. Un agricultor que entre directamente en un silo sin tomar precauciones puede asfixiarse con el metano, quedar inconsciente y morir sofocado silenciosamente antes de que nadie se dé cuenta de lo sucedido. Es necesario dejar el ventilador del silo conectado en todo momento para usarlo cuando sea necesario para ventilar el silo con aire fresco, o bien contar con un sistema de ventilador eléctrico específico para introducir aire fresco en el silo antes de que alguien intente entrar.

En caso de que el mecanismo de descarga se atasque, el agricultor debe subir al silo y pararse directamente sobre la máquina, introduciendo la mano en la boquilla del soplador para extraer el ensilaje blando. Tras destapar el atasco, el forraje debe extenderse con una horca formando una capa uniforme alrededor de la máquina para evitar que esta se atasque de nuevo. Durante todo este proceso, el agricultor permanece de pie sobre o cerca de una máquina que podría matarlo en segundos si se encendiera accidentalmente. Esto podría ocurrir si alguien en el granero encendiera sin darse cuenta el mecanismo de descarga mientras otra persona trabaja en la máquina dentro del silo.

A menudo, al descargar grano de un sinfín u otra abertura en la parte inferior del silo, otro trabajador se coloca sobre el grano para "descenderlo" y asegurar un flujo uniforme. En ocasiones, bolsas inestables en el grano se derrumban bajo el trabajador; esto se conoce como atrapamiento por grano, ya que el trabajador puede quedar completamente hundido en el grano en cuestión de segundos. El atrapamiento también puede ocurrir al mover el grano o cuando los trabajadores retiran grandes terrones que se han atascado en la pared del silo. Esto suele provocar la muerte por asfixia .

También se han registrado numerosos casos de explosiones de silos, conductos y edificios asociados. Si el aire interior se carga de partículas finamente granuladas, como polvo de grano, una chispa puede provocar una explosión de polvo lo suficientemente potente como para destruir un silo de hormigón y los edificios adyacentes, incendiando generalmente el grano y el edificio contiguo. Las chispas suelen producirse por el roce de metales contra conductos metálicos o por la electricidad estática generada por el polvo que se desplaza a lo largo de los conductos cuando está muy seco.

Los dos problemas principales que requieren la limpieza de silos son la formación de puentes y la acumulación de material. La formación de puentes se produce cuando el material se entrelaza sobre el mecanismo de descarga en la base del silo y bloquea el flujo por gravedad del material almacenado hacia el sistema de descarga. La acumulación de material se produce cuando el material comienza a adherirse a las paredes del silo. Esto reduce la capacidad operativa del silo y provoca la contaminación cruzada del material nuevo con el antiguo. Existen diversas maneras de limpiar un silo, y muchas de ellas conllevan sus propios riesgos. Sin embargo, desde principios de la década de 1990, se han comercializado limpiadores acústicos . Estos son no invasivos, presentan un riesgo mínimo y ofrecen una forma muy rentable de mantener limpio un silo de partículas pequeñas.