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Carmen Navarrete Torres
hace 6 años
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1 Instituto Tecnolo gico de Costa Rica Escuela de Ingenierí a en Construccio n Meca nica de Suelos II CO 4308 Tarea #1: Granizado POR: Jorge Meléndez Salas I Semestre 2012

2 Marco teórico Concepto de arcilla, permeabilidad, ángulo de contacto y estado de Energia La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados (Al 2 O 3 2SiO 2 H 2 O), procedente de la descomposición de minerales de aluminio. Las arcillas son constituyentes esenciales de la mayoría de los suelos debido a que son productos finales de la meteorización de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exógeno se hidrolizan. Son principalmente partículas submicroscópicas se definen como partículas menores a mm. En algunos casos, las partículas de tamaño entre y mm también se denominan arcillas. Las partículas se clasifican como arcilla con base en su tamaño y no contienen necesariamente minerales arcillosos. Las arcillas son aquellas partículas "que desarrollan plasticidad cuando se mezclan con una cantidad limitada de agua" (Grim, 1953). (La plasticidad es la propiedad tipo masilla de las arcillas cuando contienen cierta cantidad de agua.) Los suelos no arcillosos pueden contener partículas de cuarzo, feldespato o mica, suficientemente pequeñas para caer dentro de la clasificación de las arcillas. Las partículas de arcilla son en su mayoría de tamaño coloidal La permeabilidad de este suelo es transmitir el agua y el aire, mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración, El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad. En la naturaleza existen muchos tipos de líquidos, estos se diferencian en líquidos que mojan la superficie del sólido y aquellos que no lo hacen. El mercurio es un líquido que no moja la superficie del sólido (ángulo obtuso). El agua se comporta según la superficie del sólido. En el caso del suelo, el agua moja la superficie de las partículas a través de lo que se conoce como ángulo de contacto. Si las fuerzas de adhesión entre el sólido y líquido son más grandes que las fuerzas de cohesión que inciden en el líquido, el ángulo de contacto tendera a ser agudo y el líquido mojara al sólido (como en el caso del agua). El efecto del ángulo de contacto y el desarrollo de la tensión superficial del líquido, van a desarrollar una de las propiedades fundamentales que explica porqué el agua puede ser retenida en el suelo a través del efecto de capilaridad o fuerzas capilares.

3 La retención de agua, el movimiento, la absorción, evaporación, entre otros, siempre están relacionados con fenómenos de energía. La física clásica reconoce dos tipos de energía: cinética y potencial. La energía cinética es despreciable dado que el agua del suelo se mueve muy lentamente La energía potencial, la cual se debe a la posición, es la que principalmente determina el movimiento del agua del suelo. La diferencia en la energía potencial del agua entre dos puntos, da la tendencia a fluir dentro del suelo. El movimiento seguirá la tendencia universal desde un punto donde la energía potencial sea más alta, a otro donde sea más baja. Conocer el estado energético es muy importante para determinar la dirección y la velocidad con que se mueve Tres son las fuerzas que afectan el estado energético: 1) La adhesión o adsorción, la atracción del agua por la fracción sólida del suelo determina la fuerza matricial. 2) La atracción del agua por los iones y otros solutos generando las fuerzas osmóticas. 3) La fuerza gravitacional lo que determina el movimiento del agua hacia abajo Cuando el potencial de succión es mayor que el potencial gravitacional, el agua queda retenida en los poros, y cuando el potencial de succión es menor que el gravitacional, el agua se desplaza hacia abajo. Leche en polvo La mayoría de la leche en polvo se elabora a partir de leche descremada. El alto porcentaje de grasa en polvo de leche entera dificulta la fabricación de productos de buena calidad debido a la oxidación y enranciamiento durante la conservación. Las características de la leche en polvo dependen también del método de desecación. El método mediante cilindros secadores somete la leche a un tratamiento térmico tal que modifica la estructura físico-química de la leche. Esta clase de polvo es difícil de disolver.

4 Objetivos Objetivo General Utilizar el experimento del granizado para comparar el comportamiento de la arcilla no saturado. Bajo el nivel freático. Materiales y procedimiento Materiales del Granizado 1 vaso plástico grande Leche en polvo Hielo Sirope Lecha condensada Helado Procedimiento El experimento ha realizar se basa en un granizado, donde se pretende explicar porque la leche en polvo a pesar de encontrarse por debajo del nivel del sirope no se mezcla con este y en su mayoría se encuentra seco. El granizado esta compuesto de la siguiente manera; en un vaso plástico se coloca una capa de leche en polvo, luego hielo con sirope y después leche condesada y dos bolas de helado. Se busca comparar dicho fenómeno con el que ocurre en un suelo arcilloso que se encuentra inferior al nivel freático (hielo y sirope) y que su saturación no es total.

Resultados A continuación en la figura 1 se muestra como en el experimento se alcanzó un comportamiento similar a lo que ocurre con la infiltración del agua en el suelo, el hielo tiene un

5 Resultados A continuación en la figura 1 se muestra como en el experimento se alcanzó un comportamiento similar a lo que ocurre con la infiltración del agua en el suelo, el hielo tiene un comportamiento similar a la arena, mientras que la leche en polvo trabaja igual que la arcilla y en nuestro experimento el sirope cumple el papel del agua que se infiltra en el suelo. Figura 1

6 Análisis de resultados Vemos que la leche en polvo consiste en un material fino, como son los suelos arcillosos y tienen la propiedad de ser más cohesivos que los suelos granulares; este puede ser un dato importante que no permita que la leche en polvo se humedezca o disminuya el paso del liquido al tener un contacto con el sirope en el granizado. Ademas en la leche en polvo no se provoca una fuerza cortante, ya que si fuese aplicada va a permitir el paso del sirope en esta y así generando una mezcla más homogénea. Al igual que la leche en polvo la arcilla no se satura al 100 % por los mismos factores, su suelo fino cohesivo y su resistencia al cortante son los que permiten que este tipo de suelo no se sature totalmente. A pesar de que la infiltración alcance su máxima capacidad esto no implica que esté totalmente saturada. Ya que puede cubrir solo un porcentaje del suelo no la totalidad de este. La permeabilidad también juega un papel importante ya que la permeabilidad del suelo depende de su estructura y su textura, así en un material arcilloso su textura fina tiene una permeabilidad muy lenta. El agua que en este caso sería el sirope esta o se mueve de un estado energético mayor a uno estado menor por lo que no pasa o infiltra en la leche en polvo. Es decir, si tenemos arcillas por debajo del nivel freático no necesariamente tienen que estar saturadas, esto es porque existen fuerzas electroquímicas que están en un estado energético mayor por lo que no infiltran arcillas o limos, y entre estos dos tipos de agregados se crea una capa permeable por sus diferencias energéticas.

7 Conclusiones 1. Los suelos cohesivos impiden parcial o totalmente el paso del agua. 2. Los estados energéticos dependen de las características del suelo. 3. Un suelo no está totalmente saturado solo por estar debajo del nivel freático. 4. Para que ocurra infiltración es necesario que exista un esfuerzo cortante. Bibliografía y enlaces Braja M, Das: Principios De Ingeniería De Cimentaciones. Thomson Learning, México, Universidad de Granda. (2010). Informacion acerca del suelo Recuperado el 16 de Febrero del 2012, de http: //edafología.ugr.es/index.htm Arcilla, Universidad Nacional de Tucumá

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