El Agua en Los Suelos

La ecuacin del ciclo hidrolgico es:PRE = INF + ESC + EVP + TRA

SEGN LA PROCEDENCIASedimentacinde InfiltracinCondensacinAgua

Diversas formas del agua del sueloAgua de constitucin de los minerales que forman las partculas slidas del sueloAgua en estado slido en aquellos suelos sometidos a temperaturas inferiores a las de congelacinel vapor de agua contenido en la fase gaseosaAgua Gravitacional: Es el agua subterrnea propiamente dicha, que ocupa la zona de saturacin yalimenta pozos y manantiales.

El agua libre que constituye lo que generalmente se denomina capa de agua, se rige en su movimiento o estado de equilibrio por las leyes de la hidrulica. En todos los puntos de su masa, suele reinar una presin igual o mayor que la atmosfrica

TENSION SUPERFICIALEs la propiedad de un lquido en la interfase lquido gas, por la cual las molculas de la superficie soportan fuerzas de tensin. Por ella, una masa de agua, acomodndose al rea mnima forma gotas esfricas. La tensin superficial explica el rebote de una piedra lanzada al agua. La tensin superficial se expresa con T y se define como la fuerza en Newtons por milmetro de longitud de superficie, que el agua es capaz de soportar.El valor de la tensin es de 73 dinas/cm 0,074 gf/cm siendo gf, gramos-fuerza. Este coeficiente se mide en unidades de trabajo (W) o energa entre unidades de rea A y representa la fuerza por unidad de longitud en cualquier lnea sobre la superficie. T es entonces, el trabajo W necesario para aumentar el rea A de una superficie lquida.Es la fuerza que acta paralela a la superficie de agua y en todas las direcciones, similar a la traccin que se produce en una membrana de goma cuando se estira fuerte

TENSION SUPERFICIAL

Si la parte inferior de una masa de suelo seco se pone en contacto con el agua, el lquido sube por los vacos hasta alcanzar cierta altura por encima del nivel libre. Este ascenso se atribuye a la tensin superficial que se desarrolla en la zona lmite entre el aire y el agua.Arcilla Humedad, seca y sumergida Arena

Tensin Superficial

La tensin superficial mide las fuerzas internas que hay que vencer para poder expandir el rea superficial de un liquido. La energa necesaria para crear una nueva rea superficial, trasladando las molculas de la masa liquida a la superficie de la misma, es lo que se llama tensin superficial. A mayor tensin superficial, mayor es la energa necesaria para transformar las molculas interiores del liquido a molculas superficiales. El agua tiene una alta tensin superficial, por los puentes de hidrogeno.

TENSION SUPERFICIALSi la parte inferior de una masa de suelo seco se pone en contacto con el agua, el lquido sube por los vacos hasta alcanzar cierta altura por encima del nivel libre. Este ascenso se atribuye a la tensin superficial que se desarrolla en la zona lmite entre el aire y el agua.Arcilla Humedad, seca y sumergida Arena

CAPILARIDADFenmeno debido a la tensin superficial, en virtud del cual un Lquido asciende por tubos de pequeo dimetro y por entre lminas muy prximas. Pero no siempre ocurre as debido a que la atraccin entre molculas iguales (cohesin) y molculas diferentes (adhesin) son fuerzas que dependen de las sustancias. As, el menisco ser cncavo, plano o convexo, dependiendo de la accin combinada de las fuerzas de adherencia A y de cohesin C, que definen el ngulo a de contacto en la vecindad, y de la gravedad.

Tensin capilar y Altura capilar

LEY DE JURIN Esta ley se refiere al ascenso y descenso de los lquidos en tubos capilares (recuerde que en los capilares no se cumple el principio de los vasos comunicantes, en los cuales el lquido alcanza el mismo nivel).Si el lquido moja las paredes del tubo (menisco cncavo) asciende, y en caso contrario (menisco convexo) desciende.

En un tubo capilar cuyo radio es r (Fig. 6), la fuerza total que provoca el ascenso del lquido ser igual al producto del permetro L (vale decir la longitud de la circunferencia) por la tensin superficial que acta sobre cada unidad de longitud, de donde: F1= L .

Figura 6

h

r

Siendo: L = 2.r Ser: F1 = 2 . r . (9) El lquido ascender hasta que el peso de la columna lquida se equilibre con la fuerza F1.Dicho peso o fuerza (F2) lo calculamos en base a lo siguiente; por definicin:P (presin)= fuerza / superficie y por consiguiente F= P. S

F2 = P . S (10)

Siendo S = . r 2 y P, presin hidrosttica cuyo valor es: P = h. , donde es el Peso Especifico del lquido, reemplazando estos valores en 10, se obtiene: F2 = . r 2 . h . (11)

Como F1 y F2 son iguales, sern iguales los segundos miembros: 2 . r . = . r 2 . h .

Simplificando en ambos miembros, nos queda: 2. = r . h . Ordenando: h = 2. (12) r .

El ngulo (fi) es menor de 90, en el menisco cncavo (Fig.1), y est comprendido entre 90 y 180 en el menisco convexo (Fig.2)La ecuacin exacta ser:

h = 2 . cos r .

h = 2 . cos r . . g

12

Figura 7 Figura 8

(

(

En cualquier punto en que se realice una prospeccin se observa que, a partir de una cierta profundidad, los poros o fisuras del terreno se encuentran total o parcialmente llenos de agua.Se denomina "nivel fretico" a la superficie formada por los puntos en los que la presin del agua es la atmosfrica. Dicho nivel fretico tiende a seguir el relieve de la superficie, pero ms suavizado. Aflora al exterior donde aparecen depsitos de agua

El agua situada por debajo de este nivel se denomina "agua fretica", y satura completamente los poros del suelo. Por encima existe una zona de "agua capilar", saturada en las inmediaciones del nivel fretico y parcialmente saturada ms arriba.El agua en el terreno puede estar en reposo o en movimiento. Para que se d el primer caso es preciso que el nivel fretico sea horizontal. Sin embargo, en muchas ocasiones la inclinacin del nivel fretico es suficientemente pequea como para que a la escala del problema a considerar pueda suponerse el agua en reposo.

Agua fretica Por debajo del nivel fretico el suelo est totalmente saturado y el agua est comunicada con dicho nivel. La aplicacin de los principios fundamentales de la hidrosttica conduce al resultado de que la presin del agua en cualquier punto es positiva y de un valor igual al peso de la columna de agua existente entre dicho punto y el nivel fretico.

es decir, que la distribucin de presiones en el agua es la misma que si no existieran las partculas de suelo.

Por encima del nivel fretico, el agua se encuentra a presin negativa por capilaridad.La altura de ascensin capilar del agua en un tubo cilndrico viene dada por la ley de Jurin (Figura 2.3):

Siendo s la tensin superficial del agua en contacto con el aire (0,0735 N/m a 15C de temperatura), y el radio del menisco, supuesto esfrico, que puede expresarse en funcin del radio del tubo y el ngulo de contacto del agua con la pared.

Por encima de estas zonas el suelo estara seco si el agua procediera nicamente de ascensin capilar a partir del nivel fretico. Sin embargo, la presencia de otras fuentes de alimentacin (lluvia, inundaciones, etc.) hace que exista agua en forma de meniscos aislados rodeando los contactos entre partculas. Esta se denomina "agua de contacto" y puede verse fcilmente que, en situacin de equilibrio, la presin del agua es negativa e igual a la existente a la cota de la mxima altura de ascensin capilar.

(2.3)

La altura de ascensin capilar en suelos vara entre unos Centmetros en gravas o arenas gruesas hasta centenares de metros o incluso varios kilmetros en arcillas.

Las succiones capilares definidas por las ecuaciones (2.1) (con h < hw) y (2.3) y la Figura 2.2 corresponden a un estado ideal de equilibrio. Sin embargo, las variaciones estacionales o incluso diarias de temperatura hacen que dicho equilibrio pueda no alcanzarse nunca, al ser muy lentos los movimientos del agua capilar. Por ello, en los casos en que se necesita conocer con cierta precisin la succin de un suelo, sta debe medirse en laboratorio o in situ

Medio Poroso: Material homogneo compuesto por partculas slidas y vacos interconectados (continuos) Los vacos pueden estar ocupados por agua y/o aire Los vacos aislados no forman parte de los poros

Principio de Bernoulli

Gradiente Hidrulico

Flujo en los suelos

Ley de Darcy 1856

Facilidad con la que agua atraviesa el sueloDimensiones de velocidad

Analizando la filtracin a partir de las leyes de la hidrodinmica, considerando el agua como un fluido newtoniano en rgimen laminar, diversos autores han encontrado un fundamento terico a la ley de Darcy. El coeficiente de permeabilidad resulta

siendo la viscosidad dinmica del fluido, C un coeficiente de forma de los granos, e el ndice de poros y Ds el llamado dimetro efectivo de los granos del suelo, que es el dimetro de una esfera cuya superficie especfica (cociente entre la superficie y el volumen) fuera igual a la del conjunto de los granos.

Forma y tamao de las partculasRelacin de vacios del sueloGrado de saturacinCantidad de gases disueltos en el liquidoPropiedades del Liquido que fluye Viscosidad

Relacin de vacios del suelo

Propiedades del Liquido que fluye Viscosidad (Temperatura)

Forma y tamao de las partculas

Grado de saturacinCantidad de gases disueltos en el liquidoAgujeros y fisurasEstructura y estratificacin

Permemetros

Suelos relativamente permeables (arenas)

Permemetros

Partculas 10-6 m/sLimos

Comentarios de los Permemetros

Ensayos in situ

DATOS A TENER EN CUENTA

Ensayos de pozos de bombeos


Ensayos de pozos


Ensayos en sondeo tienen menos garantas en su ejecucin y pueden realizarse aprovechando los propios sondeos de reconocimiento; suelen recibir el nombre de ensayos Lefranc una gran variedad de ensayos en los que se hace funcionar el fondo y/o las paredes del sondeo en una cierta longitud como permemetro, con carga constante o variable, con alimentacin o extraccin de agua.

ensayos Lugeon, pensados para macizos rocosos diaclasados, en los cuales se asla un tramo de sondeo mediante obturadores, inyectando agua a presin de 103 KN/m2 entre ellos. No se mide expresamente el coeficiente de permeabilidad, sino nicamente un ndice de admisibilidad del macizo, definido para cuantificar la inyectabilidad del mismo, fundamentalmente en cimentacin de presas.

METODOS EMPIRICOSSuelos limpios no cohesivos varia aproximadamente con (D10)2Formula de Hazen para arenas limpiasK=C (D10)2 , cm/segD10 en centmetrosC una constante entre 100 y 150Cu

Para arenas relativamente uniformes, propone simplificar identificando el dimetro efectivo, Ds, con D10 (dimetro de partculas correspondientes al 10% en la curva granulomtrica del suelo), y englobando el resto de los factores en una nica constante, D10 en milmetros

Formula de SchlichterCorreccin por compacidad en funcin de la porosidad a Formula de Hazen

Formula de TerzaghiConstante que incluye Porosidad y tipo de suelo

Formula de Loudon

Flujo unidimensional (paralelo al est)

Flujo unidimensional (normal al est)

Para lograr tus triunfos tendrs que aportar algo importante.SACRIFICIO.No esperes a que otro haga el trabajo y despus lo copiescual seria la esencia de tu vida ..

Autor: annimo

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