Trozos de papel y algo de agua constituyen un modelo didáctico para explicar el ascenso capilar en los suelos: geotecnia para todos

Un gusto traer para la comunidad científica de HIVE, como lo es StemSocial y la subcomunidad de Stem-Espanol esta publicación que busca tratar de una forma didáctica el fenómeno del ascenso capilar en los suelos, donde en líneas generales el agua capilar se desplaza por encima de un nivel inicial a través de los intersticios del suelo que forman como pequeños tubos capilares, encontrándose el suelo en un estado no saturado. Te invito a que te imagines por un instante caminado por la zona colonial de Coro, Venezuela…

El material base de estas casas es típicamente arcilla, y cuando llueve el agua que se acumula en la vereda, tiene la posibilidad de que ascienda por encima del nivel de la vereda a lo largo de la pared, y allí está la ascensión capilar en acción. Ahora bien, ¿pasa esto en cualquier suelo? Si estas paredes hipotéticamente estuvieran hechas de gravas, no pasaría este fenómeno; y esto inspira a desarrollar esta publicación, por eso te presento los siguientes materiales, que estaremos empleando como modelos didácticos, de allí el título de la publicación. Comenzamos con el recipiente que será contentivo del protagonista del ensayo como lo es el agua.

Este trozo de papel viene a representar un suelo grueso, material totalmente diferente a lo que están construidas las paredes de la imagen inicial, las cuales como lo señalé anteriormente están hechas de arcilla.

Ahora bien un suelo grueso, puede estar conformado por gravas, que son partículas cuyo diámetro está por encima los 4.75 mm, es decir, suelos que quedan retenidos en el tamiz #4 y acá un ejemplo de ellos:

Entonces en estos suelos, la capilaridad se ve bastante reducida, y es una cuestión de lógica, puesto que los intersticios capilares, esas especies de tubos que se forman en el suelo son tan grandes en diámetro, que el agua no puede ascender por capilaridad, es decir, allí no se presenta este fenómeno, y para muestra un botón: intentemos sumergir el trozo de papel en agua.

El agua no sube más de lo que se sumerge el papel, es decir, no hay ascenso capilar, por lo que hemos explicado de que estamos en presencia de un suelo grueso. Ahora hagamos el siguiente contraste, tomemos como referencia un trozo de papel sanitario, como el de la imagen:

Este papel sanitario viene a constituir el modelo didáctico de un suelo fino, como las arcillas, material del que si están construidas las paredes de las casa coloniales en Coro, Venezuela. Y donde el ascenso capilar si que es una realidad. Acá una muestra de un suelo arcilloso, caracterizado por sus clásicas grietas en período de sequía.

Demostremos lo que hemos comentado, vamos a colocar este papel sanitario en agua, como se muestra a continuación:

Con ayuda de la siguiente imagen animada noten el movimiento del agua, donde asciende por encima de lo que está sumergido el papel sanitario.

Y vean cuando lo humedecemos en toda su longitud, es fascinante la facilidad con la que el agua asciende más allá de su nivel a comparación con lo que pasó con el otro tipo de papel, y eso precisamente es por esa transición de un estado saturado a uno no saturado (parte del papel que no está sumergido), que es lo que se comienza a humedecer, porque el papel que está bajo el agua está saturado. Entonces esta capilaridad típica de los suelos finos, se asocia mucho al fenómeno de la succión, sobre el cual te dejo una lectura donde fue abordado con el uso de arena de playa como modelo didáctico.

Ahora bien , no es el alcance de esta publicación ahondar en la físico-química del suelo, que explica al detalle el proceso de ascenso del agua, más bien lo que se busca es de una forma didáctica entender el fenómeno capilar, en qué tipo de suelo se tiende a presentar, lo cual espero haya quedado claro, y en una próxima entrega con la ayuda de materiales didácticos estaremos viendo como vencer esa capilaridad. Espero estos contenidos expuestos hayan sido de tu agrado y utilidad. Nos leemos en una próxima oportunidad. Escribió para ustedes:

Ing. Elías Jesús Santana

Fuentes de Información Consultadas y de Imágenes de Apoyo

01.-BRAJA M. DAS. 2001. FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA. THOMSON-LEARNING
02.-JUAREZ E. Y RICO A.1974.FLUJO DE AGUA EN SUELOS. TOMO III. EDITORIAL LIMUSA. MÉXICO.
03.- La imagen del suelo GRAVAS es de uso libre extraída del portal de Pixabay: https://pixabay.com/es/photos/texturado-roca-kennedy-antecedentes-1824205/
04.- La imagen del suelo arcilloso es uso libre extraída del portal de Pixabay: https://pixabay.com/es/photos/suelo-grietas-arcilla-tierra-seco-5342049/

Lecturas Recomendadas

01.- El agua en el suelo tiene diversas presentaciones. Disponible en: https://hive.blog/hive-196387/@eliaschess333/el-agua-en-el-suelo-tiene-diversas-presentaciones-caso-de-interes-agua-freatica-conversatorio-stem-espanol

02.- Abordaje didáctico del principio de REYNOLDS en los suelos. Disponible en: https://hive.blog/hive-196387/@eliaschess333/abordaje-del-principio-de-reynolds-en-los-suelos-desde-un-enfoque-cuali-cuantitativo-transdisciplinaridad-stem

03.- Es arena de playa pero también un modelo didáctico para explicar el fenómeno de Succión en los suelos: Geotecnia para todos. Disponible en: https://hive.blog/hive-196387/@eliaschess333/etkbeooh