Agua en el suelo

Tema IV: Agua en el Suelo
Prof. Jesús Torres Hoyer

Contenido de la Presentación
• Agua en la estructura del suelo: Agua por absorción
capilar. Agua libre. Agua Retenida
• Presiones: Total, Neutra y efectiva.
• Altura, gradiente y potencial hidráulico.
• Ley de Darcy.
• Permeabilidad. Factores que la afectan.
• Determinación de la permeabilidad en el
laboratorio.
• Determinación dela permeabilidad en el campo.
• Permeabilidad promedio en suelos estratificados.
• Movimiento de Agua en el Suelo.

Introducción
Agua Libre

se mueve a través de la
masa de suelo bajo la
influencia de la gravedad

Agua Retenida

no se mueve libremente o lo
hace bajo fuerzas diferentes

agua en la
masa de suelo

Agua estructural

Agua retenida

Agua adherida

Agua capilarIntroducción
Agua estructural

agua en la estructura del cristal. Sólo puede ser
removida rompiendo la estructura del mismo
considerada parte integral de la partícula del suelo

Agua adherida

dipolo

moléculas de agua

adyacentes a las
partículas de suelo

son fuertemente atraídas, formándose capas
perimetrales de agua altamente viscosa

Introducción
Agua capilar

aguaretenida o que se mueve en los
intersticios de la masa de suelo debido a
fuerzas capilares.

Nivel Freático

Es la superficie del agua en la cual la presión
es igual a la atmosférica
Por debajo de él, el suelo estará saturado

La presión atmosférica se asume cero
Estudiaremos principalmente el movimiento del agua en el
suelo, los fenómenos que este ocasiona, los esfuerzos que segeneran en la masa de suelo y los efectos que tiene el fluido en los
mismos

Tensión Superficial
• Cuando se altera la forma de la superficie de un líquido, de
manera que el área aumente, se requiere realizar un trabajo.
• El trabajo necesario para aumentar el área de una superficie
líquida resulta ser proporcional a ese aumento, esto es:

dW = TsdA
• El factor de proporcionalidad se denominatensión superficial
(Ts) y se mide en unidades de trabajo o energía por unidad de
área.
• Ts representa la fuerza por unidad de longitud en cualquier
línea sobre la superficie.

Tensión Superficial
• La superficie curva que presenta un líquido al
aire se denomina menisco .
Lado cóncavo

• Se genera en la superficie curva un desnivel de
presiones, de modo que la presión en el ladocóncavo siempre es mayor que en el lado
convexo.

Tensión Superficial
• Si se coloca un tubo de pequeño diámetro sobre La
superficie de un líquido y se inyecta aire a presión, se
forma un menisco.
PA

PA
P

PA

• Se provoca un aumento en la superficie del líquido que
encierra el tubo. El trabajo necesario para lograrlo viene
dado por

dW = Ts 4πRdR

Tensión Superficial
• Ahora,en el lado cóncavo existe la presión P y en el
convexo PA presión atmosférica. Por lo que si se
considera la fuerza neta que actúa en toda el área, se
tiene:

dW = (P − PA )2πR 2 dR
• Como las ecuaciones son iguales, se obtiene

2Ts
P − PA =
R

PA

PA
P

PA

• Quedando demostrado que la presión en el lado cóncavo
es siempre mayor que en el convexo.

Tensión Superficial
•Ángulo de contacto
• En la inmediata vecindad de la pared sólida, las
moléculas del líquido están sometidas o solicitadas por
dos fuerzas: Cohesión y Adhesión.
Dominan las fuerzas de adhesión
Menisco cóncavo

Dominan las fuerzas de cohesión
Menisco convexo

Tensión Superficial
• Ascensión Capilar
• Consideraremos un tubo capilar con agua colocada al
ras, pero con un menisco formado.PA

PA
P1 =PA

P2

• Ya sabemos que la presión P1 del lado cóncavo es mayor
que P2 del lado convexo siendo su diferencia
2Ts
P − P2 =
1
R

Tensión Superficial
PA

• Ascensión Capilar

PA
P1

• Si el tubo está abierto al aire:
P
P1 = PA y P2 < PA
• Pero inmediatamente debajo del menisco la presión
es la atmosférica (mayor que P2), por lo que el
sistema cerca del...