Un modelo matemático simple para predecir la caída de presión para el transporte de partículas deformables en medios porosos homogéneos
Autores: Matías-Pérez, Víctor; López-Ramírez, Simón; Franco-Urresti, Elizbeth; Aguilar-Madera, Carlos G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un modelo matemático simple para predecir la caída de presión para el transporte de partículas deformables en medios porosos homogéneos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Transporte
Partículas deformables
Medios porosos
Comportamiento de presión
Viscosidad
Densidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El transporte de partículas deformables (TDP) a través de medios porosos ha sido de considerable interés debido a las múltiples aplicaciones encontradas en procesos industriales y médicos. El diseño adecuado de estas aplicaciones se ha logrado principalmente a través de esfuerzos experimentales, ya que los TDP a través de medios porosos son difíciles de modelar debido al bloqueo mecánico de la garganta del poro por exclusión de tamaño, la deformación para pasar a través de la garganta del poro bajo la presión aplicada y la ruptura bajo una fuerte extrusión. En este trabajo, basado en la ecuación de difusividad y considerando el TDP como un fluido complejo cuya viscosidad y densidad dependen de la presión local, se propone un modelo teórico simple pero preciso para describir el comportamiento de la presión bajo condiciones de flujo en estado estable y no estable. Suponiendo una dependencia lineal de la presión de la viscosidad y densidad de los TDP, válida para cambios de presión moderados, la solución del modelo matemático proporciona una correlación cuantitativa entre la evolución de la presión y los parámetros de compresibilidad, coeficiente de viscosidad, módulo elástico, tamaño de partícula y factor de fricción. Las predicciones del modelo coinciden con los experimentos y permiten entender el transporte de partículas deformables a través de un medio poroso.
Descripción
El transporte de partículas deformables (TDP) a través de medios porosos ha sido de considerable interés debido a las múltiples aplicaciones encontradas en procesos industriales y médicos. El diseño adecuado de estas aplicaciones se ha logrado principalmente a través de esfuerzos experimentales, ya que los TDP a través de medios porosos son difíciles de modelar debido al bloqueo mecánico de la garganta del poro por exclusión de tamaño, la deformación para pasar a través de la garganta del poro bajo la presión aplicada y la ruptura bajo una fuerte extrusión. En este trabajo, basado en la ecuación de difusividad y considerando el TDP como un fluido complejo cuya viscosidad y densidad dependen de la presión local, se propone un modelo teórico simple pero preciso para describir el comportamiento de la presión bajo condiciones de flujo en estado estable y no estable. Suponiendo una dependencia lineal de la presión de la viscosidad y densidad de los TDP, válida para cambios de presión moderados, la solución del modelo matemático proporciona una correlación cuantitativa entre la evolución de la presión y los parámetros de compresibilidad, coeficiente de viscosidad, módulo elástico, tamaño de partícula y factor de fricción. Las predicciones del modelo coinciden con los experimentos y permiten entender el transporte de partículas deformables a través de un medio poroso.