Modelamiento y simulación del flujo de descarga de silos mediante el método del elemento discreto

Abstract

El presente proyecto de titulación se ha desarrollado con el objetivo fundamental de estudiar desde una perspectiva micro-mecánica el flujo de descarga en silos de almacenamiento de material granular. La herramienta matemática que permitió modelar el contacto entre partículas es el Método del Elemento Discreto (DEM). Este modelo numérico representa el estado del arte en la formulación de modelos micro-mecánicos. Para comprender los conceptos fundamentales del elemento discreto se realizó una revisión teórica de modelos matemáticos como el de Cundall y Strack, y la integración de Verlet. Además, se investigó las diferentes propiedades físicas y mecánicas que caracterizan al material granular. El modelamiento mediante DEM se realizó para partículas de maíz y pellets de hierro. El estudio se realizó en diferentes geometrías con el propósito de analizar perfiles de velocidad, esfuerzos y deformaciones promedio, y cadenas de fuerza durante el flujo de descarga de material granular. En conclusión, el ángulo de inclinación de la tolva del silo influye en la magnitud de los resultados. Cuando la pendiente de la tolva es menor al ángulo de reposo del material granular, la velocidad disminuye mientras los esfuerzos, deformaciones y fuerza entre partículas se incrementan. Por otra parte, si la tolva es mayor al ángulo de reposo de las partículas analizadas el valor de la velocidad aumenta y los esfuerzos, deformaciones, y cadenas de fuerza disminuye