Flujo y atascos de un medio granular en la descarga de silos

Résumé

Para comprender mejor el fenómeno de los atascos se ha estudiado un caso simplificado al máximo, que es la descarga de un silo por gravedad. Un silo es un recipiente cilíndrico con una base plana en cuyo centro hay un orificio. Si el tamaño del orificio no es mucho mayor que las partículas, el flujo de éstas se interrumpe y se dice que el silo se ha atascado. Los atascos tienen su origen en la formación de arcos, también llamados puentes o bóvedas, una de las propiedades inherentes a todo medio granular. El dispositivo experimental diseñado consiste en un silo a escala con el que se miden el tamaño y la duración de las avalanchas. A partir de estos resultados se ha obtenido la probabilidad de atasco en función de diferentes parámetros y el flujo de material a través del orificio de la base del silo. Nos proponemos con ello obtener respuesta a varias cuestiones. Una de las más elementales es si existe un tamaño crítico del agujero a partir del cual el sistema no se atasca, o si se puede hablar de una transición de fase entre un estado en el que las partículas se atascan y otro en el que no. Además, se ha estudiado la influencia de las propiedades del grano en el proceso de atasco para tratar de establecer cuáles son los principales mecanismos responsables de la formación de arcos. Por último, se ha medido el flujo de partículas tanto si la probabilidad de atasco es despreciable como en el régimen en el que se producen atascos, cuando el flujo no es constante sino que se interrumpe por la formación de arcos. El objetivo es conocer si en este caso son también válidas algunas de las leyes que describen el flujo continuo. El trabajo realizado se ha dispuesto del siguiente modo. En primer lugar se expone el estado actual del problema. Para ello se explican algunas características elementales de los medios granulares necesarias para comprender su comportamiento. En el mismo capítulo se ofrece un resumen de los trabajos realizados hasta el momento en la descarga de silos y se detallan las características de los diferentes tipos de atascos en otros medios. A continuación se explica el dispositivo experimental utilizado y se describen los parámetros de nuestro sistema. Posteriormente se exponen los resultados obtenidos que se interpretan mediante un modelo simple. Finalmente, se explican las conclusiones y los posibles estudios futuros que den continuidad a este trabajo.