Estudio de flujos granulares de tipo geológico por medio del simulador multisensor GRANFLOW-SIM

Abstract

Estudio de flujos granulares de tipo geológico por medio del simulador multisensor GRANFLOW-SIM 265 ResumenLas avalanchas y los flujos de escombro producidos por eventos catastróficos como las erupciones volcánicas se pueden entender como enormes flujos granulares. Debido a la imposibilidad de predicción y de la peligrosidad de dichos eventos por las altas temperaturas y las masas en movimiento involucradas, su estudio se limita a la observación remota y a la medición de los depósitos generados. La observación de estos fenómenos desde su inicio, es casi imposible de realizar dado que los tiempos de inicio y desarrollo son extremadamente cortos e imposibles de predecir con exactitud, además, debe llevarse a cabo desde una distancia considerable. El estudio del material depositado, ofrece importantes datos, pero sigue siendo un método indirecto para poder inferir la dinámica del flujo de escombros. En este artículo se describen las características del aparato GRANFLOW-SIM (Granular Flows Simulator), de sus sensores y el tipo de estudios que permite realizar. GRANFLOW-SIM es el primer aparato experimental en su tipo desarrollado y construido en México para el estudio y la simulación de diferentes tipos de flujos granulares observados en la naturaleza (tales como avalanchas, lahares y flujos de escombros) a escala y en tiempo real, por lo que emplea gran cantidad de sensores y cámaras de video de alta velocidad, repartidos a lo largo de las diferentes secciones que lo componen. La comprensión de los eventos precursores y detonadores, así como la manera en que estos flujos se desarrollan a lo largo de las pendientes volcánicas, es de fundamental importancia para prevenir desastres relacionados con ellos, salvaguardando así vidas e infraestructura. Una de las maneras en que estos fenómenos pueden ser estudiados y modelados es a través de aparatos experimentales que sean capaces de reproducirlos a escala. Estos aparatos experimentales deben permitir la medición del mayor número posible de variables involucradas durante el desarrollo del flujo, reproduciendo las características de laderas, barrancas naturales, condiciones de sedimentación y hasta la rugosidad del terreno. Puesto que el material que conforma la avalancha, se desplaza a gran velocidad, la medición de sus características en tiempo real implica un reto tecnológico, tanto en eventos observados en el campo como en los simuladores, requiriendo mucha velocidad para la captura de los datos y gran capacidad de almacenamiento de la información.Palabras clave: experimentos a gran escala, flujos granulares, avalanchas, flujos de escombros, flujos piroclásticos. Abstract

The influence of slope-angle ratio on the dynamics of granular flows: insights from laboratory experiments

“…The laboratory experiments were carried out using a flume facility designed and built up at the Instituto de Geología (University of San Luis Potosi, Mexico; Bartali et al 2012) using an acrylic rough-bottom flume with transparent glass sidewalls that allows real-time observation of the moving granular avalanches. It is a modular apparatus, whose geometric characteristics can be readily modified to satisfy different experimental needs.…”

“…The apparatus is equipped with a modular system of multiple high signal/noise ratio (low noise) sensors working with an acquisition depth of 16 bit and a sampling rate up to 1000 samples per second (Fig. 1a; Bartali et al 2012).…”

Influence of particle density on flow behavior and deposit architecture of concentrated pyroclastic density currents over a break in slope: Insights from laboratory experiments

“…All experiments were carried out using GRANFLOW-SIM (Fig. 1), a modular experimental flume designed and developed at the LAIMA (Image Analysis and Analogue Modelling Laboratory, for its Spanish acronym) at the Geology Institute of the Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Mexico (Bartali et al, 2012(Bartali et al, , 2015. It consists of three main modules: i) a charge box, ii) a flume, and iii) an expansion box (Fig.…”

“…The use of these facilities represents a unique opportunity for observing and measuring processes that can be scaled to real events (Iverson et al, 1992, Dellino et al, 2007, 2010a, 2010bSulpizio et al, 2009;Bartali et al, 2012Bartali et al, , 2015Dioguardi et al, 2013). Another advantage of laboratory experiments is the ability to control boundary conditions that can influence flow variables.…”

PyroCLAST: a new experimental framework to investigate overspilling of channelized, concentrated pyroclastic currents

“…The laboratory-scale devices of Roche et al (2010), Rowley et al (2014), Smith et al (2018) consist of straight horizontal flumes aimed to investigate the internal and depositional processes of CPCs in a confined configuration. On a larger scale, the 20 m long apparatus PELE (Lube et al 2015) and the 11 m long apparatus GRANFLOW-SIM (Bartali et al 2012, Sulpizio et al 2016) are straight inclined flumes with a constant slope angle, which are terminated by unconfined flat areas. Hence, none of these existing experimental apparatuses admits a non-straight channel morphology with bends or obstacles, neither flat channel banks to receive an overflow.…”