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Jul 18, 2023

Falhas de silo: histórias de casos e lições aprendidas pelo Dr. John W. Carson

23 de março de 2023 | Por Jenike & Johanson Patrocinado por Silos e silos falham com uma frequência muito maior do que quase qualquer outro equipamento industrial. Às vezes a falha envolve apenas distorção

23 de março de 2023 | Por Jenike e Johanson

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Silos e silos falham com uma frequência muito maior do que quase qualquer outro equipamento industrial. Às vezes, a falha envolve apenas distorção ou deformação que, embora desagradável à vista, não representa um risco operacional ou de segurança. Em outros casos, a falha envolve o colapso total da estrutura, com a consequente perda de uso e até perda de vidas.

São apresentados numerosos casos históricos envolvendo falhas estruturais que ilustram erros comuns, bem como limites de projeto.

Embora as estatísticas não estejam disponíveis, centenas de silos, recipientes e tremonhas industriais e agrícolas sofrem algum grau de falha a cada ano. [1-3] Às vezes, a falha é um colapso estrutural completo e dramático. Outras vezes, o fracasso não é tão dramático ou óbvio. Por exemplo, podem formar-se fissuras numa parede de betão ou amolgadelas numa estrutura de aço, qualquer uma das quais pode parecer inofensiva ao observador casual. No entanto, estes são sinais de perigo que indicam que provavelmente serão necessárias medidas corretivas.

O custo económico de uma falha no silo nunca é pequeno. O proprietário enfrenta os custos imediatos de perda de produção e reparos, o pessoal nas proximidades fica exposto a perigos significativos e o projetista e o construtor enfrentam possíveis litígios devido à sua exposição a responsabilidades.

As principais causas de falhas em silos são devidas a deficiências em uma ou mais das quatro categorias: projeto, construção, uso e manutenção. Cada um deles é explorado abaixo, com exemplos e lições aprendidas.

O projeto de silos requer conhecimento especializado. O projetista deve primeiro estabelecer as propriedades de fluxo do material [4], depois considerar itens como geometria do canal de fluxo, desenvolvimento de fluxo e pressão estática e efeitos dinâmicos. Problemas como a formação de rastos e a vibração auto-induzida do silo têm de ser evitados, assegurando ao mesmo tempo uma descarga fiável à taxa necessária. Cargas não uniformes, cargas térmicas e os efeitos de detalhes de fabricação não padronizados devem ser considerados. Acima de tudo, o designer deve saber quando ser cauteloso diante de informações incompletas ou enganosas, ou de recomendações provenientes de manuais, ou de pessoas com a síndrome do “sempre foi feito assim”.

Fig. 1, Pressões não uniformes causadas pela retirada excêntrica

Tendo estabelecido os critérios de projeto, um projeto competente deve seguir-se. Aqui o projetista deve ter uma compreensão completa das combinações de carga, trajetórias de carga, efeitos primários e secundários nos elementos estruturais e a flexibilidade relativa dos elementos. [5,6] Atenção especial deve ser dada à forma como os detalhes mais críticos da estrutura serão construídos para que todos os requisitos e intenções do projeto sejam realizados.

Cinco dos problemas mais comuns que os designers muitas vezes ignoram são descritos abaixo, juntamente com alguns exemplos de cada um.

Esta é uma das causas mais comuns de problemas estruturais em silos, uma vez que é frequentemente negligenciada. Ocorre quando o ponto de retirada da tremonha não está localizado na linha central vertical de um silo circular [7,8], e é particularmente comum quando se usam silos com múltiplas tremonhas, nos quais apenas uma ou duas saídas da tremonha são usadas em um determinado momento. tempo. Se o canal de fluxo resultante cruzar a parede do silo, pressões não uniformes se desenvolverão em torno da circunferência do silo, levando a momentos fletores horizontais e verticais. Veja a Figura 1. Muitos projetistas de silos consideram incorretamente essas pressões não uniformes, apenas aumentando a tensão do arco. [9,10]

Alguns exemplos:

Fig. 2, Alimentador de parafuso de passo constante causou retirada excêntrica

Um silo de mistura utilizou 24 tubos externos para retirar pellets de plástico em várias elevações das seções do cilindro e do cone. Rugas significativas se desenvolveram na seção do cilindro acima de vários tubos. As lições a serem aprendidas aqui são:

Vigas de suporte, cones invertidos, tubos de mistura e outros tipos de componentes internos podem impor grandes cargas concentradas e/ou pressões assimétricas na parede do silo, levando a tensões de flexão inaceitáveis.