8/17/2019 mecanica de fluidos - Capilaridad

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ESCUELA : Ingeniería Civil

 TEMA : Capilaridad.

PROFESOR : Ing. Hugo Rojas Rubio

INTEGRANTES :

CURSO : Mecânica de Fluidos I

CICLO : VI

 NUEVO CHIMBOTE – PERU

OCTUBRE E! "#$%

CAPILARIDAD

i. FUNDAMENTO TEORICO:

i.$. TEN&I'N &UPERFICI(!)

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 Es la *+o*iedad de un l,-uido en la ine+/ace 0l,-uido – gas12 *o+ la cual las 3ol4culasde la su*e+/icie so*o+an /ue+5as de ensi6n. Po+ ella2 una 3asa de agua2 aco3od7ndoseal 7+ea 3,ni3a /o+3a goas es/4+icas. !a ensi6n su*e+/icial e8*lica 0el +eboe de una *ied+a1 lan5ada al agua. !a ensi6n su*e+/icial se e8*+esa con T 9 se de/ine co3o la/ue+5a en Ne:on *o+ 3il,3e+o de longiud de su*e+/icie2 -ue el agua es ca*a5 de

so*o+a+.

i.". C(PI!(RI()

Es un *+oceso de los /luidos -ue de*ende de su ensi6nsu*e+/icial la cual2 a su ;e52 de*ende de la co<esi6n dell,-uido 9 -ue le con/ie+e la ca*acidad de subi+ o baja+ *o+ un ubo ca*ila+ .

Cuando un l,-uido sube *o+ un ubo ca*ila+2 es debido a-ue la /ue+5a ine+3olecula+  o co<esi6n ine+3olecula+ en+e sus 3ol4culas es 3eno+ -ue la ad<esi6n del l,-uidocon el 3ae+ial del ubo= es deci+2 es un l,-uido -ue 3oja.El l,-uido sigue subiendo <asa -ue la ensi6n su*e+/iciales e-uilib+ada *o+ el *eso del l,-uido -ue llena el ubo.>se es el caso del agua2 9 esa *+o*iedad es la -ue +egula *a+cial3ene su ascenso den+o de las *lanas2 sin gasa+ ene+g,a *a+a ;ence+ lag+a;edad.

&in e3ba+go2 cuando la co<esi6n en+e las 3ol4culas de un l,-uido es 37s *oene -uela ad<esi6n al ca*ila+2 co3o el caso del  3e+cu+io2 la ensi6n su*e+/icial <ace -ue ell,-uido descienda a un ni;el in/e+io+ 9 su su*e+/icie es con;e8a.

i.%. TUBO C(PI!(R 

E/ecos de ca*ila+idad)

!a 3asa l,-uida es di+eca3ene *+o*o+cional alcuad+ado del di73e+o del ubo2 *o+ lo -ue un uboangoso succiona+7 el l,-uido en una longiud 3a9o+ -ue un ubo anc<o. (s,2 un ubo de ;id+io de #2$ 33de di73e+o le;ana+7 una colu3na de agua de %# c3.Cuano 37s *e-ue?o es el di73e+o del ubo ca*ila+ 3a9o+ se+7 la *+esi6n ca*ila+  9 la alu+a alcan5ada. Enca*ila+es de $ @3 A3ic+63e+o de +adio2 con una *+esi6n de succi6n $2 D $#% <Pa A<eco*ascal <Pa $2 a32 co++es*onde a una alu+a de colu3na de

aguade $ a $ 3.

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os *lacas de ;id+io -ue es7n se*a+adas *o+ una *el,cula de agua de $ @3 de es*eso+2se 3anienen unidas *o+ una *+esi6n de succi6n de $2 a3. Po+ ello se +o3*en los *o+aobjeos <u3edecidos al inena+ se*a+a+los. En+e algunos 3ae+iales2 co3o el3e+cu+io 9 el ;id+io2 las /ue+5as ine+3olecula+es del l,-uido e8ceden a las e8isenesen+e el l,-uido 9 el s6lido2 *o+ lo -ue se /o+3a un 3enisco con;e8o 9 la ca*ila+idad

+abaja en senido in;e+so. !as *lanas succionan agua sube++7nea del e++eno *o+ ca*ila+idad2 aun-ue las *lanas 37s g+andes +e-uie+en de la +ans*i+aci6n *a+a des*la5a+ la canidad necesa+ia.

() ,*ico *+oble3a de ca*ila+idad -ue a la+go *la5o *uede *+o;oca+

i.. !EG E URIN

!a le9 de u+in de/ine la alu+a -ue se alcan5a cuando se e-uilib+a el *eso de la colu3nade l,-uido 9 la /ue+5a de ascensi6n *o+ ca*ila+idad. !a alu+a h en 3e+os de unacolu3na l,-uida es7 dada *o+ la ecuaci6n)

6nde)

  ensi6n su*e+/icial ine+/acial A N3

θ   7ngulo de conaco

 ρ  densidad del l,-uido AJg3K

 g   acele+aci6n debida a la g+a;edad A3sL

r   +adio del ubo A3

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Pa+a un ubo de ;id+io en el ai+e a ni;el del 3a+  9 lleno de agua2

  #2 #" N3 a "# C

θ   "#

 ρ  $### Jg3K

 g   2 #QQ 3sL

Enonces2 la alu+a de la colu3na de agua2 en 3e+os2 se+7)

Po+ eje3*lo2 en un ubo de $ 33 de +adio2 el agua ascende+7 *o+ ca*ila+idad unos

$33.

i.5. (&CEN&O C(PI!(R EN &UE!O&)

!os coninuos es*acios ;ac,os del suelo *ueden co3*o+a+se en conjuno co3o ubosca*ila+es con secciones +ans;e+sales di/e+enes. En con+ase con lo -ue ocu++e en losubos2 los ;ac,os coninuos del suelo se co3unican en+e si en oda di+ecci6n2consiu9endo un en+ejado de ;ac,os.

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&e <a colocado suelo en un cilind+o +ans*a+ene. !a *a+e in/e+io+ <a sido *+oegida *a+a e;ia+ -ue el suelo salga *e+o *e+3ii+ el conaco con el agua2 3ien+as -ue ele8+e3o su*e+io+ -ueda e8*ueso a la a36s/e+a. (lgn ie3*o des*u4s de *one+ enconaco la *a+e in/e+io+ del ubo con el agua2 se 3ues+a -ue el agua asciendeca*ila+3ene <asa una alu+a 378i3a <c. ( una alu+a <cs2 la Figu+a .Qb 3ues+a -ue

el suelo es7 co3*lea3ene sau+ado2 3ien+as la +egi6n de suelo co3*+endida en+e<cs 9 <c segn la Figu+a .Qb2 es7 *a+cial3ene sau+ada de agua. !a Figu+a .Qc23ues+a -ue el ascenso ca*ila+ +esula se+ 37s +7*ido 3ien+as el g+ado de sau+aci6ndis3inu9a. Ha5en A$%# obu;o una ecuaci6n -ue *e+3ie dee+3ina+ el 378i3oascenso ca*ila+ de agua en el suelo2 -ue es)

 onde)<c M78i3o ascenso ca*ila+ en el suelo.e Sndice de ;ac,os.$# Ta3a?o e/eci;o.C Consane -ue de*ende de la /o+3a de las *a+,culas.

(scenso ca*ila+ en el suelo ATe+5agui PecJ= as2 $.Aa Colu3na de suelo en conaco con el agua. Ab Va+iaci6n del g+ado esau+aci6n en la colu3na de suelo. Ac Va+iaci6n de la ;elocidad del ascensoca*ila+ en el suelo.

!a consane C2 *uede se+ esi3ada segn a la /o+3a 9 esado de las *a+,culasdel suelo con la Tabla.

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ii. MATERIALES:

• " ubos +an*a+enes de $#33 de alu+a 9 $%33 de di73e+o. 

• (gua desilada. 

Mues+as de suelo A(+ena g+uesa2 (+ena /ina.

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• Es*onja

• e*6sios de *l7sico.

• C+ono3e+o

iii. PROCEDIMIENTO:

• Ma+ca3os el ubo <asa la alu+a donde -ue+e3os

<alla+ la ;elocidad de ca*ila+idad del aguaA$"#33.• Con la es*onja en /o+3a ci+cula+ a*a+ un e8+e3o

del ubo a 3odo -ue /uncione co3o un /il+o -ue i3*ida la salida de a+ena.• Uili5a+ la cina 9 la silicona *a+a asegu+a+ la es*onja en su luga+.• In+oduci3os las 3ues+as de a+ena seleccionadas en los ubos es*eci/icados

<asa una alu+a de $"#33.• !lena3os el de*6sio con el agua desilada e in+oduci3os cada uno de los

ubos2 de 3odo -ue la base con la es*onja -uede bajo el agua.• Uili5a3os el c+ono3e+o *a+a con+ola+ el ie3*o -ue el agua se o3a *a+a

ascende+ la disancia es*eci/icada *o+ los dos i*os de 3ues+as de a+ena.

iv. RESULTADOS:

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v. CONCLUSIONES:

•

El

agua sube 9a -ue las /ue+5as de co<esi6n son 3a9o+es -ue las /ue+5as de

ad<esi6n.• &e conclu9e -ue el /en63eno de la ca*ila+idad no se da *o+ igual en los

disinos suelos2 siendo en algunos el ascenso del agua 37s +7*ido a+dando *ocos 3inuos co3o en la a+ena /ina 9 casi "# 3inuos en la a+ena g+uesa.

• &abe+ el 3ecanis3o de la ca*ila+idad es dee+3,nae *a+a sabe+ c63o acua+ en

un dee+3inado suelo *a+a de/ini+ los *+o 9 los con+a de la labo+ -ue se ;a<ace+ en el suelo.

•

Con los e8*e+i3enos <ec<os en labo+ao+io *uedes da+ soluciones en cual-uie+ i*o de suelo ag+egando con;eniene3ene ca*as de 3ae+ial.

vi. RECOMENDACIONES:

• Hace+ ese an7lisis de ca*ila+idad anes de <ace+ una ci3enaci6n.

• Reco3endable -ue las 3ues+as de suelos es4n secas.

vii. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

 

MEC(NIC( E F!UIO&2 (le8ande+ &3is.

TIPO DE SUELO TIEMPO ALTURA (mm)

(REN( RUE&( "".$% $"#

(REN( FIN( . $"#

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• MEC(NIC( E FRUIO&

(P!IC((2 Robe+ !. Mo.•

• MEC(NIC( E FRUIO&2 Me+le C.

Poe+ a;id C. igge+.

viii. ANEXO:

Ubica3os las es*onjas en los e8+e3os de los ubos 9

Co+a3os la es*onja *a+a -ue *ueda en+a+ en el e8+e3o de los ubos

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!lena3os los i*os de a+ena en los cada ubo eniendo en cuena la3a+ca a5ul -ue indica los $"# 33.

&ujea3os los ubos con cina *a+a -ue engan esabilidad 9 *ode+ con+ola+ el ie3*o -uede3o+a en subi+ el agua.

Pone3os el agua desilada 9 e3*e5a3os a con+ola+ el ie3*o.