Estudio de los efectos de la convección natural en un silo bolsa

RITA ABALONE; ANALÍA GASTÓN; ALIEN ARIAS BARRETO

Córdoba

Congreso; XXII Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones ENIEF 2016; 2016

AMCA

Cuando el grano es almacenado en un silo bolsa, debido a la variación de la temperatura ambiente se producen significativos gradientes de temperatura en el lecho. Estos gradientes gobiernan la convección natural y el flujo de aire resultante mueve la humedad de una región a otra en el interior del sistema. Mediante un modelo 2D acoplado de transporte de energía momento y materia, (contenido de humedad, O2 y CO2) se determina la evolución de la temperatura y humedad de los granos almacenados en el silo bolsa así como la difusión y evolución de la concentración de los gases de la atmósfera y la velocidad del aire intergranario debido a los efectos de la convección natural. Se analizó el almacenamiento de trigo y soja bajo las condiciones climáticas de las ciudades de Balcarce y Saenz Peña.Se realizó un estudio de órdenes de magnitud para analizar bajo qué condiciones son predominantes los efectos de la convección natural sobre la conducción en un lecho de granos en el sistema silo bolsa. Para esto se calculó el número de Rayleigh del medio poroso y se compara con su valor crítico. Los resultados muestran una baja influencia en la convección natural cuando las diferencias de temperatura son menores a 10°C. Para diferencias de temperatura mayores a 10°C, lo efectos de la convección natural podrían ser significativos tanto para trigo como para soja.El sistema de ecuaciones se implementó en COMSOL Multiphysics 4.2 y se resolvió por el método de elementos finitos. Los resultados se compararon con los obtenidos con el mismo modelo sin incluir la convección natural con el objetivo de estudiar cuanto modifica la convección natural los resultados de la migración de humedad y temperatura en el lecho. Las mayores diferencias entre los valores puntuales de temperaturas y los contenidos de humedad del grano se aprecian en la región de Saenz Peña (donde el grano se encuentra sometido a mayores gradientes de temperatura) y son menores a 0.05°C en temperatura y 0.003 puntos de humedad para el trigo y 0.5°C y 0.023 puntos para la soja.El estudio se realizó para distintas orientaciones del silo bolsa en el campo, a los efectos de estudiar la influencia de la radiación solar incidente. Cuando el silo bolsa se encuentra orientado N-S existe una simetría con el centro de la bolsa en los perfiles de temperatura y en la distribución de las corrientes convectivas, mientras que con el cambio de orientación las temperaturas en entre dos puntos una misma distancia del centro de la bolsa puede variar en 2 y 3°C para trigo y soja respectivamente, por lo que las líneas de corriente convectivas pierden la simetría.