Diagnóstico y rehabilitación de silos de concreto armado: caso de estudio con END y SAP2000
Figura 1: Batería de 6 silos de almacenamiento en estudio.
Contexto del proyecto
Figura 2: Irregularidades evidenciadas en el la parte inferior de los silos.
Etapas desarrolladas en el estudio de los silos
Metodología aplicada
Para realizar el diagnóstico y la evaluación de los 6 silos de concreto armado se aplicó una metodología integral que combinó inspección visual, ensayos no destructivos y modelado estructural. Esto permitió caracterizar el estado actual de las estructuras y definir estrategias de reparación.
Levantamiento topográfico
Se midieron geometrías, espesores de pared, diámetros y verticalidad de los silos. Los resultados confirmaron que la desviación máxima registrada fue de 3 cm, dentro de los límites de aceptación.
Se efectuó un levantamiento planimétrico y altimétrico de los silos para obtener dimensiones geométricas clave: diámetro, espesor de pared y altura. Además, se verificó la verticalidad mediante estación total, asegurando que no existieran desplomes significativos en la batería de silos.
Figura 3: Planta y elevación con dimensiones estructurales de silos de almacenamiento. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Inspección visual detallada
Se detectaron daños recurrentes en la zona inferior de los silos: fisuras, juntas deterioradas, oquedades, desprendimiento de recubrimientos y presencia de acero de refuerzo corroído.
Se llevó a cabo una inspección rigurosa para identificar daños visibles, entre los que destacaron:
- Fisuras en el concreto.
- Desprendimiento del recubrimiento.
- Oquedades y vacíos en el mortero de protección.
- Corrosión del acero de refuerzo, especialmente en la zona inferior.
- Juntas deterioradas y evidencias de reparaciones anteriores.
Figura 4: Descripción del proceso de la inspección visual y detallada de los seis (6) silos. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Figura 5: Identificación de acero de refuerzo expuesto por corrosión. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Ensayos no destructivos (END)
Para complementar la inspección, se aplicaron técnicas de ensayo no destructivo en distintas zonas de los silos:
Figura 6: Zonas de aplicación de ensayos no destructivos en silos de almacenamiento de trigo. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Figura 7: Ensayo detección de barras. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Figura 8: Ensayo con el esclerómetro. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Figura 9: Ensayo con el ultrasonido. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Evaluación estructural con SAP2000
A partir de la información recolectada, se modeló la batería de silos mediante elementos finitos en SAP2000, aplicando la teoría de Janssen para estimar las presiones internas generadas por el material almacenado. Este análisis permitió identificar las solicitaciones críticas y establecer la necesidad de refuerzo adicional en áreas comprometidas.
Figura 10: Modelo en Sap2000 de la batería de silos.
Se presentan las presiones sobre las paredes de los silos, tracción circunferencial y área de acero de refuerzo circunferencial requerido para diferentes alturas, con la finalidad de ubicar las demandas máximas e información del refuerzo que se requiere en las zonas afectadas.
Figura 11: Resultados de la verificación estructural de los silos en SAP2000.
Resultados obtenidos
Figura 12: Planos de reparación y sustitución del acero de refuerzo obtenido en el diseño. Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Protocolo de reparación propuesto
Tras el diagnóstico realizado, se estableció un plan de intervención orientado a recuperar la funcionalidad y prolongar la vida útil de los silos. El protocolo contempla las siguientes fases:
Este protocolo no solo busca reparar los daños visibles, sino también detener el avance de la corrosión y garantizar que los silos puedan seguir operando de manera segura durante su vida útil proyectada.
A continuación, se presentan imágenes referentes al proceso de intervención descrito anteriormente.
Figura 13: Plano de metodología de reparación de daños. Empresa Modos Estudio de Ingeniería C.A.
Figura 14: Superficie acondicionada para recibir el mortero de reparación estructural. Empresa CAMICEM C.A.
Figura 15: Batería de 6 silos de concreto armado ya reparados. Empresa CAMICEM C.A.
Figura 16: Reparación en juntas de losa de fondo del silo. Empresa CAMICEM C.A.
Conclusiones y recomendaciones
El estudio reveló que las patologías más críticas de los seis silos se concentran en la zona inferior, donde se observaron fisuras, desprendimientos de recubrimiento y corrosión avanzada del acero de refuerzo.
Pese a ello, los ensayos no destructivos confirmaron que la resistencia a compresión del concreto se mantiene dentro de valores aceptables, lo que constituye un aspecto positivo para la rehabilitación. El mayor riesgo identificado proviene de la pérdida de sección en el refuerzo, generada por la exposición a un ambiente corrosivo y la falta de mantenimiento preventivo.
La evaluación estructural en SAP2000 permitió verificar el desempeño de los silos frente a cargas de servicio y demostró la necesidad de intervenciones específicas en áreas críticas, principalmente asociadas a esfuerzos de tracción circunferencial.
Se implementó el protocolo de reparación propuesto, con énfasis en la sustitución de barras de acero deterioradas y el uso de morteros de reparación de alto desempeño.
Mantenimiento preventivo
- Establecer un plan de mantenimiento preventivo periódico, que incluya inspecciones visuales anuales, pruebas de recubrimiento y monitoreo del estado del concreto y el refuerzo.
- Aplicar recubrimientos protectores adicionales en las zonas más expuestas a la humedad y agentes corrosivos.
Con estas medidas, los silos podrán mantener su operatividad con seguridad, reduciendo el riesgo de fallas estructurales y optimizando los recursos invertidos en su rehabilitación.
Referencias
• ACI Committee 313. Design Specification for Concrete Silos and Stacking Tubes for Storing Granular Materials (ACI 313-16). American Concrete Institute, 2016.
• Arrieta, L., Dikdan, M., Malavé, R., Anzola, E., Olavarrieta, M., Avon, D., Bolognini, H., Corominas, M. (2013). Prevención de daños y rehabilitación de estructuras de concreto armado. Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”.
Preguntas frecuentes (FAQ)
➡¿Cuáles son las principales patologías que afectan a los silos de concreto armado?
Fisuras, desprendimiento del recubrimiento, oquedades en el mortero de protección, corrosión del acero de refuerzo y deterioro de juntas.
➡¿Qué ensayos no destructivos son más útiles para evaluar un silo?
El pachómetro, para determinar recubrimientos y refuerzo; el esclerómetro, para evaluar resistencia superficial; y el ultrasonido, para estimar homogeneidad y resistencia a compresión.
➡¿Cómo influye la corrosión del acero en la integridad estructural de un silo?
La corrosión reduce la sección de las barras de refuerzo, disminuyendo la capacidad resistente y acelerando la fisuración y el desprendimiento del concreto.
➡¿Qué normas técnicas se aplican en la evaluación de silos de concreto?
El ACI 313 es la referencia internacional más utilizada para diseño y verificación de silos, junto con criterios de análisis estructural basados en elementos finitos y normativas locales.
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