Instituto Tecnolo gico de Costa Rica Escuela de Ingenier a en Construccio n

Meca nica de Suelos II CO 4308

Tarea #1: Granizado

POR:

Jorge Melndez Salas

200447211

I Semestre 2012

MeliNota adhesivaNOTA: 100

Marco terico

Concepto de arcilla, permeabilidad, ngulo de contacto y estado de Energia

La arcilla est constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados (Al2O3 2SiO2

H2O), procedente de la descomposicin de minerales de aluminio. Las arcillas son constituyentes

esenciales de la mayora de los suelos debido a que son productos finales de la meteorizacin de los

silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exgeno se hidrolizan.

Son principalmente partculas submicroscpicas se definen como partculas menores a 0.002 mm. En

algunos casos, las partculas de tamao entre 0.002 y 0.005 mm tambin se denominan arcillas. Las

partculas se clasifican como arcilla con base en su tamao y no contienen necesariamente minerales

arcillosos. Las arcillas son aquellas partculas "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 partculas de

cuarzo, feldespato o mica, suficientemente pequeas para caer dentro de la clasificacin de las

arcillas. Las partculas de arcilla son en su mayora de tamao coloidal

La permeabilidad de este suelo es transmitir el agua y el aire, mientras ms permeable sea el suelo,

mayor ser la filtracin, El tamao de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la

tasa de filtracin (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolacin (movimiento

del agua a travs del suelo). El tamao y el nmero de los poros guardan estrecha relacin con la

textura y la estructura del suelo y tambin influyen en su permeabilidad.

En la naturaleza existen muchos tipos de lquidos, estos se diferencian en lquidos que mojan la

superficie del slido y aquellos que no lo hacen. El mercurio es un lquido que no moja la superficie

del slido (ngulo obtuso). El agua se comporta segn la superficie del slido. En el caso del suelo, el

agua moja la superficie de las partculas a travs de lo que se conoce como ngulo de contacto.

Si las fuerzas de adhesin entre el slido y lquido son ms grandes que las fuerzas de cohesin que

inciden en el lquido, el ngulo de contacto tendera a ser agudo y el lquido mojara al slido (como en

el caso del agua).

El efecto del ngulo de contacto y el desarrollo de la tensin superficial del lquido, van a desarrollar

una de las propiedades fundamentales que explica porqu el agua puede ser retenida en el suelo a

travs del efecto de capilaridad o fuerzas capilares.

La retencin de agua, el movimiento, la absorcin, evaporacin, entre otros, siempre estn

relacionados con fenmenos de energa. La fsica clsica reconoce dos tipos de energa: cintica y

potencial. La energa cintica es despreciable dado que el agua del suelo se mueve muy lentamente

La energa potencial, la cual se debe a la posicin, es la que principalmente determina el movimiento

del agua del suelo. La diferencia en la energa potencial del agua entre dos puntos, da la tendencia a

fluir dentro del suelo. El movimiento seguir la tendencia universal desde un punto donde la energa

potencial sea ms alta, a otro donde sea ms baja. Conocer el estado energtico es muy importante

para determinar la direccin y la velocidad con que se mueve

Tres son las fuerzas que afectan el estado energtico:

1) La adhesin o adsorcin, la atraccin del agua por la fraccin slida del suelo determina la fuerza

matricial.

2) La atraccin del agua por los iones y otros solutos generando las fuerzas osmticas.

3) La fuerza gravitacional lo que determina el movimiento del agua hacia abajo

Cuando el potencial de succin es mayor que el potencial gravitacional, el agua queda retenida en los

poros, y cuando el potencial de succin es menor que el gravitacional, el agua se desplaza hacia abajo.

Leche en polvo

La mayora de la leche en polvo se elabora a partir de leche descremada. El alto porcentaje de grasa

en polvo de leche entera dificulta la fabricacin de productos de buena calidad debido a la oxidacin y

enranciamiento durante la conservacin. Las caractersticas de la leche en polvo dependen tambin

del mtodo de desecacin. El mtodo mediante cilindros secadores somete la leche a un tratamiento

trmico tal que modifica la estructura fsico-qumica de la leche. Esta clase de polvo es difcil de

disolver.

Objetivos

Objetivo General

Utilizar el experimento del granizado para comparar el comportamiento de la arcilla no saturado. Bajo

el nivel fretico.

Materiales y procedimiento

Materiales del Granizado

1 vaso plstico 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 mayora se

encuentra seco.

El granizado esta compuesto de la siguiente manera; en un vaso plstico se coloca una capa de leche

en polvo, luego hielo con sirope y despus leche condesada y dos bolas de helado. Se busca comparar

dicho fenmeno con el que ocurre en un suelo arcilloso que se encuentra inferior al nivel fretico

(hielo y sirope) y que su saturacin no es total.

Resultados

A continuacin en la figura 1 se muestra como en el experimento se alcanz un

comportamiento similar a lo que ocurre con la infiltracin 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

Anlisis de resultados

Vemos que la leche en polvo consiste en un material fino, como son los suelos arcillosos y tienen la

propiedad de ser ms 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 as generando una mezcla ms homognea.

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 infiltracin alcance su mxima capacidad esto no implica que est totalmente

saturada. Ya que puede cubrir solo un porcentaje del suelo no la totalidad de este.

La permeabilidad tambin juega un papel importante ya que la permeabilidad del suelo depende de

su estructura y su textura, as en un material arcilloso su textura fina tiene una permeabilidad muy

lenta.

El agua que en este caso sera el sirope esta o se mueve de un estado energtico 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 fretico no necesariamente tienen que estar saturadas, esto es porque existen

fuerzas electroqumicas que estn en un estado energtico mayor por lo que no infiltran arcillas o

limos, y entre estos dos tipos de agregados se crea una capa permeable por sus diferencias

energticas.

Conclusiones

1. Los suelos cohesivos impiden parcial o totalmente el paso del agua.

2. Los estados energticos dependen de las caractersticas del suelo.

3. Un suelo no est totalmente saturado solo por estar debajo del nivel fretico.

4. Para que ocurra infiltracin es necesario que exista un esfuerzo cortante.

Bibliografa y enlaces

Braja M, Das: Principios De Ingeniera De Cimentaciones. Thomson Learning, Mxico, 2006.

Universidad de Granda. (2010). Informacion acerca del suelo Recuperado el 16 de Febrero del

2012, de http: //edafologa .ugr.es/index.htm

Arcilla, http://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla

Universidad Nacional de Tucum

http://www.misionrg.com.ar/lacpolvo.htm#introduccion