COMPARACIÓN DE RESULTADOS DE MODELOS PARA FLUIDOS NO NEWTONIANOS EN CANALES ABIERTOS

Abstract

El transporte de fluidos no Newtonianos es una parte clave del proceso productivo en la industria minera. Un adecuado dimensionamiento de los canales en los que se transportan estos fluidos, se vuelve una tarea compleja cuando el comportamiento no Newtoniano se ve acentuado por reologías bien marcadas. Es por esto que esta memoria cubre los modelos presentados por distintos autores a fin de establecer como se comportan de manera generalizada. Para el dimensionamiento de un canal, se comienza por caracterizar el fluido de manera adecuada. Se recopilaron datos de tres (3) autores, Haldenwang (Ref [2]), Martínez (Ref [7]) y Vargas (Ref [12]) y se analizaron utilizando distintos modelos para caracterizar un flujo tanto en régimen laminar como en régimen turbulento. Los modelos utilizados para régimen laminar son los modelos de Hanks y Martínez. Los modelos utilizados para régimen Turbulento son los modelos de Slatter, Haldenwang, Torrance, Darby, Wilson & Thomas, Naik y Vargas. Del análisis de los datos en un gráfico del factor de fricción de Fanning versus número de Reynolds se desprende de inmediato la necesidad de caracterizar de manera más adecuada los fluidos. Mediante la utilización del número de Reynolds modificado, la caracterización de los éstos se vuelve más asertiva mostrando tendencias similares, independiente del tipo de fluido o de las características de su reología. Con los flujos caracterizados y los modelos seleccionados, se realizaron análisis para ver la dispersión de cada uno de estos en comparación con los datos recopilados. Se observa que no existe un modelo que sea el más adecuado para todas las reologías. Es por esto que se entregan recomendaciones para modelar un determinado tipo de flujo en un cierto régimen, con un modelo que entregue resultados adecuados. Para régimen laminar y un flujo de suspensión caolín, suspensión bentonita o relave de cobre se recomienda utilizar el modelo de Hanks (el relave de Collahuasi no entregó datos en flujo laminar), si se trata en cambio de un flujo CMC (carboximetil celulosa), se recomienda Martínez. Para régimen turbulento en cambio, se recomienda ya sea el modelo de Haldenwang, Slatter o Vargas para cualquier tipo de fluido. Observando que los modelos y datos presentan la misma tendencia a alinearse con las rectas de Fanning y Blasius, se realizó un análisis de frecuencia en el que se comprobó que más del 90% de los datos se encuentra en una banda entre el doble y la mitad de estos factores de fricción, abriendo la posibilidad a que el dimensionamiento de un canal pueda hacerse sólo utilizando estos factores para modelar el comportamiento del fluido. Un estudio más profundo es necesario para definir este procedimiento de manera adecuada. Se entregaron procedimientos y sugerencias para lograr un dimensionamiento adecuado, pero mientras un modelo no sea construido de manera generalizada no se puede tener un procedimiento estándar.