Capa limite

ESTUDIO EXPERIMENTAL Y COMPUTACIONAL DE TRES SILOS CILÍNDRICOS A PARTIR DE SU CAPA LÍMITE




















ELABORADO POR:


CARLOS AUGUSTO PORTOCARRERO PARAVÉ














OBJETIVOS



Un silo es una estructura diseñada para almacenar grano y otros materiales a granel; son parte integrante del ciclo de acopio de la agricultura.

El objetivo delpresente trabajo consiste en determinar experimentalmente, en túnel de viento de capa límite, el coeficiente de resistencia aerodinámica de cada uno de tres silos cilíndricos muy próximos entre sí, ubicados sobre un mismo plano vertical. También fue relevado experimentalmente el campo de presiones sobre los cilindros. Como objetivo adyacente se procedió en forma preliminar a la comparación del campode velocidades experimental, en ciertos puntos característicos, con el determinado mediante simulación numérica. Los datos de los coeficientes de resistencia suministrados por los autores fueron empleados por los ingenieros estructuralistas para el correspondiente cálculo de cargas sobre las estructuras a construir. Los resultados muestran que la resistencia aerodinámica del silo central es algomayor que la de los laterales, comportándose el conjunto como una barrera de muy baja porosidad óptica.







INTRODUCCIÓN


Si bien existe amplia bibliografía referente al flujo en el entorno de un cilindro en el seno de una corriente de fluido tanto para regímenes laminares como turbulentos, en el presente trabajo se trata de estudiar el comportamiento fluidodinámico de trescilindros en un mismo plano vertical, muy cerca uno del otro. Sobre este tema la bibliografía resulta escasa y, por lo tanto, habida cuenta que los resultados tanto experimentales como computacionales referentes a cilindros aislados ya no son aplicables al caso que nos ocupa dada la interferencia aerodinámica entre los mismos, los autores recurrieron al estudio del problema con un enfoque primariamenteexperimental. Es así que se procedió a realizar la experiencia en el túnel de viento de capa límite y, además, se efectuaron algunos cálculos computacionales que fueron comparados con los resultados experimentales obtenidos.
Con los datos experimentales se pudo evaluar el coeficiente de arrastre o resistencia que permitió a los ingenieros estructuralistas el cálculo de la carga aerodinámica sobrelos cilindros, en las condiciones más desfavorables del viento incidente, es decir, cuando éste embiste a los cilindros en sentido normal al plano que forman.
La importante interferencia fluidodinámica que se genera, dada la proximidad de los cilindros, puede apreciarse en trabajos sobre objetos en situaciones de generación de interferencia fluidodinámica. Por tal motivo, si bien resulta conocidoel flujo en el entorno y a sotavento de un cilindro en el seno de una corriente a través de trabajos experimentales y computacionales (ver citas más arriba) en el presente caso de los tres cilindros (silos) próximos entre sí debió recurrirse a ensayos experimentales en túnel de viento de capa límite a los efectos de la determinación de las cargas aerodinámicas sobre los mismos y, adicionalmentecomo objetivo adyacente, tratar de cualificar y cuantificar los campos de velocidades instantáneas y de presiones. De esta manera se tendría un cuadro más completo del flujo a sotavento en casos como el presente.

Se trata de tres silos para almacenaje de polipropileno granulado con una capacidad de 280 m3 y 150 ton de carga, cada uno. Los silos están construidos en chapa de aluminio calidad 5052de espesores que van de 10 mm en la base a 5 mm en la parte superior, con chapa lisa sin nervaduras. Las dimensiones de cada silo son: 25 m de altura; 4.2 m de diámetro; separación entre centros de 5.2 m; peso c/u de 7 ton.

















METODOLOGÍA


El desarrollo del trabajo comprende las siguientes etapas:
a) Tratar de construir un modelo a escala 1:40 de los silos,...