Descarga de sistemas granulares a través de aperturas
El flujo granular a través de una apertura en sistemas verticales, como en silos y tolvas, se ha estudiado desde diversas disciplinas (ingeniería, física y química). Sin embargo, aún mucho del conocimiento sobre los parámetros que controlan la descarga se conocen solo desde un punto de vista empírico. A fin de profundizar sobre los diferentes parámetros y situaciones que pueden afectar el proceso de descarga granular, se realiza experimentos en dispositivos donde los granos se muevenen
A. Sistema vertical
B. Sistema horizontal
A. Sistema vertical: descarga de un silo cuasi bidimensional
Se analizó:
a) La pertinencia de ley de Beverloo para describir la descarga de granos blandos (soja humedecida) para ello se analiza el caudal de la descarga en una tolva que consiste de una celda de espesor E, apertura de largo D y ancho coincidente con el de la celda (E) inclinada un ángulo a. Se explorará para qué tamaños de apertura y de inclinación de la tolva (de ancho fijo) se observa un flujo continuo, se analiza la validez de la ley de Beverloo así como también se estudian las diferencias entre los parámetros utilizados para describir la descarga de granos rígidos (soja seca) o blandos (soja humedecida).
Este trabajo se realiza en colaboración con el Dr. Jean-Christophe Géminard (LP-ENS-Lyon), con el Dr. Marcelo Piva (GMP-FIUBA) y el Dr. Román Martino(2017:GMP-FIUBA; 2018: IDIT-Conicet-Córdoba) y sirve para la formación del alumno Sr. Elio Borzone (Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Nacional de Rosario).
B. Sistema horizontal: descarga mediante una cinta transportadora
En muchas aplicaciones industriales, el material granular se transporta horizontalmente con velocidad constante en cintas transportadoras o sobre la superficie de un flujo líquido, por lo que se requiere una profundización del estudio en esa disposición.
1) Se ha estudiado la influencia de la compactación del sistema granular en la descarga: para diferentes fracciones de compactación inicial, se ha analizado la descarga de un empaquetamiento de granos monodispersos, arrastrados a través de un orificio mediante una cinta transportadora horizontal que se traslada a velocidad constante. Se ha propuesto un modelo que describe cómo la presencia de la apertura hace evolucionar la compactación durante la descarga y cómo estas variaciones afectan el caudal. Se ha observado que variaciones en la compactación no afectan la velocidad de los granos cerca de la salida y se ha concluido que las variaciones en el caudal se relacionan directamente a cambios en la fracción de compactación independientemente de la velocidad de los granos.
2) Se ha analizado cómo la presencia de obstáculos o de una red de obstáculos en el sistema afecta el caudal de la descarga, la compactación y la velocidad de los granos cerca de la boca de salida.
Estas actividades se realizaron con la colaboración del Dr. Jean-Christophe Géminard (LP-ENS-Lyon) y permitió la formación de alumnas de Ingeniería Química, la Srta. Rosario De Schant y la Srta. María Gala Areán, en el marco de sus respectivas Tesis de grados. Mas detalles en:
-“Granular flow through an aperture: influence of the packing fraction”, M. A. Aguirre, R. De Schant, J.-C. Géminard. Phys Rev E 90, 012203 (2014)
-“Granular flow through an aperture: Influence of obstacles near the outlet”. M. G. Areán, A. Boschan, M. A. Cachile, M. A. Aguirre. Phys. Rev. E, 101, 022901 (2020).