Flujo de granos deformables durante la descarga de un silo

KÜNSTLER, G.; ROHT, Y. L.; BENITO, J.; IPPOLITO, I.

San Luis

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

Los silos y tolvas llevan décadasen la industria como contenedores eficaces y fiables para almacenar, transportary distribuir materiales granulares. Según sus aplicaciones, sus tamaños yformas cambian, desde pequeñas tolvas para dosificar medicamentos hasta silos agran escala para almacenar, por ejemplo, granulares orgánicos. Para lograrobtener una tasa de descarga determinada del material elegido se debeseleccionar cuidadosamente el diseño, el cual aún resulta discutible.El objetivo de este trabajo es caracterizarel flujo de granos deformables en un silo cuasi bidimensional variando lainfluencia de la gravedad sobre su descarga. Se diseñó y construyó un silo aescala de laboratorio transparente para visualizar el interior del mismo. Paraello, se utilizaron dos placas de vidrio de 35 x 70 cm las cuales se encuentranseparadas por cortes de PVC de 1 cm de espesor. Además, el mismo puedeinclinarse modificando su ángulo con respecto a la horizontal β entre 33º y 90º. Como material granular deformable se utilizaron perlas de hidrogeles lacuales fueron hidratadas en una solución acuosa de NaCl 0,5 M de forma tal decontrolar su crecimiento, obteniendo un diámetro medio de las mismas de 6,5 mm.También se realizaron experiencias con partículas duras del mismo tamaño paracontrastar los resultados obtenidos.Se trabajó con una geometría desilo en forma de tolva, con un ángulo de inclinación de las paredes α= 78 º, ypara una boca de descarga de D=7,6 cm. Durante cada una de las experiencias seregistró con una cámara rápida (hasta 200 fps) una secuencia de imágenes delsilo, y además, en la parte inferior del mismo se colocó un captor de fuerza elcual registra la masa de granos descargada. Los resultados preliminaresmuestran que al variar el ángulo del silo con respecto a la horizontal β semodifica el régimen de flujo durante la descarga. Para ángulos chicos, 33º < β< 58º, se observa un flujo tipo másico. En este régimen, se obtuvieron losperfiles de velocidades en distintas regiones del silo con el fin de analizarlas diferencias del flujo en función del ángulo β. Por otro lado, para ángulossuperiores, la descarga se da en forma de cascadas sucesivas de clúster departículas. Este comportamiento está relacionado a la naturaleza blanda de lasesferas seleccionadas, siendo no visualizado en la descarga de granos duros.