Ensayo de Absorción Capilar David Benavente

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David Benavente

Ensayo de Absorción Capilar

Introducción

En esta práctica se va a obtener el coeficiente de capilaridad y la porosidad accesible con los métodos de capilaridad en discontinuo y continuo. Para ello las probetas se limpian y secan en estufa, se miden sus dimensiones y el valor de su masa en seco.

Se aconseja poner cinta aislante en la zona de la probeta que va a estar en contacto con el agua para asegurarnos que el agua solo entra por la sección inferior. La cinta aislante tiene que estar muy bien adherida para que no entre agua entre la probeta y la cinta aislante. Además, hay que medir la masa de la probeta con la cinta aislante.

El método en continuo tiene la ventaja de que se pueden realizar muchas medidas a la vez (generalmente de 6 probetas). Sin embargo, si la roca tiene un coeficiente de absorción capilar muy alto (150 g/m2s0.2) podemos encontrarnos con que la probeta esté casi saturada en la primera medida (3 min). Para ello es más preciso realizar la medida en continuo para tener mas datos a intervalos de tiempo menores (cada 10-20 s). La desventaja de este último método es que solo se puede hacer una medida por cada balanza. Otra ventaja del método continuo es que se pueden caracterizar probetas muy finas y/o irregulares ya que como están suspendidas de la balanza no necesitan estar apoyadas.

 

Capilaridad manual o en discontinuo

En el recipiente deben colocarse pequeños soportes, en los cuales se apoye la muestra, para evitar el contacto directo de la superficie de la probeta con dicho recipiente y así permitir que el agua acceda en igual proporción en toda el área de la superficie de la probeta.

Para registrar la curva capilar se aconseja utilizar intervalos de medida cortos en la etapa inicial del ensayo (0, 3, 6, 12, 20, 30, 60 min), y más prolongados en la segunda etapa (2, 5, 8, 24 y 48 horas). En cada medida, la muestra se escurre (con un papel húmedo), se pesa y se devuelve al recipiente lo antes posible. Mientras no se esté midiendo, el recipiente debe estar tapado para evitar la evaporación del agua.

 

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Una vez finalizado el ensayo, se representa la raíz del tiempo, √t (s), frente a la masa de agua, MH2O (g), por la superficie de contacto de la pobreta, S (m2). La representación grafica de los datos consta de dos partes: la primera indica la absorción capilar del agua, por lo que a partir de su pendiente se calcula el coeficiente de absorción capilar, C [g/(m2·s0.5)] y la segunda señala la saturación. Se aconseja que se realice en hoja de cálculo (por ejemplo, EXCEL) debido a podemos observar los datos y la facilidad en el cálculo de la pendiente de la recta. Nunca se coge el valor (0,0) y tiene que haber al menos 4 puntos para obtener la pendiente. Si hay menos puntos, porque la probeta absorbe muy rápido, se aconseja realizar la caracterización con el método en continuo.

Si el agua ha llegado a la parte superior de la probeta (lo que indica que está completamente saturada de agua) podemos calcular la porosidad abierta accesible, PAC (%), por el movimiento del agua por capilaridad, utilizando la siguiente ecuación:

PAC (%)= [(MS -M0)· ρH2O]/ (Vprob·100)

donde ρH2O es la densidad del agua (1 g/cm3), MS es la masa de la probeta saturada (g), M0 es la masa en seco (las dos o con cinta aislante o sin ella, g) y Vprob es el volumen de la probeta (g/cm3).

 

Capilaridad en continuo

La balanza se tara con el soporte inferior. Posteriormente, se coloca la probeta en el soporte y se mide la masa en seco, M0 (g). Se sube el recipiente con agua hasta que toque la probeta unos 2-3 mm. Interesa anotar los valores de masa a diferentes tiempos intentando que sean espaciados (lo importante es que se anote el tiempo al que se registra la medida, no que sea un intervalo siempre constante). Cuando la probeta está saturada, ésta se separa del agua y se anota el valor de la masa del momento, MS (g).

Para el cálculo de la pendiente hay que recordar que los valores de masa son distintos e incluso pueden ser extraños cuando se hace por primera vez el ensayo. No hay que olvidar que cuando la probeta toca el agua se produce un empuje del agua sobre a probeta. Este empuje no influye en el cálculo del coeficiente de absorción capilar, C [g/(m2·s0.5)], porque es una pendiente (una variación). El cálculo de la porosidad se realiza siempre con los valores de masa de la probeta en seco y saturada, M0 (g) y MS (g), sin estar en contacto con el agua. El cálculo del coeficiente y la porosidad abierta, C [g/(m2·s0.5)] y PAC (%), se realiza como el descrito en el método discontinuo.

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