UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Civil INFORME N°02: CAPILARIDAD 1. INTRODUCCIÓN: Dentro del campo de la ingeniería civil es muy importante el estudio de la capilaridad debido a que esta propiedad física que tiene el agua afecta a la construcción ya que la capilaridad es un fenómeno natural que se produce por la absorción del agua a través de materiales porosos como lo son todos los materiales de construcción. Así, la humedad contenida en la tierra es absorbida por la cimentación y las paredes. Las consecuencias son: la caída del revestimiento, manchas, mohos, malos olores, salitre, ácaros, etc. Es por eso que en el presente informe hemos realizado la práctica correspondiente a capilaridad para ver que tan importante es está propiedad del agua para fututos casos de construcción de obras civiles. La capilaridad se puede controlar con aditivos u otros materiales 2. OBJETIVOS : Visualizar la capilaridad de dos tipos de suelo: Arcilla y Arena. MECÁNICA DE FLUIDOS I - CAPILARIDAD
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INFORME N°02: CAPILARIDAD
1. INTRODUCCIÓN:
Dentro del campo de la ingeniería civil es muy importante el estudio de la capilaridad debido a que esta propiedad física que tiene el agua afecta a la construcción ya que la capilaridad es un fenómeno natural que se produce por la absorción del agua a través de materiales porosos como lo son todos los materiales de construcción. Así, la humedad contenida en la tierra es absorbida por la cimentación y las paredes. Las consecuencias son: la caída del revestimiento, manchas, mohos, malos olores, salitre, ácaros, etc. Es por eso que en el presente informe hemos realizado la práctica correspondiente a capilaridad para ver que tan importante es está propiedad del agua para fututos casos de construcción de obras civiles.
La capilaridad se puede controlar con aditivos u otros materiales
2. OBJETIVOS :
Visualizar la capilaridad de dos tipos de suelo: Arcilla y Arena.
Mediante la deducción de la siguiente fórmula: r=2.δ . cosθ(γ . H)
determinar el radio de
los tubos capilares que se forman en las masas de arena y arcilla.
Determinar los factores de los cuales depende la capilaridad en suelos.
Realizar la comparación de ambos tipos de suelos y concluir con la determinación
del mejor de estos, según factores de capilaridad.
Observar cómo actúa la capilaridad ante un mejoramiento de terreno.
Describir problemas y beneficios que esta capilaridad genera.
MECÁNICA DE FLUIDOS I - CAPILARIDAD
3. REVISIÓN DE LITERATURA :
3.1 LA CAPILARIDAD
Es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin utilizar energía para vencer la gravedad.
3.2 TUBO CAPILAR
Un aparato comúnmente empleado para demostrar la capilaridad es el tubo capilar; cuando la parte inferior de un tubo de vidrio se coloca verticalmente, en contacto con un líquido como el agua, se forma un menisco cóncavo; la tensión superficial succiona la columna líquida hacia arriba hasta que el peso del líquido sea suficiente para que la fuerza de la gravedad se equilibre con las fuerzas intermoleculares.
Cuanto más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y la altura alcanzada.
Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del líquido exceden a las existentes entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido inverso.
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para disminuir su superficie por unidad de área.[] Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.
3.4 DE QUE DEPENDE LA CAPILARIDAD
La capilaridad depende de muchos factores, tales como el material del que está fabricado el
tubo o lámina, del fluido, de las fuerzas de adhesión y cohesión existentes entre el fluido y el
otro material; todas estas características determinarán la forma del menisco en la superficie
del fluido dentro del capilar, así como también la altura a la que éste llegará.
3.5 CAPILARIDAD EN SUELOS.
Al contrario que en los tubos capilares los huecos en suelos tienen ancho variable y se
comunican entre sí formando un enrejado. Si este enrejado se comunica por abajo con el
agua, su parte inferior se satura completamente. Más arriba el agua solo ocupa los huecos
pequeños y los mayores quedan con aire.
La ascensión del agua por los poros de una arena seca se puede estudiar en el laboratorio.
3.6 HUMEDADES POR CAPILARIDAD. FILTRACIONES DE AGUA DEL SUBSUELO
Las humedades y filtraciones causadas por capilaridad son quizá las más problemáticas de tratar. Tanto por la dificultad para detectar el punto de origen de la filtración, como por los trabajos que deben llevarse a cabo para corregir el problema. Son también las más peligrosas pues pueden afectar a los cimientos y estructuras de soporte de una casa deteriorándolos si no se toman medidas.
Las humedades por capilaridad tienen dos orígenes fundamentalmente: filtraciones de agua de lluvia, y filtraciones de agua subterránea.
3.7 LEY DE JURIN:
La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de
líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad. La altura h en metros de una columna
líquida está dada por la ecuación:
Para un tubo capilar de vidrio limpio sus ángulos toman los siguientes valores:
Agua: θ = 0°
Mercurio: θ = 140°
Donde: = tensión superficial interfacial (N/m)
θ = ángulo de contacto
ρ = densidad del líquido (kg/m³)
g = aceleración debido a la gravedad, por lo tanto:(m/s²)