Influencia de la forma del grano

Los medios granulares son grupos de partículas que se comportan de un modo colectivo. Evidentemente, las propiedades de dichas partículas condicionan el comportamiento macroscópico del medio granular. En numerosos trabajos se analiza el efecto de diferentes propiedades de las partículas (densidad, rugosidad, coeficiente de restitución) en las propiedades del medio granular. Sin embargo son escasos los estudios sistemáticos de un cambio en la forma de las partículas.
Durante su estancia Postdoctoral en el ‘Nonlinear and Liquid Crystal Physics Group’ de Manchester, bajo la dirección del Profesor Tom Mullin, Iker Zuriguel investigó el efecto de la forma del grano en la propagación de esfuerzos en una pila granular (Figura 1). 









Fig. 1. Cadenas de fuerza en una pila granular bidimensional que se hacen visibles como regiones brillantes cuando partículas fotoelásticas son observadas a través de dos polarizadores cruzados.

Un resultado muy conocido de los medios granulares es que en una pila granular, el máximo de presión no está justo bajo el vértice sino desplazado hacia los laterales de la pila, como se observa en la figura 2a. Este mínimo de presión bajo una pila granular se ve incrementado cuando se usan partículas anisótropas, como se pone de manifiesto al comparar las figuras 2a y 2b. La explicación de este comportamiento se basa en el modo en que la forma de grano afecta a la transmisión de esfuerzos en el interior de la pila, que fue estudiado a través de las propiedades de las cadenas de fuerza como las que se presentan en la figura 1.


Fig. 2. Perfil de presión a diferentes alturas en una pila granular formada por (a) discos y (b) cilindros elípticos.

• Reprint del artículo "Effect of Particle Shape on the Stress Dip Under a Sandpile" en formato pdf.
• Reprint del artículo "The role of particle shape on the stress distribution in a sandpile" en formato pdf. 
• Reprint del artículo "Stress dip under a two-dimensional semipile of grains" en formato pdf.
  

En la actualidad seguimos esta línea de investigación, realizando experimentos donde estudiamos sistemáticamente el efecto de la relación de aspecto en la deposición de cilindros en un silo en dos dimensiones (figura 3). En este trabajo, mantenemos una estrecha colaboración con Ignacio Pagonabarraga (Universidad de Barcelona) y con Raúl Cruz (Universitat de Girona), quienes están elaborando simulaciones numéricas sobre el tema.















Fig. 3. Cilindros de relación de aspecto 5.4 depositados en un silo bidimensional.


En  esta película se puede ver el proceso de deposición de los granos en el silo:

También se puede descargar la película en este enlace