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Flujo y atascos en la descarga de un silo |
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El atasco es una particularidad de los flujos de medios granulares. Piénsese, por ejemplo, en un salero: los granos de sal forman un arco que tapona el agujero, y hay que agitar el recipiente para restablecer el flujo. Otros fenómenos -como la transición vítrea, o los atascos de tráfico- guardan ciertas similaridades con éste. Recientemente, se ha propuesto la hipótesis de que los atascos son una transición de fase en el sentido termodinámico del término. Además, los atascos de los medios granulares tienen una gran importancia en el ámbito industrial, especialmente cuando se trata de dosificar cantidades de un granulado (como ocurre frecuentemente en la industria farmacéutica o alimentaria). Si el agujero de salida del recipiente no es muy grande (esto es, unas pocas veces mayor que el tamaño de la partícula) se forman atascos, y el flujo ya no sigue las leyes empíricas que se obtienen para agujeros grandes. El experimento que estamos llevando a cabo consiste en un silo cilíndrico a escala con un agujero circular en la base, cuyo diámetro se puede cambiar. Si este orificio es pequeño, se tapona por los atascos. Obtenida la estadística del número de granos y de la duración de las avalanchas, se define la probabilidad de atasco, que depende del cociente entre el tamaño del agujero y el del grano.Se plantea la cuestión de si existe un tamaño de agujero a partir del cual no se produzcan atascos: un tamaño crítico en el sentido de que separa dos fases, una en la que el flujo se atasca y otra en la que fluye sin interrupción. Proponemos también un modelo simple para explicar los resultados.
Es interesante también tratar de relacionar la probabilidad de atasco y las características del flujo con las propiedades de los granos: densidad, rugosidad, forma, etc., porque dan indicios de cuáles son las variables relevantes. Por eso hemos repetido el experimento con diversos tipos de medios granulares.
También
se producen atascos o fenómenos similares en otras
situaciones: por ejemplo, los atascos de tráfico, o en las
aglomeraciones humanas, cuando se desata el pánico. Por
ejemplo:
Por otro lado, mediante técnicas de dinámica molecular hemos empezado a modelizar un silo en dos dimensiones, de manera que hemos podido medir caraterísticas tan dispares como la dependencia del flujo con el tamaño del orificio de salida o la distribución de fuerzas en el interior del silo. Nuestros
objetivos
iniciales son, primero, el estudio de la existencia
y comportamiento de las fluctuaciones del flujo cuando los orificios de
salida son pequeños; y segundo, estudiar, con
resolución
temporal muy fina, cómo se inicia la descarga de un silo, es
decir, cómo evoluciona el perfil de velocidades desde que se
abre el orificio hasta que el perfil se hace estacionario.
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Depto. de Física y Matemática Aplicada | Actualizado el 21/09/09 |
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