Interdependencia entre segregación y reología de flujos granulares bidispersos.

En general, los flujos granulares gravitacionales están formados por granos de diversos tamaños. Estos flujos son comúnmente encontrados en la naturaleza (e.g. avalanchas, aluviones, lahares) y la industria (e.g. silos, procesadoras de alimentos). Cuando un volumen de granos de distintos tamaños es sujeto a cizalle, las partículas tienden a reagruparse de acuerdo a sus tamaños, segregándose entre ellas. La segregación granular afecta la dinámica de los flujos granulares ya que afecta la composición local del material, produciendo inestabilidades y estructuras complejas (e.g. diques laterales, frentes rocosos, breaking size segregation waves). Localmente, la redistribución de partículas es una respuesta mecánica al esfuerzo y retroalimenta cambios reológicos en el material granular. Sin embargo, aún no hay un entendimiento del rol de la segregación y su relación tácita con la reología del conjunto de granos. A través de tres instalaciones experimentales buscamos estudiar la interdependencia entre la segregación granular por tamaño y la reología de materiales granulares bidispersos. En primera instancia usamos una celda de cizalle tridimensional, un cinturón convectivo y una celda de cizalle bidimensional. En la celda tridimensional buscamos encontrar una relación funcional entre la segregación granular, el número inercial y la razón entre el tamaño de las partículas. En el cinturón convectivo observamos la estructura interna de una avalancha granular estacionaria para caracterizar la onda de rompimiento de la segregación y el rol de la fricción en su dinámica. Por último, la celda bidimensional la usamos para calcular los invariantes del tensor de deformación y encontrar una explicación conceptual para el ascenso de partículas grandes rodeadas de partículas de menor tamaño. Los resultados preliminares indican una fuerte correlación entre el movimiento relativo de los granos y la reología del material granular.