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LE PROPRIETÀ DI FLUSSO DELLE BIOMASSE NELLO SCARICO DA SILI

Cippati di biomasse legnose saranno selezionate, essiccate, macinate e vagliate con setacci per ottenere campioni di particelle di dimensioni differenti tra i 500 micron e i 5 mm. Le proprietà fisiche dei differenti tagli granulometrici saranno analizzate. In particolare, saranno misurate indicatori di flusso con metodi basilari quali l’angolo di riposo e il rapporto di Hausner. Per i materiali più fini saranno utilizzate anche la cella di shear di Schulze per valutare la misurabilità degli yield loci. L’analisi dei tracciati di sforzo di taglio e di volume del campione consentirà di valutare se il comportamento di flusso sia analogo a quello dei materiali granulari fini convenzionali e dunque sia possibile applicare la descrizione costitutiva di Mohr Coulomb per derivare le principali proprietà di flusso.La tendenza a formare involtamenti sarà studiata direttamente dapprima in un silo bidimensionale di scala di laboratorio (volume complessivo 300 L). Tale silo è dotato di una tramoggia a cuneo con angolo di tramoggia e larghezza della apertura rettangolare regolabili. In tale apparato saranno effettuati esperimenti di scarico variando i due parametri geometrici citati al fine di valutare per un insieme di valori dell’angolo di tramoggia compresi tra 15 e 45 gradi se le particelle di biomassa fluiscono con continuità o siano soggette a blocco e in caso di flusso quale sia il regime di flusso (di massa o ad imbuto). I risultati sperimentali ottenuti circa il valore minimo della dimensione dell’apertura che consente l’efflusso saranno confrontati con i valori ottenibili dall’applicazione del modello di Jenike. In particolare, sarà verificato se sia significativo per tale valutazione il valore della resistenza a compressione in condizioni non confinate derivabile dagli yield loci ottenuti con la cella di shear. Alternativamente, si proverà a valutare la dimensione critica attraverso la risoluzione di un bilancio di forze sull’arco in cui si consideri la resistenza a trazione invece della resistenza a compressione. Per i campioni con dimensioni di particella più piccole, minori di 1 mm, sarà possibile misurare sperimentalmente la resistenza a trazione attraverso una cella di misura dedicata in corso di sviluppo.In seguito all’analisi critica dei risultati sperimentali e delle valutazioni modellistiche, sarà affrontato il progetto e la costruzione di un silo piano con tramoggia a cuneo di geometria simile e di scala pilota (volume complessivo di circa 1 metro cubo). Tale apparato consentirà di verificare gli effetti di scala sulla fenomenologia dello scarico e sulle relative grandezze quantitative. Particolare attenzione sarà rivolta a realizzare un silo strutturalmente adeguato a tollerare le forze dovute a carichi maggiori esercitati dalla biomassa stoccata. Inoltre, diversi accorgimenti costruttivi saranno presi per realizzare sistemi robusti di regolazione dell’angolo di tramoggia e della dimensione dell’apertura rettangolare di efflusso. Gli esperimenti di efflusso al fine di individuare le condizioni critiche di involtamento saranno ripetuti in questo silo. Inoltre, poiché il silo sarà dotato di pareti a maggiore rigidità, sarà possibile equipaggiare le pareti della tramoggia con sensori di pressione che permetteranno di misurare la distribuzione degli sforzi normali in parete determinata dalla biomassa contenuta. La distribuzione spaziale sperimentale degli sforzi sarà confrontata con la distribuzione teorica che assume campo degli sforzi radiali, cioè sforzi di modulo crescente e proporzionale alla distanza dall’apice immaginario del cuneo della tramoggia. La verifica di tale assunzione teorica è fondamentale poiché su di essa si basa la procedura di progettazione delle tramogge correntemente applicata.