En la geotecnia, el estudio de la franja capilar es fundamental para comprender la dinámica de la humedad del suelo y su efecto en las propiedades del mismo. Esta zona, situada por encima del nivel freático, es crucial para predecir el comportamiento del suelo en diversas condiciones. Los ingenieros geotécnicos emplean una variedad de métodos, incluyendo muestreo de suelos y monitoreo in situ de la humedad, para examinar el grosor y las propiedades de la franja capilar. Estas investigaciones revelan cómo la franja capilar influye en la estabilidad y permeabilidad del suelo, lo cual es esencial para diseñar cimientos y gestionar las aguas subterráneas. Al analizar exhaustivamente esta interfaz, los ingenieros pueden anticipar y mitigar mejor los riesgos asociados con las variaciones de humedad del suelo.«Percolación y movimientos capilares de agua a través de prismas de arena»
El fringe capilar, también conocido como la zona no saturada, es la región por encima del nivel freático donde el agua subterránea es arrastrada hacia arriba contra la fuerza de gravedad debido a la acción capilar. Se forma por la interacción del agua y las partículas del suelo, creando una zona de saturación de agua por encima del nivel freático. El fringe capilar juega un papel crucial en el control del movimiento del agua entre las zonas saturadas y no saturadas y puede influir en el comportamiento de los contaminantes en el subsuelo.«Los efectos de la franja capilar en la dinámica de aguas subterráneas inducidas por ondas solitarias»
| Tipo de Suelo | Grosor de la Franja Capilar (cm) | Porosidad (%) | Permeabilidad (cm/seg) | Uso/Ocurrencia Típica |
|---|---|---|---|---|
| Arena Gruesa | 22 - 28 | 25 - 33 | Alta (10-2 a 10-4) | Capas de drenaje, bases de construcción |
| Arena Fina | 30 - 48 | 32 - 38 | Moderada (10-3 a 10-5) | Agregados de concreto, filtración |
| Arena Limosa | 53 - 67 | 35 - 45 | Baja a Moderada (10-5 a 10-7) | Relleno de terraplenes, material de subrasante |
| Limo | 72 - 88 | 41 - 48 | Muy Baja (10-6 a 10-8) | Suelos de jardín, revestimientos de estanques |
| Arcilla | 93 - 117 | 45 - 54 | Extremadamente Baja (<10-9) | Barreras de arcilla, materiales cerámicos |
La franja capilar es un área del subsuelo donde interactúan el agua subterránea y la humedad del suelo. La geotecnia juega un papel crucial en el estudio y comprensión de esta zona para diseñar y construir diversos proyectos de infraestructura de manera efectiva. Mediante pruebas rigurosas, análisis y monitoreo, los ingenieros geotécnicos pueden evaluar el comportamiento de los suelos en la franja capilar y desarrollar estrategias para mitigar los posibles riesgos y desafíos. Este conocimiento es vital para asegurar la estabilidad y el rendimiento a largo plazo de estructuras, como edificios, presas y muros de contención, en áreas afectadas por la franja capilar.«Cuantificación del modelado de la influencia de la humedad del suelo en la concentración de vapor subslab - Environmental Science: Processes & Impacts (RSC Publishing)»
El ascenso capilar en el suelo ocurre debido a las fuerzas cohesivas entre las moléculas de agua y las fuerzas de adhesión entre el agua y las partículas del suelo. Cuando el suelo es de grano fino y tiene poros pequeños, el agua puede moverse hacia arriba contra la gravedad, llenando los espacios vacíos a través de la acción capilar. El ascenso está influenciado por factores como la textura del suelo, la distribución del tamaño de grano y el tamaño de los poros. El ascenso capilar puede tener implicaciones significativas para el contenido de humedad en edificios y cimientos, ya que puede llevar a la entrada de agua y daños potenciales.«Un modelo determinístico-empírico del efecto de la franja capilar en el escurrimiento de áreas cercanas a arroyos 1. Descripción del modelo»
La franja capilar puede medirse realizando un análisis del suelo y llevando a cabo una prueba llamada prueba de ascenso capilar. En esta prueba, se coloca una muestra de suelo en un contenedor y se añade agua lentamente hasta que alcanza una altura específica. El agua luego asciende a través del suelo debido a la acción capilar. Se mide y se registra la altura a la que el agua asciende, proporcionando una indicación de la profundidad de la franja capilar. Otros métodos, como el uso de sensores de presión o instrumentos de humedad del suelo, también pueden emplearse para medir la franja capilar en el campo.«Distribución de presión de cabeza durante flujo inestable en relación con la formación y disipación de dedos»
El grosor de la franja capilar varía dependiendo de múltiples factores como el tipo de suelo, el tamaño de los granos y el contenido de humedad. En promedio, la franja capilar puede variar desde unos pocos centímetros hasta varios metros de grosor. En suelos de grano fino, como las arcillas, la franja capilar tiende a ser más gruesa debido a las mayores fuerzas capilares. Por el contrario, en suelos de grano más grueso, como las arenas, la franja capilar es típicamente más delgada. Investigaciones geotécnicas específicas del sitio y pruebas de laboratorio pueden proporcionar estimaciones más precisas del grosor de la franja capilar para una ubicación particular.«Inspección de la propagación de presión excesiva en la zona de atrapamiento de gas bajo la franja capilar»
Existen varios factores que pueden causar un aumento en la permeabilidad capilar, incluyendo inflamación, lesiones, infecciones y ciertas condiciones médicas. Mediadores inflamatorios, como la histamina, la bradicinina y las prostaglandinas, pueden interrumpir las uniones estrechas entre las células endoteliales que revisten los capilares, llevando a un aumento de la permeabilidad. Además, el trauma o la infección pueden causar la liberación de citoquinas que también incrementan la permeabilidad capilar. Esta mayor permeabilidad permite la fuga de fluidos, proteínas y células blancas desde los capilares hacia los tejidos circundantes, resultando en hinchazón e inflamación.«¿La franja capilar explica el fenómeno de desfase cero en la propagación de la fluctuación del nivel freático inducida por ondas en un acuífero costero?»
