Influencia de la geometría e higroscopicidad del grano en los ángulos característicos bajo condiciones de humedad relativa variable

BINDA, L.; ROHT, Y. L.; ODRIOZOLA-MARITORENA, M.; GÓMEZ-ARRIARAN, IÑAKI; IPPOLITO, I.

San Luis

Congreso; XVII Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones; 2023

En este trabajo se caracteriza el ángulo de máxima estabilidad y el ángulo de reposo de apilamientos granulares formados por granos porosos (arcilla triturada y quebracho triturado) y no porosos (vidrio esférico y triturado) de diferente geometría y todos ellos de tamaño entre 500-590 µm. Como consecuencia del proceso de trituración, se obtienen dos tipos diferenciados de geometría de grano. Por un lado, tanto los granos de arcilla como de vidrio triturado adquieren una forma trapezoidal irregular, mientras que los granos triturados de quebracho adquieren una forma longitudinal. Se ha medido el ángulo de reposo y de máxima estabilidad de apilamientos formados por cada tipo de grano y se observa que los granos de arcilla (material poroso) como de vidrio irregular (material no poroso) presentan los mismos valores (tanto el ángulo de reposo como el ángulo de máxima estabilidad), mientras que los apilamientos formados por granos de quebracho presentan mayores valores en ambos casos. El menor valor de los ángulos de reposo y de máxima estabilidad se obtiene con los apilamientos formados por granos de vidrio esférico. Por lo tanto, se concluye que el factor que determina el valor de los ángulos característicos, para una humedad relativa determinada (en este caso del 84%) y un tamaño de grano determinado (500-590 µm) es la geometría del grano, siendo mayores cuanto más irregular sea el grano. En el caso de los granos de vidrio esférico respecto a los granos de vidrio irregular y de arcilla irregular, se observa que el valor nominal del ángulo de máxima estabilidad es el mismo y lo que difiere es el tiempo higroscópico para el que se alcanza dicho ángulo nominal. En el caso de los granos irregulares de arcilla y de vidrio triturado, el tiempo higroscópico es inferior al correspondiente a los granos esféricos.Las experiencias se han realizado para apilamientos de 9 cm y de 6 cm de altura y se ha observado que la altura no afecta el valor de los ángulos característicos obtenidos.En las plantas de procesamiento/separación, los residuos son transportados en cintas y volcados en recipientes o contenedores. Estos residuos pueden ser más o menos higroscópicos dependiendo de su constitución. Por lo tanto, durante la descarga la interacción con las paredes o cintas transportadoras es preponderante. Una forma de caracterizar esta interacción es a través del estudio de los ángulos críticos de diversos tipos de residuos sobre dichas superficies.En este trabajo se estudia experimentalmente el ángulo estático de diversos tipos de residuos sólidos urbanos (RSU) sobre distintas superficies, de forma individual-libre y agrupado-confinado. Se determinan los ángulos críticos para diferentes tipos de residuos sólidos: maderas, metales, plásticos, residuos de poda y vidrios. La elección de estos materiales consiste en que representan aproximadamente un tercio de los residuos sólidos urbanos que se generan en el AMBA. Para ello se utilizan dos superficies distintas: acrílico, como material modelo, y goma, dado que es lo que se utiliza en las plantas de clasificación de residuos sólidos urbanos para el transporte de estos dentro de la planta. Una correcta caracterización de una magnitud física como el ángulo crítico permitirá diagramar y diseñar correctamente dispositivos necesarios para transportar y eliminar los residuos conformado por diversos materiales. Los ángulos críticos para estos materiales se estudian tanto de forma individual (un solo residuo aislado) como colectiva (conjunto agrupado de residuos de igual tipo).Este trabajo, además, estudia los cambios producidos en el ángulo estático debido a la presencia de agua en el sistema. Por esto, se demuestra la influencia del mojado en los sistemas de estudio conformados por diferentes muestras de residuos sólidos urbanos.