Caracterización del flujo de descarga de un silo modelo con un obstáculo móvil

A.Y. SIRUR FLORES; BENITO, J.G.; UÑAC, R.O.; VIDALES, A.M.

San Rafael

Congreso; TREFEMAC 2023; 2023

El adecuado diseño de silos y tolvas para el control del flujo en funcióndel tipo de grano empleado es un tema de gran interés industrial y, además,presenta aún numerosos interrogantes por responder desde la física básica. Enel caso de uso de insertos u obstáculos para el control de atascos y optimizacióndel flujo, la mayoría de los estudios teóricos y experimentales previos se centranen el efecto de un obstáculo fijo en el flujo de descarga de un silo con partículasesféricas (o discos) en un régimen con atascos [1-5]. Hay muy pocos trabajosprevios dedicados a la investigación del efecto de un obstáculo en un régimende flujo continuo. Estos últimos consisten en estudios realizados en silos 2Dcon partículas en formas de discos o esferas [6,7]. Sin embargo, no hay estudioscon granos no esféricos sobre dicho régimen.En este trabajo se estudia experimentalmente el efecto de un obstáculomóvil en el flujo continuo de descarga de lentejas de un silo modelo cuasi-2D(con fondo plano), cuyo espesor es aproximadamente 12 veces el tamaño de laspartículas. El estudio consiste principalmente en el análisis del flujo medio ylas fluctuaciones del flujo respecto a su valor medio al variar tanto el tamañode la abertura de salida (D) del silo como la altura (h) de obstáculo en suinterior.Los resultados experimentales muestran que, para cada abertura de salida,existe una altura óptima en donde el flujo se maximiza y es mayor al flujo delsilo sin el obstáculo. Por medio de un análisis de Fourier de las fluctuacionesdel flujo, se detectó una frecuencia característica para los casos en donde D y/oh son pequeños. Por otra parte, los resultados muestran que, tanto el efecto delobstáculo en las cercanías de la salida como una menor abertura provocan unamenor correlación en el flujo de salida y un menor valor del flujo medio. Por elcontrario, a mayor zona de flujo altamente correlacionado (ruido browniano),el valor del flujo de salida es mayor. En particular, cuando el obstáculo seencuentra a la altura óptima, el flujo se vuelve más correlacionado que cuandono existe ningún obstáculo en el silo. Adicionalmente, se realizó un análisisestadístico de cada una de las señales, encontrándose que el obstáculo móviltiene la capacidad de disminuir la dispersión relativa de las fluctuaciones paraD pequeños.Con fines comparativos, también se realizaron mediciones con un obstáculofijo para algunas configuraciones de salida del silo y del obstáculo. Los resultadospermiten inferir que el efecto del movimiento del obstáculo no afectalos valores del flujo ni sus fluctuaciones. Sin embargo, el obstáculo móvil contribuyea facilitar el diseño de las experiencias y resulta mucho más práctico yversátil a los efectos de la aplicación del sistema de obstáculo en la industria.Referencias:[1] I. Zuriguel et al., Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 278001.[2] C. Lozano et al., Phys. Rev. E. 86 (2012) 031306.[3] C. Lozano et al., AIP Conference Proceedings 1542, 698 (2013).[4] I. Zuriguel et al., Sci Rep. 4 (2014) 7324.[5] K. Endo et al., Phys. Rev. Fluids. 2 (2017) 094302.[6] F. Alonso-Marroquin et al., Phys. Rev. E. 85 (2012) 020301.[7] S. Laidaoui et al., Mechanics & Industry. 21 (2020) 516.