Cómo calcular la capacidad del tanque de almacenamiento de betún para una planta de mezcla de asfalto.

Seleccionar la capacidad adecuada para el tanque de almacenamiento de betún no es tan sencillo como elegir el tanque más grande disponible. El sistema de almacenamiento debe ajustarse a la tasa de producción real de la planta de mezcla de asfalto, el consumo diario de betún, la frecuencia de suministro, la capacidad de calefacción y el programa de operación.

Si el tanque es demasiado pequeño, la planta de asfalto podría detenerse mientras espera nuevas entregas de betún o mientras se sigue fundiendo betún sólido. Si el tanque es demasiado grande, el proyecto podría incurrir en gastos innecesarios de equipo, aislamiento, cimientos, capacidad de calefacción y mantenimiento de temperatura a largo plazo.

Esta guía explica cómo calcular la capacidad de los tanques de almacenamiento de betún para una planta de mezcla de asfalto y cómo convertir ese cálculo en una configuración práctica de los tanques.

Por qué la capacidad del tanque de betún debe coincidir con la producción de la planta de asfalto.

Una planta de mezcla de asfalto consume betún de forma continua durante la producción. Por lo tanto, la capacidad de almacenamiento requerida depende principalmente de la cantidad de toneladas de asfalto que produce la planta y de la cantidad de betún que contiene cada tonelada de mezcla asfáltica.

Sin embargo, la capacidad nominal de la planta por sí sola no es suficiente. Una planta con una capacidad nominal de 160 toneladas por hora rara vez opera a plena capacidad durante todas las horas programadas. La alimentación de material, la humedad de los agregados, los cambios en la mezcla, la disponibilidad de camiones, el mantenimiento y las interrupciones en la producción afectan la tasa de operación real.

Por lo tanto, un cálculo fiable debería tener en cuenta lo siguiente:

• Producción nominal de la planta de asfalto
• Tasa de utilización real de la planta
• Contenido de betún en la mezcla asfáltica
• Horario de funcionamiento diario
• Días de almacenamiento requeridos
• Fiabilidad del suministro y la entrega
• Reserva de seguridad
• Volumen máximo utilizable del tanque
• Número de grados de betún utilizados

Paso 1: Calcular el consumo horario de betún.

El primer paso consiste en calcular cuánto betún consume la planta de asfalto durante una hora de producción.

Fórmula:

Consumo horario de betún = Producción de la planta de asfalto × Contenido de betún

Por ejemplo, supongamos que una planta de asfalto tiene una producción nominal de 160 toneladas por hora y que la mezcla asfáltica contiene 51 TP3T de betún.

160 t/h × 5% = 8 toneladas de betún por hora

Si la planta funciona de forma continua a plena capacidad, consumirá aproximadamente 8 toneladas de betún cada hora.

El porcentaje real de betún siempre debe provenir del diseño de mezcla asfáltica aprobado. Las diferentes capas de rodadura, capas base, mezclas asfálticas con mástique de piedra y mezclas asfálticas modificadas pueden utilizar diferentes contenidos de ligante.

Paso 2: Ajustar según la utilización real de la planta.

Utilizar la producción nominal de la planta sin ajustes puede sobreestimar la demanda diaria. Un factor de utilización proporciona una estimación más realista de la producción real.

Fórmula:

Producción real de asfalto por hora = Producción nominal × Factor de utilización

Supongamos que la planta de 160 t/h opera a una tasa de utilización promedio de 80%.

160 t/h × 80% = 128 t/h de producción promedio real

El consumo medio de betún correspondiente es:

128 t/h × 5% = 6,4 toneladas de betún por hora

Para los cálculos preliminares, los contratistas pueden utilizar un factor de utilización estimado basado en proyectos anteriores. Para la selección final del equipo, los registros de producción reales o el cronograma previsto por el operador de la planta son más fiables.

Paso 3: Calcular la demanda diaria de betún

El consumo diario de betún depende del consumo medio por hora y del número de horas productivas de funcionamiento.

Fórmula:

Demanda diaria de betún = Producción nominal de la planta × Factor de utilización × Horas de funcionamiento × Contenido de betún

Utilizando el ejemplo anterior:

• Producción de la planta de asfalto: 160 t/h
• Factor de utilización: 80%
• Horario de funcionamiento: 10 horas al día.
• Contenido de betún: 5%

160 × 0,80 × 10 × 0,05 = 64 toneladas de betún por día

Por lo tanto, la planta deberá recibir, fundir, almacenar y suministrar aproximadamente 64 toneladas de betún por cada jornada completa de producción.

Paso 4: Determinar el número de días de almacenamiento necesarios.

El tiempo de almacenamiento es una de las variables de diseño más importantes. Un proyecto que recibe betún a granel diariamente puede requerir menos almacenamiento que un proyecto vial remoto abastecido con bidones o sacos jumbo.

Las preguntas típicas incluyen:

• ¿Con qué frecuencia se puede entregar el betún?
• ¿El proveedor es local o importado?
• ¿Pueden las condiciones meteorológicas o de las carreteras retrasar el transporte?
• ¿El proyecto se desarrolla en una zona remota?
• ¿El betún se suministra a granel, en bidones o en sacos?
• ¿Cuánto tiempo requiere el proceso de fusión?
• ¿Un retraso en la entrega detendría la producción de asfalto?

Para una planta con entregas diarias a granel confiables, uno o dos días de almacenamiento pueden ser suficientes. Los proyectos con logística inestable, betún importado, suministro en bidones o largas distancias de transporte pueden requerir existencias para varios días.

Fórmula:

Requerimiento de almacenamiento base = Demanda diaria de betún × Días de almacenamiento requeridos

Para la planta de 160 t/h que consume 64 toneladas por día y requiere existencias para dos días:

64 toneladas/día × 2 días = 128 toneladas

Paso 5: Añadir una reserva de seguridad

El consumo calculado no debería representar, por lo general, la totalidad del inventario disponible. Una reserva ayuda a compensar los retrasos en las entregas, las fluctuaciones de la producción, los cambios inesperados en la combinación de productos y las diferencias en las mediciones.

Fórmula:

Almacenamiento útil requerido = Requisito de almacenamiento base × (1 + Reserva de seguridad)

Si se utiliza una reserva 15%:

128 toneladas × 1,15 = 147,2 toneladas de almacenamiento utilizable

La reserva adecuada depende de la fiabilidad de la cadena de suministro. Un proyecto ubicado cerca de una refinería o terminal puede requerir una reserva menor que un proyecto remoto que dependa de bidones de betún importados.

Paso 6: Convertir el peso del betún en volumen del tanque.

Los depósitos de almacenamiento de betún se suelen especificar por volumen, mientras que el consumo del proyecto se calcula normalmente por peso.

Fórmula:

Volumen requerido = Peso del betún requerido ÷ Densidad del betún

La densidad del betún varía según el grado y la temperatura. Para una estimación preliminar del tamaño, se puede utilizar una densidad aproximada, pero el cálculo final debe basarse en los datos reales del producto proporcionados por el proveedor.

Suponiendo una densidad preliminar de 0,98 toneladas por metro cúbico:

147,2 toneladas ÷ 0,98 t/m³ = aproximadamente 150,2 m³ de volumen útil

Paso 7: Considerar el nivel máximo de llenado

Un tanque de almacenamiento no debe llenarse hasta el 100% de su volumen nominal. Debe quedar espacio para la expansión térmica, el funcionamiento seguro, las variaciones de nivel y la circulación interna.

Fórmula:

Capacidad nominal del tanque = Volumen útil requerido ÷ Relación máxima de llenado

Si la relación de llenado permitida es 90%:

150,2 m³ ÷ 0,90 = aproximadamente 166,9 m³

En la selección práctica de equipos, este proyecto podría considerar una capacidad nominal total de aproximadamente 180 a 200 m³, dependiendo de los tamaños de tanques estándar disponibles y la reserva operativa requerida.

Fórmula completa para determinar la capacidad del tanque de betún

El cálculo preliminar completo se puede escribir de la siguiente manera:

Volumen nominal del tanque = Producción de la planta × Factor de utilización × Horas de funcionamiento × Contenido de betún × Días de almacenamiento × Factor de seguridad ÷ Densidad del betún ÷ Índice de llenado

Dónde:

• Producción de la planta Se mide en toneladas de asfalto por hora.
• Factor de utilización representa la producción promedio real
• Horario de funcionamiento son horas productivas por día
• Contenido de betún se toma del diseño de la mezcla asfáltica
• días de almacenamiento representar el período de existencias requerido
• factor de seguridad incluye la reserva adicional
• Densidad del betún convierte peso en volumen
• Relación de llenado cuenta de la capacidad útil del tanque

Ejemplos de capacidad para diferentes plantas de mezcla de asfalto

Los siguientes ejemplos utilizan las mismas suposiciones preliminares:

• Factor de utilización: 80%
• Horario de funcionamiento: 10 horas al día.
• Contenido de betún: 5%
• Periodo de conservación: 2 días
• Reserva de seguridad: 15%
• Densidad del betún: 0,98 t/m³
• Relación de llenado máxima: 90%

Estas configuraciones son ejemplos, no recomendaciones fijas. El dimensionamiento real del tanque depende de las dimensiones estándar, los grados de betún, las condiciones de suministro, el método de calentamiento, la disposición del proyecto y la redundancia requerida.

¿Debería usar un tanque grande o varios tanques más pequeños?

La capacidad total calculada a menudo se puede dividir entre varios tanques. Para muchas plantas de asfalto, contar con varios tanques ofrece mayor flexibilidad operativa que un solo tanque grande.

Ventajas de tener varios tanques

• Los diferentes grados de betún pueden almacenarse por separado.
• Un tanque puede abastecer la planta mientras otro recibe o calienta material nuevo.
• El mantenimiento puede realizarse sin necesidad de apagar todo el sistema de almacenamiento.
• La calefacción y la circulación del aire pueden controlarse de forma independiente.
• El proyecto mantiene una capacidad de almacenamiento parcial en caso de que un tanque no esté disponible temporalmente.
• La expansión futura del sistema podría ser más sencilla.

Cuándo puede ser adecuado un tanque grande

• La planta utiliza un solo tipo de betún.
• Los suministros de betún son estables y frecuentes.
• El espacio disponible es limitado.
• El proceso operativo es sencillo y continuo.
• Ya se dispone de un tanque de reserva o de almacenamiento independiente.

En las plantas que utilizan tanto betún de penetración como betún modificado con polímeros, normalmente se requieren tanques separados, ya que los productos no deben mezclarse.

La capacidad del tanque debe coincidir con la capacidad de calefacción.

Una gran capacidad de almacenamiento solo resulta útil cuando el sistema de calefacción puede llevar el betún entrante a la temperatura de funcionamiento requerida y compensar la pérdida de calor.

El sistema de calefacción debe seleccionarse de acuerdo con:

• Temperatura de entrega del betún
• Temperatura de almacenamiento requerida
• Volumen del tanque
• Tiempo de calentamiento necesario
• Temperatura ambiente
• Espesor y calidad del aislamiento
• Método de calentamiento
• Pérdida de calor en tuberías y bombas

Un tanque diseñado únicamente para mantener la temperatura requiere menos potencia de calentamiento que un tanque destinado a calentar rápidamente betún frío o parcialmente solidificado.

El sobredimensionamiento del almacenamiento sin aumentar la capacidad de calefacción puede provocar un arranque lento, una distribución desigual de la temperatura, un mayor consumo de combustible y un suministro insuficiente de betún durante los periodos de máxima producción de asfalto.

Consideraciones especiales para el betún en bidones y sacos jumbo

Cuando el betún llega en bidones o sacos de una tonelada, los equipos de fusión también deben ajustarse al consumo diario.

Por ejemplo, si una planta de asfalto consume 64 toneladas de betún al día, pero la máquina de fusión procesa solo 40 toneladas diarias, aumentar la capacidad de almacenamiento no solucionará la escasez de suministro. El sistema de fusión, el sistema de almacenamiento, las bombas, las tuberías y la planta de asfalto deben dimensionarse como un proceso integral.

Se debe comprobar el sistema para lo siguiente:

• Capacidad diaria de fusión de tambores o bolsas
• Capacidad de amortiguación del betún fundido
• Calefacción y circulación del tanque de almacenamiento
• Caudal de la bomba de transferencia de betún
• Diámetro de la tubería y trazado térmico
• Consumo máximo de la planta de asfalto

Errores comunes en el dimensionamiento de tanques de almacenamiento de betún

Utilizando únicamente la capacidad nominal de la planta de asfalto.

La potencia indicada en la placa de características no representa la producción diaria real. También deben tenerse en cuenta las horas de funcionamiento y la utilización de los recursos.

Ignorar el volumen utilizable

Un tanque con una capacidad nominal de 100 m³ no necesariamente ofrece 100 m³ de almacenamiento útil. Los límites de llenado seguros y el espacio operativo reducen el volumen disponible.

Olvidar la reserva de seguridad

Un sistema diseñado para un consumo teórico exacto no ofrece protección contra retrasos en las entregas ni aumentos en la producción.

Utilizar un mismo tanque para diferentes grados de betún.

Los diferentes grados, especialmente el betún convencional y el modificado, deben almacenarse por separado para evitar la contaminación y los problemas de rendimiento.

Sobredimensionar el tanque pero subdimensionar el calentador

El tanque puede contener suficiente betún, pero aun así no calentarlo con la suficiente rapidez para la producción de asfalto.

Ignorar el formulario de suministro de betún

El betún a granel, los bidones y los sacos jumbo requieren diferentes sistemas de recepción y fusión. La capacidad de almacenamiento debe coordinarse con el método de suministro previo.

Información que debe proporcionar al solicitar un presupuesto

Para recibir una configuración precisa del tanque de betún, proporcione al fabricante del equipo los siguientes datos del proyecto:

• Capacidad de la planta de mezcla de asfalto en toneladas por hora
• Horario de funcionamiento diario previsto
• Porcentaje promedio de betún en la mezcla asfáltica
• Días de almacenamiento requeridos
• Número y tipo de grados de betún
• Presentación del betún: a granel, en bidones o en sacos jumbo.
• Temperatura de entrega del betún
• Temperatura de almacenamiento y bombeo requerida
• Temperatura ambiente mínima local
• Combustible o energía eléctrica disponible
• Restricciones de diseño e instalación del sitio
• Diseño de tanque vertical u horizontal requerido

Proporcionar esta información permite al fabricante calcular no solo la capacidad total de almacenamiento, sino también el sistema de calefacción, la capacidad de la bomba, la disposición de las tuberías, el aislamiento, el sistema de control y el diseño de la instalación.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos días de almacenamiento de betún debe tener una planta de asfalto?

El tiempo de almacenamiento adecuado depende de la fiabilidad de las entregas y de la ubicación del proyecto. Las plantas con entregas locales estables a granel pueden requerir menos existencias, mientras que los proyectos remotos o los que utilizan bidones importados pueden requerir varios días de almacenamiento.

¿Es suficiente un tanque de betún de 100 m³ para una planta de asfalto de 160 t/h?

Depende de las horas de funcionamiento, el porcentaje de aglutinante, la tasa de utilización y la frecuencia de entrega. En las condiciones de ejemplo utilizadas en este artículo, una planta de 160 t/h requiere más de 160 m³ de almacenamiento nominal para dos días de producción y una reserva de seguridad.

¿Puede un mismo tanque almacenar tanto betún normal como betún modificado?

Se recomienda el uso de tanques separados. La mezcla de betún convencional y betún modificado con polímeros puede afectar las propiedades del material y el rendimiento del asfalto.

¿La capacidad del tanque de betún debe calcularse en toneladas o en metros cúbicos?

El consumo se suele calcular en toneladas, mientras que la capacidad del tanque se especifica en metros cúbicos. La conversión debe realizarse utilizando la densidad real del betún a la temperatura correspondiente.

¿Un tanque de betún de mayor tamaño reduce los costos operativos?

No automáticamente. Un tanque más grande puede reducir el riesgo de entrega, pero también aumenta la inversión, la superficie de aislamiento, la demanda de calefacción y los costos de mantenimiento de la temperatura. La capacidad debe ajustarse a la producción y la logística reales.

¿Cómo puedo elegir entre tanques de betún verticales y horizontales?

La decisión depende del espacio disponible, las limitaciones de transporte, las condiciones de los cimientos, el método de instalación, el acceso para el mantenimiento y la capacidad requerida. Ambos diseños pueden proporcionar un almacenamiento fiable si se diseñan correctamente.

Conclusión

La capacidad correcta del tanque de almacenamiento de betún debe calcularse a partir de la producción real de asfalto, en lugar de seleccionarse por conjeturas.

El proceso básico consiste en calcular la demanda diaria de betún, multiplicarla por el número de días de almacenamiento necesarios, añadir una reserva de seguridad, convertir el peso en volumen y tener en cuenta el nivel máximo de llenado utilizable del tanque.

El sistema de almacenamiento final también debe ser compatible con el equipo de calentamiento del betún, la capacidad de fusión, las bombas, las tuberías, los tipos de betún y el método de suministro.

FEITENG puede diseñar sistemas completos de fusión, calentamiento, almacenamiento, circulación y suministro de betún para plantas de mezcla de asfalto y proyectos de construcción de carreteras.

Para obtener una capacidad de tanque y una configuración técnica recomendadas, envíenos la producción de su planta de asfalto, las horas de funcionamiento diarias, el porcentaje de betún, el método de suministro, la ubicación del proyecto y el período de almacenamiento requerido.

WhatsApp: +86 15335447006
Sitio web: www.bitumenmachine.com

Para obtener información adicional sobre la inversión en equipos y los factores de configuración, lea nuestra Guía de precios de tanques de almacenamiento de betún.