Capilaridad

TEMA: Capilaridad

OBJETIVO:

Mediante la aplicación del método KH calcular la altura de ascensión capilar en el suelo ensayado.

EQUIPO:

• Molde (KH) con base perforada CBR

• Bandeja metálica de 50 x 50 x 50 cm.

• Martillo de compactación.

• Cronómetro

• Agua

• Calibrador

MARCO TEÓRICO:

Capilaridad

Es un fenómeno físico por el cual el agua asciende en tubos de diámetro muy pequeños debido a una deficiencia en la tensión superficial.

Tensión Superficial y Capilaridad

Una molécula que se encuentra en la superficie de una gota de líquido, sufre una atracción molecular más intensa hacia el interior del líquido, en donde existe mayor número de moléculas, originando una tendencia para que la superficie del líquido sea la mínima posible, es esta la razón de la forma esférica de las gotas líquidas.

La subida del agua en un tubo capilar, es consecuencia de la deficiencia de presión en el líquido abajo del menisco, siendo a el radio del menisco esta deficiencia de presión vendrá dada de acuerdo con la ecuación anterior en la siguiente forma 2T/a, para que la presión se equilibre dentro y fuera del tubo hasta una altura "h" tal que la presión hidrostática de la columna equilibre esa diferencia de presión.

Acción de la Capilaridad en los Suelos

Las partículas de suelo son mojadas por el agua análogamente a lo que sucede con el vidrio y los vacíos entre partículas forman canales semejantes a una red de tubos capilares de diámetro variable.

Cuando a un suelo seco se le adiciona agua, progresivamente las primeras porciones se distribuyen en la superficie de las partículas, quedando retenidas bajo la forma de agua adsorbida, seguidamente se forman en los puntos de contacto meniscos retenidos por tensión superficial, que van engrosando hasta que la fuerza de gravedad se torna superior y entonces el agua en exceso corre hacia otras cavidades, hasta que todas ellas hayan llenado su capacidad máxima de retención, cuando esto ha sucedido y no retiene más agua y el exceso se escurre libremente.

Método KH para medir la capilaridad

Se coloca la muestra de suelo en un molde cilíndrico (diámetro 15cm y altura 27 cm.) y se compacta en la medida deseada.

La base del molde está revestida de una chapa perforada recubierta de una tela metálica fina. Se deja la muestra en una estufa durante 24 horas como mínimo (para materiales arcillosos son necesarios de 2 a 3 días) con el fin de eliminar lo más posible el agua intersticial, se pone entonces el molde en un recipiente de cristalización lleno de agua destilada, de forma que la base de la muestra toque la superficie del agua.

Se sigue la evolución del fenómeno determinando por pesadas sucesivas el volumen de agua absorbida Se comprueba que este volumen es proporcional a la raíz cuadrada del tiempo.

En la gráfica presentada pueden verse los resultados de las diferentes pesadas. La escala de las abscisas representa las raíces cuadradas de los tiempos expresados en horas y la de las ordenadas los volúmenes absorbidos en cm3. Los puntos hallados quedan bien alineados, pero la recta que los une no pasa por el origen.

Esta anomalía puede explicarse porque al comienzo del ensayo no es aplicable la ley de Darcy ya que los gradientes son demasiado elevados. Para tener en cuenta ese fenómeno inicial se determina sobre el gráfico la ordenada en el origen Vo de la recta, escribiéndose:

K = coeficiente de capilaridad

H = altura de ascensión capilar

V = Volumen final absorbido por la muestra

Vo = Volumen Inicial

A = Área de la sección transversal

n = porosidad

t = tiempo de ensayo

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