Capilaridad. Propiedades hidráulicas de los suelos
Capítulo 6
43
CAPÍTULO 6
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DE LOS SUELOS.
6.1 Capilaridad y tensión superficial
6.1.1 Tensión superficial.
Es la propiedad de un líquido en la interfase “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. La tensión superficial explica “el rebote de una piedra” lanzada al agua. La tensión superficial
se expresa con T y se define como la fuerza en Newtons por milímetro de longitud de superficie, que el
agua es capaz de soportar.
El valor de la tensión es de 73 dinas/cm ≈ 0,074 gf/cm siendo gf, gramos-fuerza. 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. T es
entonces, el trabajo W necesario para aumentar el área A de una superficie líquida.
6.2 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 (Figura 6.1).
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.
NOTA: El tamaño de los poros del suelo
es φ/5, en suelos granulares.
Sean: hc = altura capilar de ascenso del
agua, en un tubo de estrecho radio R,
parcialmente sumergido. α = el ángulo del
menisco con el tubo capilar. T = tensión superficial dentro del tubo capilar. El agua asciende contra la
presión UW, a la que se suma la presión atmosférica
sobre toda la superficie del fluido. Pa = presión
atmosférica (el aire pesa), que se compensa.
Haciendo suma de fuerzas vert