Segregation effects in rectangular piles built up by a moving injection device

An experimental study of granular segregation is reported on rectangular grain piles built by dropping simultaneously grains of two different species from a funnel moving back and forth sinusoidally parallel to the length of the pile. Our experimental set-up allows us to control the following variables during the build-up of the pile: height of the injection point above the top, amplitude and velocity of its displacement and injection flow rate for each kind of grains. Glass beads of different diameters are used in the experiment. Preliminary experimental results demonstrate that the distance of the injection point from the top of the pile and the amplitude of the motion have the largest influence on the segregation.Fil: Klein, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; ArgentinaFil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; Argentin

Simulations of the segregation phenomenon in granular heaps: role of geometry

Se presenta un estudio numérico del problema de la segregación por flujo en apilamientos cuasi-bidimensionales construidos vertiendo una mezcla de granos de dos tamaños diferentes, desde una altura constante. Hemos encontrado experimentalmente que el fenómeno de estratificación o bandas puede estar presente en un apilamiento de esferas de vidrio de diferentes tamaños, siempre que las partículas tengan una relación de tamaño y concentraciones apropiadas. Con el fin de comprender la influencia geométrica en el proceso de segregación y estratificación, se simula la construcción de apilamientos, empleando un método de pseudo-dinámica (PSDM). El algoritmo sólo tiene en cuenta el efecto del volumen excluido que surge cuando las partículas interactúan. Las pilas simuladas se construyen utilizando discos y durante el proceso de construcción no se calcula ninguna fuerza de interacción entre ellos. La concentración de discos pequeños y grandes es variada. También se utilizan diferentes relaciones de tamaño entre ellos. Las pilas resultantes presentan diferentes patrones de segregación en función de la concentración y el tamaño relativo de las partículas. Se discuten las condiciones de los diferentes patrones de segregación. También se realiza una comparación con los resultados experimentales propios y se discuten las ventajas y limitaciones del modelo de simulación.We report a numerical study of the problem of flow segregation in quasi bidimensional piles built up by pouring a mix of grains of two different sizes from a constant height. We have recently found in our experiments that stratification or banding phenomenon may be present in a pile of glass beads of different sizes as long as the particles have an appropriate size ratio and concentrations. In order to understand the geometrical influence on the segregation and stratification, we simulate the construction of piles, employing a pseudo-dynamics method (PSDM). The algorithm only takes into account the excluded volume effect that arises when particles interact. The simulated piles are constructed using disks and during the process any interaction force between them is calculated. The concentration of small and big disks is varied. We also try with different size ratios between them. The resulting piles present different patterns of segregation depending on the concentration and the relative size of the particles. The conditions under which the different segregation patterns show up are discussed. A comparison of all the results obtained with our own experimental results, is also performed and the advantages and limitations of the simulation model are discussed.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Simulations on the flow segregation problem in bidimensional piles

We report a numerical study of the problem of flow segregation in quasi bidimensional piles built up by pouring a mix of grains of two different sizes from a constant height. To simulate the pile formation, we employ a pseudo-dynamics method (PSDM). The concentration of small and big grains is varied. We also try with different size ratios between the beads. The segregation patterns arising after the pile is finished are studied by analyzing the spatial distribution of the grains. Two different segregation indices are defined and evaluated over the piles. The conditions under which the different segregation patterns show up are discussed. A comparison of all the results obtained with our own experimental results, is performed. The patterns and the different conditions for the setting up of segregation are discussed. The advantages and limitations of the simulation model are discussed.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Física Aplicada; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria. Departamento de Fisica. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Kinetic Programmed Resuspension - KPR technique

In particle resuspension phenomena, experimental and simulation evidence demonstrate that, as the acceleration increases, higher air velocities are needed for particle re-entrainment, and the process requires less time to develop. In order to describe this problem and to shed light to its understanding, we present in this paper a new analysis named Kinetic Programmed Resuspension (KPR). This new insight into the kinetics of the resuspension process provides a technique for determining some resuspension experimental parameters. Thereby, using a simple Monte Carlo model, we are able to reproduce experimental data and, from these results, to analyze the main kinetic parameters involved, just by analogy with the process of thermal desorption of molecules from surfaces.Fil: Benito, Jesica Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentin

Characterization of fracture aperture field heterogeneity by electrical resistance measurement

We use electrical resistance measurements to characterize the aperture field in a rough fracture. This is done by performing displacement xperiments using two miscible fluids of different electrical resistivity and monitoring the time variation of the overall fracture resistance. Two fractures have been used: their complementary rough walls are identical but have different relative shear displacements which create “channel” or “barrier” structures in the aperture field, respectively parallel or perpendicular to the mean flow velocity →U. In the “channel” geometry, the resistance displays an initial linear variation followed by a tail part which reflects the velocity contrast between slow and fast flow channels. In the “barrier” geometry, a change in the slope between two linear zones suggests the existence of domains of different characteristic aperture along the fracture. These variations are well reproduced analytically and numerically using simple flow models. For each geometry, we present then a data inversion procedure that allows one to extract the key features of the heterogeneity from the resistance measurement.Fil: Boschan, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Chertcoff, Ricardo Héctor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; ArgentinaFil: Hulin, J. P.. Universite de Paris Xi. Laboratoire Automatiques et Systeme Thermiques; FranciaFil: Auradou, H.. Universite de Paris Xi. Laboratoire Automatiques et Systeme Thermiques; Franci

Granular components of cement: Influence of mixture composition

Raw granular materials used in cement manufacturing are limestone grains displaying a broad size distribution, ranging from microns to a couple of inches. They are stored as pyramidal heaps and, although empirical homogenization techniques are used with good results, there are important factors like segregation and grinding conditions that produce mixtures with different poorly controlled size. For this reason, the stability of the heaps strongly depends on these factors and it is important to study the influence of the respective amounts of particles of different sizes on the properties of the mixture. In this work, we report experiments analyzing the relationship between the characteristic angles of equilibrium of the heaps and the geometry, size and chemical composition of the grains. We also look for correlations between the values of the characteristic angles and the relative amounts of grains of different sizes that make up the materials. We demonstrate that the chemical composition is correlated with the geometry of the grains and that their aspect ratio does not influence the critical angles. We also show that the critical angles mostly depend on the relative amount of fine grains in the granular mixture and on the dispersion of the sizes. The results obtained allow one to draw conclusions that may be relevant to the treatment and storage of raw materials in the cement industry.Fil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; ArgentinaFil: Benegas, Oscar Armando. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Aguirre, F.. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Nocera, O. C.. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Baudino, M. R.. Universidad Nacional de San Luis; Argentin

Flow of wet natural pozzolana

We present experimental results on the flow and stability conditions for natural pozzolana, a natural volcanic sand widely used in concrete production. We measured different angles involved in equilibrium conditions for sand piles and relate them to the flux parameters necessary to produce a silo evacuation. We vary some of the geometrical parameters in the silo to inspect the different flux responses of the system. Results are showed as a function of humidity present in the system. In this way, we related critical angles with flux conditions through a silo under different geometric setups and different humidity degrees, thus setting up a basic phase diagram for flux.Fil: Medici, Maria Elizabeth. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Benegas, Oscar Armando. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aguirre, Fernando. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; ArgentinaFil: Baudino, Mario. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Minería; ArgentinaFil: Uñac, Rodolfo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Vidales, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto de Física Aplicada "Dr. Jorge Andrés Zgrablich"; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica; Chil

E coli Accumulation behind an Obstacle

This paper describes our findings regarding the accumulation of motile bacte-ria at the rear of a confined obstacle and the physical description of the me-chanisms at play. We found that the modification of flow due to the presence of the obstacle produces vorticity that favor the diffusion of bacteria towards the downstream stagnation point. By testing different flow rates, we deter-mined the range in which bacteria accumulate. More interestingly, we observe that hydrodynamic interaction between the bacteria and the top and bottom surface of the microfluidic chip maintain the bacteria in the region where the flow velocity is lower than their own velocity. In the case of non-motile bacte-ria, this effect is not observed because bacteria follow the streamlines as pas-sive tracers do.Fil: Miño, Gastón Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones y Transferencia de Entre Ríos. Universidad Nacional de Entre Ríos. Centro de Investigaciones y Transferencia de Entre Ríos; ArgentinaFil: Baabour, Magali Denise. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; ArgentinaFil: Chertcoff, Ricardo Héctor. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; ArgentinaFil: Gutkind, Gabriel Osvaldo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; ArgentinaFil: Clément, Eric. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Auradou, Harold. Universite de Paris Xi. Laboratoire Automatiques et Systeme Thermiques; FranciaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Wall effects on the percolation of small grains in 2D ensembles

This work studies the dependence of percolation properties of bidimensional arrays of polydispersed disks on the distance separating the walls of the container holding them. Data for percolation probabilities using different wall separation is analyzed for two extreme values of polydispersity. Conclusions on the effect that the container width has on the behavior of those properties are presented and discussed.Fil: Vidales, Ana Maria. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis; ArgentinaFil: Ippolito, Irene Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Física. Grupo de Medios Porosos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin