CAPILARIDAD

JEAM PAUL ARCONMARCELA BARRERARUBIELA MUOZ

PRESENTADO A:Ing. ANA GARRIDO

CORPORACION UNIVERSITARIA DE LA COSTABARRANQUILLA ATLANTICO24 DE MARZO DE 2011

INTRODUCCION

En el presente trabajo se abarca una temtica muy importante que tiene que ver con los fluidos la cual es la capilaridad. Su entendimiento conlleva a comprender hechos cotidianos como saber que hay lquidos que mojan y otros que no.

En el campo laboral de un ingeniero la capilaridad es adaptable en los que tiene que ver con estructuras y los medios donde estas estructuras se elaboran, esto se podr comprender con mayor ejemplificacin en el anlisis de resultados de este trabajo.

Se lograra determinar la capilaridad de ciertos lquidos a travs de diferencia de altura del lquido con respecto a la altura obtenida en el capilar, adems se determinara cual asciende con mayor rapidez.

OBJETIVO

Objetivo General Determinar la capilaridad producida por varios lquidos para tubos capilares de varios tamaos, a una presin atmosfrica determinada y temperatura determinada.

Objetivo Especifico Saber los conceptos previos para el desarrollo de esta experiencia (capilaridad, tensin superficial fuerza cohesin y adhesin). Contar con la debida instrumentacin para la realizacin de experiencia. Tomar todos los datos necesarios para el desarrollo de clculos y anlisis de resultados. Desarrollar los clculos y anlisis de resultados con el debido sistema mtrico. Hacer graficas comparativas para un mayor entendimiento de la experiencia.

FUNDAMENTO TEORICO

Alrededor de cada molcula de un lquido en reposo se desarrollan fuerzas moleculares de cohesin, que actan dentro de una pequea zona de accin de radio r.

Las molculas del lquido que se encuentran a una profundidad mayor que r producen fuerzas de traccin que compensan; lo contrario acontece con las molculas que se encuentran dentro de la capa de espesor r en la proximidad de la superficie libre.

Dentro de esta capa se ejercen fuerzas resultantes de cohesin en direccin hacia el lquido, por lo reducido de las fuerzas de cohesin del medio que se encuentra encima de la superficie libre.

Estas fuerzas impulsan a las molculas inferiores a un movimiento ascendente, que solo es posible al desarrollarse un trabajo por el movimiento de las molculas, equivalente al crecimiento de energa potencial ganado por las mismas.

La Capilaridad es el producto de la unin de tres fuerzas que intervienen en un lquido contenido en un recipiente. Estas tres fuerzas son las fuerzas de Cohesin, la Tensin Superficial y la fuerza de adhesin.

La Fuerza De Cohesin es debido al intercambio de las molculas dentro de un fluido debido a que este intercambio se da desde abajo hasta arriba existen molculas en la superficie que no tienen con quien realizar el intercambio por ello se crea una capa de Stress o tensin en la superficie del fluido que es lo que se denomina tensin Superficial.

Por medio a esta tensin Superficial es que existe el denominado Menisco, que no es ms que la pequea capa de molculas formada por la tensin. La Capilaridad o el ascenso capilar (h) se obtienen mediante la siguiente frmula.

Donde:= Tensin superficialD = Dimetro del tubo.= Peso especifico del fluido. = ngulo de contacto.

La altura a la cual un lquido es elevado en un tubo capilar es inversamente proporcional al radio del tubo. La capilaridad es la responsable del rpido mojado y la retencin de lquidos en telas y papeles absorbentes.

La Fuerza De Adhesin es debida a la atraccin que ejerce las molculas del lquido con las molculas de las paredes del recipiente que lo contiene.

Se dice que cuando las fuerzas de adhesin son mayores que las de cohesin la forma del menisco es cncavo. Y cuando las fuerzas de cohesin son mayores que las de adhesin el menisco es convexo.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para el llevar a cabo esta experiencia son necesarios 4 tubos capilares de dimetros diversos, sustancias a ensayar (Agua, alcohol, cetona, mercurio), un Becker, una regla, un termmetro y un calibrador.

Primeramente se hace la limpieza de cada tubo capilar antes de las sustancias a ensayar para evitar contaminacin y variacin en los datos, tambin se mide la temperatura del lugar e trabajo con el termmetro.

Seguido ha esto se mide el dimetro de cada tubo capilar con el calibrador y respectivamente se agregan a la tabla de datos.

Luego se ha de llenar el Becker con el lquido a ensayar y a su vez se mide con la regla la altura que esta cantidad de lquido genera.

Despus se insertan los tubos capilares en el lquido los cuales deben tocar el fondo y estar completamente vertical, este proceso se hace primero con el de menor dimetro y luego con los de mayor dimetro.

Se debe observar en el tubo capilar el ascenso de lquido, en especial la rapidez con que alcanza su altura.

Se ha de tomar la altura que se alcanza con los diferentes tubos capilares con la regla o con el calibrador.

Este proceso se repite con cada lquido a ensayar y se tiene la precaucin de limpiar los tubos capilares cada vez que se termine con un lquido, en el caso del mercurio se debe hacer la medicin de la altura del capilar con la regla para no contaminar la sustancia y se debe omitir el capilar de menor dimetro.

CALCULO DE LOS RESULTADOS

Datos Obtenidos

CAPILARDIAMETRO (m)MATERIAL

Nmero 10.001 mVidrio

Nmero 20.002 m

Nmero 30.0025 m

Nmero 40.004 m

Tabla 1. Descripcin Del Capilar

1. Calculo Del ngulo De Contacto LQUIDOCAPILAR 1CAPILAR 2CAPILAR 3CAPILAR 4TEMPERATURA (C)PESO ESPECFICO () (N/m3)TENSIN SUPERFICIAL (10-3N/m))

H (m)H (m)H (m)H (m)

AGUA0.00010.000030.000020.0000225 C1000072.75

ETANOL0.0001010.000050.000040.0000177200022.75

ACETONA0.00010.000040.000030.0000177200023.7

MERCURIO-0.0009-0.0001-0.00011132800465.0

Tabla 2. Datos Necesarios Para Hallar El Angulo De ContactoPara hallar el ngulo de contacto despejamos a cos , de la formula siguiente:

Luego adaptamos nuestra formula para nuestros datos, despus se procede a hacer los clculos:

Donde: = Tensin superficialD = Dimetro del tubo.= Peso especifico Del fluido. = ngulo de contacto.

Calculo Del Angulo De Contacto Del Agua Para Cada Capilar

Capilar No 1

Capilar No 2

Capilar No 3

Capilar No 4

Calculo Del Angulo De Contacto Del Etanol Para Cada Capilar

Capilar No 1

Capilar No 2

Capilar No 3

Capilar No 4

Calculo Del Angulo De Contacto Del Acetona Para Cada Capilar

Capilar No 1

Capilar No 2

Capilar No 3

Capilar No 4

Calculo Del Angulo De Contacto Del Mercurio Para Cada Capilar

Capilar No 2

Capilar No 3

Capilar No 4

ANALISIS DE RESULTADO

1. Cul de los lquidos ensayados asciende con mayor rapidez y por qu?R//. La velocidad de ascenso del agua es ms rpido, esta diferencia de velocidad se debe a que el agua es un lquido poco viscoso y por lo tanto fluye fcilmente mientras que los dems fluidos son menos viscosos y por lo tanto fluye con ms dificultad a travs del capilar.

2. Cul de los lquidos ensayados alcanza mayor altura y por qu?R//. La diferencia de presiones encontrada entre el etanol contenido en el recipiente y el etanol contenido en el tubo capilar provoca un ascenso del lquido en el interior del capilar que se detiene en el momento en que las presiones son iguales, es decir la presin hidrosttica de la columna de etanol en el capilar y la presin fuera del mismo.

Otra de las causas es que el etanol posee menor tensin superficial comparndola con la del resto de los lquidos, esto quiere decir que sus molculas se encuentran ms separadas (menor fuerza de cohesin).

3. Qu aplicabilidad tiene la propiedad de la capilaridad en la industria? Cite ejemplos.R//. Debido al fenmeno de capilaridad en el proceso de la soldadura, el metal fundido asciende y se extiende en cualquier sentido, por el reducido espacio que queda entra la pared del tubo y la del accesorio; con ello, al enfriarse se consigue una unin totalmente hermtica, esto explica porque no hay fugas.

La capilaridad se utiliza para explicar por qu sube o por qu baja el nivel del termmetro.

La capilaridad juega un papel importante en riego, particularmente en sistemas de riego que hacen uso de esta propiedad para distribuir el agua dentro de la zona radicular del cultivo. Por ejemplo, en sistemas de subirrigacin, surcos y especialmente en riego por goteo.

Para el clculo de las dimensiones del bulbo hmedo en suelos homogneos y uniformes utilice este programa.

4. Qu efecto tiene el fenmeno de la capilaridad en las cimentaciones y muros de edificaciones cuando esta se presenta en los suelos de soporte?R//. El fenmeno del ascenso capilar del agua es de suma importancia en construccin. As, los cimientos de las estructuras pueden humedecerse por la accin de la capilaridad sobre las aguas freticas, provocando la corrosin del acero de refuerzo usado en estos. Cuando los niveles de ascenso capilar son muy altos, el agua puede alcanzar las paredes de la edificacin, generndose problemas en los ladrillos y los acabados de la edificacin.

5. Que recomendaciones preventivas se deben hacer para evitar problemas en las estructuras?R//. Una solucin a este problema es cambiar el suelo sobre el que descansa el cimiento, por un suelo ms grueso, que no permita la capilaridad del agua fretica. Tambin encontramos soluciones de aditivos para el concreto (inclusiones de aire), para poder generar impermeabilidad en este, y de morteros para recubrir estructuras (sika 101) con el fin de ganar impermeabilidad.

Para detenerlo en sus inicios, los constructores de viviendas deben crear lo que se conoce como bloqueadores capilares que actan como barreras entre la tierra y las fundaciones de concreto; estos se deben colocar entre la cimentacin y los muros de las fundaciones, debajo de las losas de concreto, en paredes exteriores y debajo de las paredes de ladrillo. Para crear estos bloqueadores se utilizan diversos materiales, que incluyen: Selladores de solera:Aplicar un sellador de solera, tal como un revestimiento de asfalto elastomrico sobre los muros de las fundaciones evita que las soleras de madera de la vivienda absorban la humedad procedente de las bases de concreto que se encuentran por debajo de ellas. Lminas de polietileno:Colocadas debajo de una losa de concreto, las lminas de polietileno crean una barrera fsica duradera contra la humedad que los constructores pueden ver y sentir. Barrera contra hielo y agua:Una solucin ms costosa pero extremadamente efectiva es colocar capa subyacente de adhesivo recubierto con caucho para proteger contra hielo y agua, que se utiliza comnmente en el tejado y como tapajuntas alrededor de las ventanas.

6. Qu mtodos existen para la reparacin y proteccin de las estructuras que han sido afectadas por este fenmeno?R//.Des-humidificacin electro-fsicaEst tcnica, que funciona bajo el principio de la electro-fsica de la que obtiene su nombre, consiste en cargar los muros positivamente evitando as que la humedad remonte nuevamente. Es una de las tcnicas ms utilizadas debido a su comprobada eficacia en la erradicacin de las humedades por capilaridad.Las ventajas de este mtodo sonsu menor costeyla demostrada eficienciaque ha demostrado en los ltimos aos en distintos proyectos en toda Europa.

Electro-smosisLa electrosmosis es el fenmeno por medio del cual se produce movimiento de las molculas de agua inducido por un campo elctrico en un medio poroso, cada poro del material se considera como un capilar que est en contacto con una solucin de agua que contiene iones, las superficies porosas de los materiales del terreno y as como los utilizados en la construccin de la edificacin suelen estar cargados con carga negativa, pero en la proximidad de los muros se encuentran iones positivos o cationes, es por esto que se forma una doble capa, que se compone de una capa fija correspondiente a cationes absorbidos por la superficie (el muro) y de una capa mvil o difusa, si se introducen unos electrodos y se aplica potencia diferencial, la capa mvil se trasladar hacia el electrodo negativo o ctodo, llevando consigo las molculas de agua, este movimiento de transporte del agua es lo que se denomina electrosmosis.

Actualmente, ya existen equipos de electro-smosis inalmbricos que si bien facilitan la instalacin, siguen teniendo un coste superior al de la deshumidificacin electrofsica y los resultados obtenidos por este proceso son similares al de la deshumidificacin electrofsica.

Luego de tratado el problema de la capilaridad, el siguiente paso es reparar los daos que ha ocasionado y ayudar a que los muros, an hmedos, se sequen rpidamente para lo cual se aplica un mortero drenante que sirva como desecacin de la pared. Estos morteros, de altsima porosidad, higroscopicidad y transpirabilidad, suelen estar compuestos por materias primas como la cal hidrulica natural, puzolana natural extrafina, ridos de arenas silceas y calizas dolomticas, etc.

CONCLUSION

En el desarrollo de esta experiencia se logro determinar la capilaridad producida por varios lquidos para tubos capilares de varios tamaos, a una presin atmosfrica determinada y temperatura determinada.

Pues se logro estudiar los conceptos previos para el desarrollo de esta experiencia como capilaridad, tensin superficial fuerza cohesin y adhesin.

De igual forma el laboratorio doto la debida instrumentacin para la realizacin de esta experiencia, de igual forma se hizo la compra de capilares pues ciertos dimetros no se encuentran en el laboratorio.

Se hizo la debida Toma de todos los datos necesarios para el desarrollo de clculos y anlisis de resultados.

Al memento de desarrollar los clculos fue llevado a cabo sin problemas pero en la comparacin de los datos experimentales con los datos tericos no pudo ser realizado puesto que en la investigacin en la literatura y pginas web no se logro encontrar los datos tericos, cabe resaltar que no se hizo las graficas comparativas por estas mismas razones.

En el anlisis de resultados se logro resolver los cuestionamientos que de cierta manera nos permitieron ver la aplicabilidad de esta temtica en el campo laboral.

WEBGRAFIA

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3. Tensin superficial En Los Lquidos [en .htm] Disponible en: [Consultado 20 de marzo de 2011]

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