Ensayos Hídricos en Materiales: Tipos, Procedimientos y Aplicaciones

Ensayos Hídricos

Los ensayos hídricos son cruciales en la ingeniería civil y la ciencia de los materiales para evaluar el comportamiento de los materiales en presencia de agua. Estos ensayos permiten determinar la resistencia, durabilidad y cambios dimensionales de los materiales al estar expuestos a diferentes condiciones de humedad.

Ensayos Hídricos Cuantitativos Directos

Estos ensayos determinan el contenido de humedad de un material. El procedimiento general consiste en:

1. Pesar una muestra con humedad (G_n).
2. Secar la muestra en una estufa hasta obtener un peso constante (G_s).
3. Calcular el contenido de humedad (G_h) mediante la siguiente fórmula:

G_h = G_n - G_s

Para obtener resultados precisos, se utilizan balanzas digitales dentro de campanas para aislar la muestra de la humedad ambiental.

Determinación de la Absorción de Agua

Para determinar la cantidad máxima de agua absorbida por un material, se realiza el siguiente procedimiento:

1. Sumergir la muestra seca en agua hasta su saturación.
2. Pesar la muestra saturada (G_empapada).
3. Calcular el porcentaje de absorción (S) utilizando la siguiente fórmula:

S(%) = (G_empapada - G_s) / G_s x 100

Métodos de Ensayo

Existen diferentes métodos para determinar el contenido de humedad en los materiales, entre ellos:

• Método del Carburo de Calcio: Este método se basa en la reacción del carburo de calcio con el agua, la cual produce gas acetileno. La cantidad de gas generado es proporcional al contenido de humedad en la muestra.
• Método del Conductibímetro: Este método mide la conductividad eléctrica del material, la cual es proporcional a su contenido de humedad.
• Método de Absorción de Irradiación Infrarroja: Este método mide la cantidad de radiación infrarroja absorbida por el material, la cual está relacionada con su contenido de humedad.
• Método de Ultrasonido: Este método se basa en la velocidad de propagación del sonido a través del material. La presencia de humedad reduce la velocidad del sonido, lo que permite determinar el contenido de humedad.

Ensayos Hídricos de Movilidad

Estos ensayos evalúan la relación entre la porosidad del material, su contenido de humedad y cómo se desplaza el agua a través de él. El agua puede penetrar en los materiales por:

• Gravitación: Por efecto de la gravedad.
• Capilaridad: A través de los poros del material.
• Condensación: Por la diferencia de temperatura y presión de vapor.

Tipos de Ensayos de Movilidad

• Absorción Libre de Agua o Imbibición: Este ensayo mide la velocidad de absorción de agua a presión ambiental en función del tiempo.
• Absorción de Vapor de Agua: Este ensayo mide la velocidad de absorción de agua en una atmósfera saturada de humedad en función del tiempo.
• Curva de Deserción o Evaporación del Agua: Este ensayo mide la velocidad de evaporación del agua libre o forzada en función del tiempo.
• Curva de Equilibrio Higroscópico: Este ensayo determina la cantidad de humedad en el material que corresponde a cada humedad relativa del aire, indicando los puntos de equilibrio donde no hay transferencia de humedad entre el sólido y el aire.

Ensayos Hídricos Cíclicos

Estos ensayos evalúan la durabilidad de los materiales al someterlos a ciclos repetidos de diferentes condiciones de humedad. Estos ciclos pueden incluir:

Humedad/Sequedad

Este ensayo somete a las muestras a ciclos repetidos de saturación de humedad y secado. Se mide la pérdida de masa en función del número de ciclos.

Helacidad (Hielo/Deshielo)

Este ensayo somete a las muestras saturadas de humedad a ciclos repetidos de congelación y descongelación. Se mide la pérdida de masa en función del número de ciclos.

Cristalización de Sales

Este ensayo somete a las muestras a ciclos repetidos de humectación con una solución salina y posterior secado. Se mide la pérdida de masa en función del número de ciclos.

Ensayos Hídricos de Capilaridad

Estos ensayos evalúan la capilaridad del material, es decir, la capacidad del agua para ascender por sus poros capilares. La capilaridad está influenciada por la tensión superficial del líquido y el tamaño de los poros del material.

Tensión Superficial

La tensión superficial es una fuerza que se produce en la superficie de un líquido debido a la atracción entre las moléculas del líquido. Esta fuerza hace que la superficie del líquido se comporte como una membrana elástica.

Ley de Jurin

La Ley de Jurin describe la altura que alcanza un líquido en un tubo capilar. La fórmula de la Ley de Jurin es:

H = 2γ / (rρg)

Donde:

• H es la altura del líquido en el capilar.
• γ es la tensión superficial del líquido.
• r es el radio del capilar.
• ρ es la densidad del líquido.
• g es la aceleración debida a la gravedad.

Curva de Succión Capilar

Este ensayo mide la altura que alcanza el agua en una muestra de material poroso en función del tiempo. La curva de succión capilar proporciona información sobre la capacidad de absorción de agua del material y la distribución del tamaño de los poros.