Propagación del sonido en medios granulares cohesivos

Abstract

La originalidad de la tesis recae en abordar el estudio experimental y teórico de la propagación del sonido en medios granulares cohesivos en su estado sólido. Diferentes medios granulares cohesivos se sometieron a diferentes regímenes de consolidación (baja, media y alta) para así poder analizar el papel que juega en cada caso la cohesión en la transmisión del sonido. La cohesión presente en nuestros medios granulares estudiados acústicamente tiene su origen en las fuerzas atractivas que existen entre los granos. Las fuerzas atractivas que se varían de diferente forma para así tener controlada la cohesión son de tipo Van derWaals y magnéticas, por tanto no se añade ningún líquido para convertir un medio granular no cohesivo en cohesivo. La tesis está compuesta por un total de 4 capítulos y se organiza de la siguiente manera. En el capítulo 1 se hace una revisión de la mecánica del contacto en medios granulares cohesivos y no cohesivos, así como la descripción de algunos fenómenos físicos que surgen en estos medios y que resulta útil para la comprensión de los capítulos posteriores. El capítulo 2 se dedica al estudio de la transmisión del sonido en varios medios granulares cohesivos sometidos a baja consolidación. Dos métodos acústicos son llevados a cabo mediante sendos montajes experimentales. Además, se hace uso de un modelo basado en la Teoría del Medio Efectivo (EMT) para buscar el origen de los cambios encontrados en la velocidad longitudinal de propagación en las muestras usadas de magnetita, acero y vidrio. En el capítulo 3 se estudia de manera teórica y experimental la velocidad de propagación de ondas longitudinales en varios medios granulares compuestos por partículas de magnetita de tamaño micrométrico que se someten a un campo magnético externo para de esta manera poder controlar las fuerzas atractivas entre partículas y la orientación preferente de los contactos. Se hace un modelo teórico basado en la técnica de la homogeneización de medios discretos para explicar el efecto de los cambios en las fuerzas magnéticas atractivas y la orientación de los contactos en la propagación de ondas acústicas. En el modelo, se supone que el contacto entre partículas es descrito por el modelo de Hertz. Por último, en el capítulo 4 se presentan los resultados de experimentos sobre la transmisión del sonido en diferentes medios granulares cohesivos que se someten a una deformación uniaxial. A la tensión necesaria para comprimir el medio uniaxialmente la llamamos tensión de consolidación y puede ser paralela o perpendicular a la propagación del sonido según el montaje usado. Experimentalmente, se han encontrado varios fenómenos nuevos que tienen que ver con la cohesión y con la anisotropía inducida que aparece en el campo de tensiones del medio granular debido a la carga uniaxial. Para justificar los resultados experimentales obtenidos se ha hecho uso de la Teoría delMedio Efectivo (EMT).