Comportamiento de flujo

El comportamiento de flujo describe cómo se mueve o se deforma un material bajo carga mecánica. En el caso de los materiales a granel, se refiere en particular a bajo qué condiciones un conjunto de partículas compactado entra en movimiento o permanece inmóvil. Esto depende de las propiedades del material (tamaño de partícula, forma, estado de la superficie, humedad, cohesión), del estado de empaquetamiento, así como del estado de tensiones aplicado.

Un material a granel puede, en reposo, resistir tanto tensiones normales como de corte y comportarse como un cuerpo estable. Si se incrementa la tensión de corte y se supera un límite de fluencia específico del material, el conjunto de partículas comienza a fluir (deformación plástica, cizallamiento). Un “buen” comportamiento de flujo se da cuando un material a granel fluye de forma fiable desde tolvas, silos o dispositivos de dosificación sin una fuerte precompactación y con pequeñas excitaciones (p. ej., gravedad o ligera vibración).

Para la descripción cuantitativa del comportamiento de flujo de los materiales a granel se utilizan parámetros como la resistencia del sólido a granel σ_c, la tensión de consolidación σ₁, el ángulo de fricción interna φ_i y el factor de flujo ffc. Una medida extendida es el factor de flujo:

ffc = σ_1 / σ_c

• ffc: índice de fluidez
• σ_1: tensión de consolidación
• σ_c: resistencia del sólido a granel

Los valores pequeños de ffc corresponden a polvos cohesivos y de mal flujo; los valores grandes de ffc a sólidos a granel de flujo libre. El comportamiento de flujo influye directamente en el diseño de silos, dispositivos de descarga, equipos de transporte y mezcladores, ya que determina la formación de puentes, la formación de chimeneas, la precisión de dosificación y la capacidad de vaciado.