Estudio de la segregación de una mezcla granular en una máquina compresora mediante el método de los elementos discretos (DEM)

En esta investigación se muestra la aplicación de técnicas DEM (Discrete Element Method) en el estudio de los fenómenos de segregación que se producen en el depósito alimentador de una maquina compresora de material pulverulento (tipo excéntrica monopunzón). El método de elementos discretos, enmarcado en la familia de métodos numéricos, permite simular modelos parametrizados de sistemas granulares sólidos y materiales discontinuos. Concretamente, el software empleado es EDEM®, en el que se puede implementar la geometría de los elementos a simular, o importarla de una herramienta CAD. Así, se persigue estudiar la segregación de ciertos ingredientes de una mezcla (normalmente aquellos con mayor tamaño o densidad) que se produce dentro del depósito alimentador de una máquina compresora excéntrica. Para ello, se realiza un ajuste de los parámetros del modelo simulado (principalmente los coeficientes de fricción) mediante la comparación con pruebas con un prototipo de policarbonato. Una vez ajustado el modelo, se comprueba que es posible simular el proceso de segregación. Esto permite, la modificación de ciertos parámetros como pueden ser la geometría del depósito para mitigar en la medida de lo posible dichos fenómenos, sin llevar a cabo numerosas y costosas pruebas reales de laboratorio. Palabras clave: segregación, máquina compresora, elementos discretos, DEMMain goal of this work is to present the application of discrete element method (DEM) to study the segregation phenomena that occur in the feed hopper of a tablet compression machine (‘single punch’ eccentric press). The discrete element method, which is classified in the family of numerical methods, allows simulating parameterized models of granular systems and discontinuous materials. Specifically, the software used to carry out these analyses is EDEM®, in which it is possible to either implement the geometry of the elements to simulate or import it from a CAD tool. Thus, the aim of this study is to obtain deeper knowledge about the segregation of certain ingredients of a mixture (usually with larger size or density) that occurs within a feed hopper of an eccentric compression machine. For this purpose, the model parameters (mainly the coefficients of friction) are adjusted by comparison with compression tests performed with polycarbonate prototype. Once the model is adjusted, it is possible to simulate the segregation process. This allow us to modify the geometry of the hopper in order to mitigate these phenomena as far as possible, without carrying out extensive and expensive real laboratory tests