Ingeniería de alimentos

 

La válvula–S: Modelado del flujo de sólidos granulares utilizando números adimensionales

 

The S–valve: modeling granular solids flow using dimensionless numbers

 

F. Santoyo², G. Guatemala², I. Orozco² y E. Arriola¹*

 

¹ Departamento de Ingeniería Química, CUCEI, Universidad de Guadalajara. Guadalajara, Jalisco, México. *Autor para la correspondencia. E–mail: arriole@hotmail.com

² Unidad de Tecnología Agroalimentaria. Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. (CIATEJ, A.C.). Guadalajara, Jalisco, México.

 

Recibido 11 de Agosto 2009.
Aceptado 11 de Marzo 2010.

 

Resumen

En este trabajo se utilizó el método Pi–Buckingham para obtener un modelo matemático simple que prediga el flujo de sólidos en un novedoso dispositivo de control conocido como Válvula–S (o válvula que escupe). Los parámetros del modelo son: el diámetro de los sólidos (arroz, café verde y lenteja), su densidad, el diámetro relativo del conducto horizontal de la válvula, la presión de operación y la velocidad superficial del aire. Se usaron dos prototipos de válvula–S construidas con tubo de acrílico de 0.04 y 0.02 m de diámetro. Los experimentos se llevaron a cabo a temperatura ambiente y con dos presiones de operación de 7 y 8 x 10⁵ Pa. El modelo obtenido predice razonablemente el comportamiento del sistema para los sólidos granulares utilizados (85% para café, 97 % para lenteja y 98% para arroz).

Palabras clave: válvula–S, flujo de sólidos granulares, números adimensionales, Pi–Buckingham, modelado matemático.

 

Abstract

In this work, Pi–Buckingham Method of Dimensional Analysis was used to obtain a simple mathematical model to predict flow of solids from a novel control valve known as "S–valve" or "spitting valve". Parameters of the model were: particle diameter and density (rice, green coffee beans and lentil), relative diameter of the horizontal section of the valve, system operation pressure and air superficial velocity. Two S–valves prototypes, built in acrylic pipe of 0.04 and 0.02 meters diameter, were used. The experiments were run at room temperature and at two operation pressures of 7 and 8 x 10⁵ Pa. For the grains we used, the obtained model fit experimental data reasonable well (98% for rice, 85% for green coffee beans, and 97% for lentil).

Keywords: S–valve, solids flow rate, dimensionless numbers, Pi–Buckingham, mathematical modeling.

 

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Agradecimientos

Los autores agradecen al Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología del Estado de Jalisco, a la Universidad de Guadalajara, al Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A. C, proyecto COECYTJAL–UDG–PS–2009–564, México.

 

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