Análisis de confiabilidad en un modelo de descarga de silos de almacenamiento mediante el Método de Elementos Discretos DEM

Resumen

La modelación con el método de elementos discretos DEM ha abierto la posibilidad de simular diversos procesos cuya naturaleza granular no se había podido tener en cuenta bajo el paradigma de la mecánica del medio continuo. La ingeniería agrícola que requiere almacenamiento de granos, la ingeniería geotécnica que requiere avanzar en el entendimiento de los procesos geomecánicos, la industria minera que requiere la optimización de diseños de taludes de corte y la industria farmacéutica, entre otros, han sido beneficiarios de los avances en la modelación de materiales granulares con el método de los elementos discretos. Sin embargo, por su naturaleza, el método de elementos discretos tiene incertidumbre del tipo epistémico y aleatorio. La incertidumbre del tipo aleatorio en la modelación con DEM se debe, entre otros, a los modelos constitutivos. Los avances reportados en la literatura muestran pocos intentos de abordar el problema de evaluación de incertidumbre en la modelación con elementos discretos, condición diferente a lo observado en modelación con elementos finitos (elementos finitos estocásticos), cuyos primeros trabajos datan de la década de los ochenta. Con el objeto de afrontar la citada deficiencia, el presente trabajo propone utilizar el procedimiento de evaluación de confiabilidad (FOSM- First Order Second Moment), que fue derivado para funciones teóricas explícitas, para la determinación de la incertidumbre aleatoria en la modelación con elementos discretos en silos de almacenamiento de granos de maíz. El método FOSM utiliza las series de Taylor para aproximar los momentos estadísticos de la función de desempeño (velocidad de descarga) con ayuda de diferencias finitas centrales. Los resultados muestran la viabilidad de usar el procedimiento para determinar la probabilidad de funcionamiento correcto de un silo para diferentes configuraciones geométricas.