Fenómeno Capilar Y Proceso De Contracción Del Suelo.docx

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FENÓMENO CAPILAR Y PROCESO DE CONTRACCIÓN DEL SUELO

TENSIÓN SUPERFICIAL •

Es la propiedad de un líquido en la interface “líquido – gas”, por la cual las moléculas de la superficie soportan fuerzas de tensión. Por ella, una masa de agua, acomodándose al área mínima forma gotas esféricas.



El valor de la tensión es de 73 dinas/cm ≈ 0,074 gf/cm



Este coeficiente se mide en unidades de trabajo (W) o energía entre unidades de área A y representa la fuerza por unidad de longitud en cualquier línea sobre la superficie.



Atracción intermolecular que la masa del líquido ejerce sobre aquellas moléculas situadas sobre la superficie

CAPILARIDAD •

Fenómeno debido a la tensión superficial, en virtud del cual un líquido asciende por tubos de pequeño diámetro y por entre láminas muy próximas. Pero no siempre ocurre así debido a que la atracción entre moléculas iguales (cohesión) y moléculas diferentes (adhesión) son fuerzas que dependen de las sustancias



Así, el menisco será cóncavo, plano o convexo, dependiendo de la acción combinada de las fuerzas de adherencia A y de cohesión C, que definen el ángulo α de contacto en la vecindad, y de la gravedad.

Angulo de contacto •

Producida por fuerzas de cohesión y adhesión



Cohesión: son debidas a las restantes moléculas



Adhesión: son debidas a las moléculas de las paredes del recipiente



Si α < 90° el menisco es cóncavo



Si α > 90° el menisco es convexo



El mercurio y el vidrio forman ángulos de orden 140°

Formación de meniscos en algunos materiales y sustancias

ASCENSIÓN CAPILAR •

Cuando un líquido está en contacto con las paredes de un tubo, la forma de su superficie se encorva.



Si el líquido es agua y las paredes del tubo son sólidas, el menisco es generalmente cóncavo



Si el tubo es capilar (de diámetro pequeño) las alteraciones de la superficie en toda la periferia producen una superficie (menisco), cuya forma tiende a la esférica.

Efectos capilares •

Ascensión capilar, donde altura de ascensión. ℎ=

2 𝑇𝑠 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑟 𝛾𝑤



Distribución de esfuerzos en un tubo capilar vertical



Esfuerzo del líquido inmediatamente debajo del menisco 𝑢 = ℎ 𝛾𝑤 =

2 𝑇𝑠 𝑐𝑜𝑠𝛼 2 𝑇𝑠 = 𝑟 𝑅

Distribución de esfuerzos en un tubo capilar vertical - restringida •

La altura (h) del tubo capilar es más corto que la altura máxima de ascensión capilar (ℎ𝑐 )

Sistema de tubos capilares intercomunicados •

Todo los meniscos formados tendrán el mismo radio de curvatura en cada instante



Sin embargo si el sistema se extiende en dirección vertical abra diferencias de curvaturas a causa del peso del agua

Tubo capilar horizontal lleno de agua y expuesto a la evaporación •

La pared del tubo sufre reacciones de presión capilar



Estas reacciones tienden a cerrar el tubo y acortar su longitud



En toda la masa del agua entre los meniscos se generan tensiones, que producen en toda la pared del tubo, como reacción, esfuerzos de compresión que tienden a cerrarlo.



Una masa compresible atravesada por tubos capilares sujetos a evaporación se contraerán

Proceso de contracción en suelos finos •

un suelo saturado primeramente exhibe una superficie brillante, que cambia a opaco al formarse la evaporación, los meniscos cóncavos en cada poro.



Al irse evaporando va disminuyendo el radio de curvatura de esos meniscos y aumentado, por lo tanto la presión capilar sobre estas partículas sólidas, que por este efecto se comprime.



En el suelo los poros tienen tamaños muy variados y por tanto los poros de mayor tamaño se contraen primero.



Cada menisco se retraerá hasta llegar al diámetro mínimo.



El diámetro mínimo disminuye al disminuir la relación de vacíos.



En la intersección de las curvas A y B tendrá el mínimo volumen al que puede llegar por el proceso de secado, así se abra llegado al límite de contracción

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