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i
ENSAYOS EXPERIMENTALES DE LA INTERACCIÓN
SUELO-ATMÓSFERA
Por
María Alejandra Peña Rodríguez
Proyecto de grado de
Ingeniería Civil
Presentado a
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
Mayo 12 de 2016
Asesor: Bernardo Caicedo Hormaza/Profesor titular/Universidad de los Andes
Co-asesor: Catalina Lozada López/ Asistente doctoral/Universidad de los Andes
ii
Tabla de contenido 1 INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 4
2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 5
2.1 Objetivos Generales ............................................................................................. 5
2.2 Objetivos Específicos ........................................................................................... 5
3 MARCO TEÓRICO.................................................................................................... 6
3.1 Radiación Solar.................................................................................................... 7
3.2 Velocidad del Viento ........................................................................................... 9
3.3 Temperatura y Humedad relativa ....................................................................... 10
4 TRABAJO REALIZADO Y RESULTADOS ........................................................... 12
4.1 Preparación de Ensayos ..................................................................................... 12
4.2 Procedimiento de Registro de datos.................................................................... 16
4.2.1 Ensayos en Arena ....................................................................................... 16
4.2.2 Ensayos en Arcilla ...................................................................................... 17
4.3 Ensayos en la Cámara Climática ........................................................................ 17
4.3.1 Ensayos en Arena ....................................................................................... 18
4.3.1.1 Ensayo 1 ................................................................................................. 18
4.3.1.2 Ensayo 2 ................................................................................................. 22
4.3.1.3 Ensayo 3 ................................................................................................. 26
4.3.1.4 Ensayo 4 ................................................................................................. 30
4.3.2 Ensayos en Arcilla ...................................................................................... 34
4.3.2.1 Ensayo 5 ................................................................................................. 35
4.3.2.2 Ensayo 6 ................................................................................................. 39
4.3.3 Ensayos en Arcilla negra ............................................................................ 43
4.3.3.1 Ensayo 7 ................................................................................................. 43
5 CONCLUSIONES .................................................................................................... 48
6 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 50
7 ANEXOS .................................................................................................................. 52
iii
Índice de figuras
Figura 1. Cámara climática de la Universidad de los Andes................................................ 6
Figura 2. Robot XY de la cámara climática ........................................................................ 6
Figura 3. Lámparas infrarrojas de la cámara climática ........................................................ 8
Figura 4. Los espectros de radiación normalizada para la radiación solar y lámparas de
infrarrojos calculada con la ley de Planck. (Tristancho, Caicedo, Luc, & Obregon,
2012) .......................................................................................................................... 8
Figura 5. Radiación infrarroja directa en la superficie del suelo calculada para las dos
lámparas. (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015) ................................................................. 9
Figura 6. Ventiladores de la cámara climática .................................................................... 9
Figura 7. Ubicación de las medidas de la velocidad del viento encima del suelo. (Lozada,
Caicedo, & Luc, 2015) ............................................................................................. 10
Figura 8. Placas Peltier de la cámara climática ................................................................. 10
Figura 9. Calentadores de la cámara climática .................................................................. 11
Figura 10. Superficie lisa en la base del molde ................................................................. 12
Figura 11. Superficie rugosa en la base del molde ............................................................ 12
Figura 12. Preparación arcilla a 1,5LL ............................................................................. 13
Figura 13. Recipiente con la mezcla de arcilla .................................................................. 14
Figura 14. Colorante Ferrominerales color negro alemán.................................................. 14
Figura 15. Recipiente con la mezcla de arcilla negra ........................................................ 15
Figura 16. Recipiente con arena del guamo ...................................................................... 15
Figura 17. Saturación de arena del guamo ........................................................................ 16
Figura 18. Registro de datos en ensayos con arena ........................................................... 16
Figura 19. Registro de datos en ensayos con arcilla .......................................................... 17
Figura 20. Curva características para suelos con diferentes texturas (Pérez, 2008) ............ 18
Figura 21. Evaporación del agua durante el ensayo 1........................................................ 19
Figura 22. Contenido de agua durante el ensayo 1 ............................................................ 19
Figura 23. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 1 .................................. 20
Figura 24. Temperatura superficial durante el ensayo 1 .................................................... 20
Figura 25. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 1 ................................................ 21
Figura 26. Fotografía de la superficie final del ensayo 1 ................................................... 21
iv
Figura 27. Vector de desplazamiento del ensayo 1 ........................................................... 22
Figura 28. Evaporación del agua durante el ensayo 2........................................................ 23
Figura 29. Contenido de agua durante el ensayo 2 ............................................................ 23
Figura 30. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 2 .................................. 24
Figura 31. Temperatura superficial durante el ensayo 2 .................................................... 24
Figura 32. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 2 ................................................ 25
Figura 33. Fotografía de la superficie final del ensayo 2 ................................................... 25
Figura 34. Vector de desplazamiento del ensayo 2 ........................................................... 26
Figura 35. Evaporación del agua durante el ensayo 3........................................................ 27
Figura 36. Contenido de agua durante el ensayo 3 ............................................................ 27
Figura 37. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 3 .................................. 28
Figura 38. Temperatura superficial durante el ensayo 3 .................................................... 28
Figura 39. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 3 ................................................ 29
Figura 40. Fotografía de la superficie final del ensayo 3 ................................................... 29
Figura 41. Vector de desplazamiento del ensayo 3 ........................................................... 30
Figura 42. Evaporación del agua durante el ensayo 4........................................................ 31
Figura 43. Contenido de agua durante el ensayo 4 ............................................................ 31
Figura 44. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 4 .................................. 32
Figura 45. Temperatura superficial durante el ensayo 4 .................................................... 32
Figura 46. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 4 ................................................ 33
Figura 47. Fotografía de la superficie final del ensayo 4 ................................................... 33
Figura 48. Vector de desplazamiento del ensayo 4 ........................................................... 34
Figura 49. Curva de retención de agua de la arcilla compactada (Lozada, Caicedo, & Luc,
2015) ........................................................................................................................ 35
Figura 50. Evaporación del agua durante el ensayo 5........................................................ 36
Figura 51. Contenido de agua durante el ensayo 5 ............................................................ 36
Figura 52. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 5 .................................. 37
Figura 53. Temperatura superficial durante el ensayo 5 .................................................... 37
Figura 54. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 5 ................................................ 38
Figura 55. Fotografía de la superficie final del ensayo 5 ................................................... 38
Figura 56. Vector de desplazamiento del ensayo 5 ........................................................... 39
v
Figura 57. Evaporación del agua durante el ensayo 6........................................................ 40
Figura 58. Contenido de agua durante el ensayo 6 ............................................................ 40
Figura 59. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 6 .................................. 41
Figura 60. Temperatura superficial durante el ensayo 6 .................................................... 41
Figura 61. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 6 ................................................ 42
Figura 62. Fotografía de la superficie final del ensayo 6 ................................................... 42
Figura 63. Vector de desplazamiento del ensayo 6 ........................................................... 43
Figura 64. Evaporación del agua durante el ensayo 7....................................................... 44
Figura 65. Contenido de agua durante el ensayo 7 ............................................................ 44
Figura 66. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 7 .................................. 45
Figura 67. Temperatura superficial durante el ensayo 7 .................................................... 45
Figura 68. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 7 ................................................ 46
Figura 69. Fotografía de la superficie final del ensayo 7 ................................................... 46
Figura 70. Vector de desplazamiento del ensayo 7 ........................................................... 47
Figura 71. Velocidad del viento superior durante el ensayo 1 ........................................... 52
Figura 72. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 1 ............................................ 52
Figura 73. RH superior durante el ensayo 1 ...................................................................... 53
Figura 74. RH inferior durante el ensayo 1 ....................................................................... 53
Figura 75. Velocidad del viento superior durante el ensayo 2 ........................................... 54
Figura 76. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 2 ............................................ 54
Figura 77. RH superior durante el ensayo 2 ...................................................................... 55
Figura 78. RH inferior durante el ensayo 2 ....................................................................... 55
Figura 79. Velocidad del viento superior durante el ensayo 3 ........................................... 56
Figura 80. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 3 ............................................ 56
Figura 81. RH superior durante el ensayo 3 ...................................................................... 57
Figura 82. RH inferior durante el ensayo 3 ....................................................................... 57
Figura 83. Velocidad del viento superior durante el ensayo 4 ........................................... 58
Figura 84. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 4 ............................................ 58
Figura 85. RH superior durante el ensayo 4 ...................................................................... 59
Figura 86. RH inferior durante el ensayo 4 ....................................................................... 59
Figura 87. Velocidad del viento superior durante el ensayo 5 ........................................... 60
vi
Figura 88. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 5 ............................................ 60
Figura 89. RH superior durante el ensayo 5 ...................................................................... 61
Figura 90. RH inferior durante el ensayo 5 ....................................................................... 61
Figura 91. Velocidad del viento superior durante el ensayo 6 ........................................... 62
Figura 92. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 6 ............................................ 62
Figura 93. RH superior durante el ensayo 6 ...................................................................... 63
Figura 94. RH inferior durante el ensayo 6 ....................................................................... 63
Figura 95. Velocidad del viento superior durante el ensayo 7 ........................................... 64
Figura 96. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 7 ............................................ 64
Figura 97. RH superior durante el ensayo 7 ...................................................................... 65
Figura 98. RH inferior durante el ensayo 7 ....................................................................... 65
vii
Índice de tablas
Tabla 1. Especificaciones de los sensores de la cámara climática (Lozada, Caicedo, & Luc,
2015) .......................................................................................................................... 7
Tabla 2. Condiciones ambientales para ensayos de evaporación. ...................................... 17
1
RESUMEN
La investigación sobre la desecación de las arcillas considerando la interacción con la
atmósfera ha sido ampliamente estudiada. Sin embargo, todavía se debe seguir investigando
para tener mayor conocimiento sobre el comportamiento mecánico y como se puede
incorporar este conocimiento a las estructuras geotécnicas que se diseñan día tras día. Por
esta razón, se quiere hacer diferentes tipos de ensayos utilizando la cámara climática de la
Universidad de los Andes con el fin de caracterizar el patrón de grietas en una capa delgada
de suelo controlando variables atmosféricas tales como: Radiación solar, velocidad del
viento, humedad relativa y temperatura.
En la primera parte del documento se detalla el funcionamiento y los componentes de la
cámara climática. En la segunda sección, se describe el procedimiento que se realizó para la
preparación de los ensayos y finalmente en la última parte se analizan los resultados
encontrados de acuerdo a los ensayos que se realizaron.
Palabras clave: Cámara climática, desecación, arcilla, radiación solar, velocidad del
viento, humedad relativa, temperatura.
2
ABSTRACT
The research on the desiccation of clays considering the interaction with the atmosphere
has been widely studied. However, it should be investigated further to have more
knowledge about the mechanical behavior and how we can incorporate this knowledge in
the geotechnical structures that are designed every day. For this reason, different types of
tests are required using the climate chamber at the University of the Andes in order to
characterize the pattern of cracks in a thin layer of soil controlling atmospheric variables
such as solar radiation, wind speed, humidity relative and temperature.
In the first part of the document it is detail the operation and components of the climatic
chamber. In the second section, describes the procedure that was used to prepare the tests
and finally in the last part the results according to the tests performed are analyzed.
Key Words: Climatic chamber, desiccation, clay, solar radiation, wind velocity, relative
humidity, temperature
3
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a mi familia por apoyarme incondicionalmente en cada una de las
decisiones que he tomado sobre mi formación académica. Además de brindarme su amor y
comprensión día a día para lograr cada una de metas que me he propuesto.
Al profesor Bernardo Caicedo quien orientó el presente trabajo, le agradezco por darme la
oportunidad de trabajar en este proyecto de investigación en geotecnia.
Así mismo a Catalina Lozada quien estuvo siempre dispuesta a guiarme, por su apoyo y
retroalimentación en el desarrollo de este proyecto de grado. Al equipo del laboratorio de
modelos geotécnicos de la Universidad de los Andes por su disposición para llevar a cabo
cada uno de los ensayos.
4
1 INTRODUCCIÓN
Desde a mediados del siglo XX se ha evidenciado un cambio en las condiciones
meteorológicas debido a factores humanos tales como la quema de combustibles fósiles,
tala de bosques, entre otros. Además de factores naturales que incluyen la actividad
volcánica o cambios en la energía recibida desde el sol, entre otros (Cambio climático
global, s.f). Estas variaciones han producido cambios en los principales elementos que
constituyen el clima: Temperatura atmosférica, humedad, vientos, precipitaciones y presión
atmosférica. El cambio climático está modificando la economía, salud y comunidades en
varias zonas del mundo. Según científicos, si la Tierra se sigue calentando podrían
generarse grandes cambios: Aumento del nivel del mar, inundaciones, sequías, extinción de
animales y plantas, incendios forestales, etc (Nature Conservation, s.f). Las sequías son
producidas principalmente cuando hay falta de lluvias y precipitación generando que los
suelos suelan agrietarse. Las grietas por desecación afectar mayormente los suelos
arcillosos, ya que estos experimentan una contracción que pueden dar a lugar a la
formación de grietas de hasta 4 cm de anchura y más de 1 m de profundidad.
Teniendo en cuenta lo anterior, se han hecho varios estudios por diferentes autores para
entender el comportamiento de las arcillas cuando se hacen ensayos controlando variables
tales como: Radiación solar, humedad relativa, temperatura y velocidad del viento. Estas
investigaciones se han estudiado exhaustivamente desde hace casi un siglo. En la
Universidad de los Andes se diseñó una máquina llamada “Cámara climática” la cual
permite hacer este tipo de ensayos experimentales.
En el siguiente documento se consigna toda la información relacionada con los ensayos de
desecación utilizando la cámara climática, con el fin de comprender un poco más la
formación de fisuras. Por lo tanto, se hacen ensayos en arena y arcilla en los cuales se
tienen las mismas condiciones atmosféricas pero se varía el espesor de la muestra, color de
la arcilla y rugosidad de la superficie del molde.
5
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivos Generales
Analizar el fenómeno de desecación en arcillas utilizando la cámara climática bajo
condiciones ambientales como: radicación solar, velocidad del viento, humedad
relativa y temperatura.
2.2 Objetivos Específicos
Comparar el comportamiento de desecación entre un suelo arcilloso y uno arenoso
cuando están bajo las mismas condiciones atmosféricas en la cámara climática.
Determinar los factores que influyen en la desecación del suelo.
Realizar los correspondientes ensayos experimentales para las mezclas de arcillas y
arenas.
Analizar los resultados a partir de los múltiples ensayos realizados en la cámara
climática
Comprender la afectación de las sequias en las estructuras geotécnicas tales como
las de cimentación.
6
3 MARCO TEÓRICO
Como ya se mencionó anteriormente se utilizará únicamente la cámara climática de la
Universidad de los Andes, esta fue desarrollada en primer lugar por Julián Tristancho en el
2012 pero después fue modificada por Catalina Lozada para ejecutar ensayos de
evaporación en muestras de suelos arcillosos.
Figura 1. Cámara climática de la Universidad de los Andes
La cámara climática está compuesta por diferentes subsistemas que permiten que el aire
circule por un camino termodinámico en un circuito cerrado. Además esta cuenta con un
robot XY que permite medir las condiciones climáticas durante los ensayos por medio de su
sensor superior e inferior.
Figura 2. Robot XY de la cámara climática
7
La temperatura y la humedad relativa se miden antes y después de que el aire atraviese los
calentadores. En la Tabla 1 se muestra una lista de sensores con su respectivo rango y
precisión.
Tabla 1. Especificaciones de los sensores de la cámara climática (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015)
A continuación se explicará cada uno de los subsistemas que permiten el funcionamiento de
la cámara climática.
3.1 Radiación Solar
La cámara climática cuenta con dos lámparas infrarrojas que simulan la radiación solar
incidente en el suelo (Ver Figura 3).
8
Figura 3. Lámparas infrarrojas de la cámara climática
En la Figura 4 se muestra el espectro normalizado para una temperatura de cuerpo negro de
5523K para el sol y de 2450K para las lámparas. (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015)
Figura 4. Los espectros de radiación normalizada para la radiación solar y lámparas de infrarrojos calculada con la ley de Planck. (Tristancho, Caicedo, Luc, & Obregon, 2012)
La radiación infrarroja directa que incide en el suelo se puede observar en la Figura 5. En
esta figura se presenta el resultado de los espectros de las dos lámparas que están separadas
por 40 cm a una altura de 30 cm. (Tristancho, Caicedo, Luc, & Obregon, 2012)
9
Figura 5. Radiación infrarroja directa en la superficie del suelo calculada para las dos lámparas. (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015)
3.2 Velocidad del Viento
La cámara climática tiene incorporados seis ventiladores en la caja adiabática, esto para
conducir el aire por encima del suelo y así se simule la velocidad del viento (Ver Figura 6).
Figura 6. Ventiladores de la cámara climática
Utilizando el robot XY y sus sensores se toman mediciones en tres puntos de la muestra del
suelo A, B y C como se muestra en la Figura 7.
10
Figura 7. Ubicación de las medidas de la velocidad del viento encima del suelo. (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015)
3.3 Temperatura y Humedad relativa
Para obtener las condiciones específicas de humedad relativa y temperatura dentro de la
cámara climática se utilizan dos placas Peltier (Figura 8) y dos calentadores (Figura 9). La
temperatura de las dos placas peltier hace que el agua se condense y se obtenga la humedad
relativa deseada, estas están basadas en el efecto peltier que se define “cuando una corriente
se hace pasar por dos metales o semiconductores conectados por dos junturas de Peltier. La
corriente propicia una transferencia de calor de una juntura a la otra: una se enfría en tanto
que otra se calienta” (Wikipedia, 2016). Adicionalmente, los calentadores se utilizan para
establecer la temperatura que se requiere dentro de la cámara.
Figura 8. Placas Peltier de la cámara climática
11
Figura 9. Calentadores de la cámara climática
12
4 TRABAJO REALIZADO Y RESULTADOS
A continuación se describe el trabajo que se realizó, este consiste en la preparación del
suelo y los ensayos en la cámara climática.
4.1 Preparación de Ensayos
Como se mencionó anteriormente se hicieron ensayos con arcilla (Caolín Speswhite) y con
arena del guamo.
Para los ensayos en arcilla se utilizó una superficie rugosa en este caso lija, la cual fue
adherida a la base del molde como se muestra en las siguientes imágenes:
Figura 10. Superficie lisa en la base del molde
Figura 11. Superficie rugosa en la base del molde
13
Lo anterior se hizo para determinar si la rugosidad de la superficie de contacto de la
muestra del suelo, afecta la aparición de grietas cuando esta se somete a ciertas condiciones
ambientales.
La preparación de la mezcla de arcilla se realizó con una cantidad de agua 𝑤 = 1,5𝐿𝐿. El
límite líquido (Cambio del suelo de estado plástico a estado líquido) es 𝐿𝐿 = 55%, por lo
tanto el contenido inicial de agua es 𝑤0 = 82,5%. En la Figura 12 se muestra en detalle el
procedimiento de mezclado de la arcilla.
Figura 12. Preparación arcilla a 1,5LL
Después se procede a ubicar la mezcla en los recipientes con diferentes espesores (1 mm, 3
mm, 5 mm o 10 mm) dependiendo del ensayo, asegurando que la mezcla quede homogénea
sobre el molde. Por último, por encima de la mezcla se esparce un poco de escarcha la cual
más adelante permitirá determinar el vector de desplazamiento de la misma durante el
ensayo (Ver Figura 13).
14
Figura 13. Recipiente con la mezcla de arcilla
También se hicieron ensayos con arcilla de color negro, para esto se siguió el mismo
procedimiento anterior pero se incorporó a la mezcla un colorante llamado Ferrominerales
(Ver Figura 15)
Figura 14. Colorante Ferrominerales color negro alemán
15
Figura 15. Recipiente con la mezcla de arcilla negra
La preparación de la mezcla con arena es diferente a la de arcilla, ya que cuando se mezcla
arena con agua estos dos elementos no se mezclan homogéneamente. En primer lugar, se
toma el recipiente que se va a utilizar para el ensayo y se llena de arena hasta el tope
asegurando que la superficie quede totalmente lisa (Ver Figura 16).
Figura 16. Recipiente con arena del guamo
En segundo lugar, se toma una jeringa con agua y suavemente se aplica el agua por toda la
arena hasta que la mezcla está completamente saturada como se muestra en la Figura 17. Es
importante controlar que la densidad de la mezcla sea igual en cualquier punto.
16
Figura 17. Saturación de arena del guamo
4.2 Procedimiento de Registro de datos
4.2.1 Ensayos en Arena
En seguida se muestra el procedimiento que se siguió para registrar los datos necesarios
para cada uno de los ensayos con arena del guamo. Se hace un acondicionamiento de 30
minutos para asegurar que dentro de la cámara las variables ambientales se estabilicen.
También cada 30 minutos se toman medidas en los puntos A, B, C, fotografía e IR hasta
que el peso de la capa de suelo se estabilice.
Figura 18. Registro de datos en ensayos con arena
Acondicionamiento
Montaje
Medidas A,B,C
Fotografía
IR
17
4.2.2 Ensayos en Arcilla
El procedimiento para registran los datos en ensayos con arcilla es diferente, ya que estos
toman un mayor tiempo en evaporar su contenido de agua. Se hace previamente un
acondicionamiento de 30 minutos para asegurar que dentro de la cámara las variables
ambientales se estabilicen. También se toman medidas en los puntos A, B, C, Fotografía e
IR cada hora, pero las medidas de topografía se registran cada 3 horas aproximadamente.
Figura 19. Registro de datos en ensayos con arcilla
4.3 Ensayos en la Cámara Climática
Los ensayos que se realizaron se hicieron bajo las mismas condiciones ambientales. En la
siguiente tabla se específica los valores que se tomaron para cada una de las condiciones
ambientales.
Tabla 2. Condiciones ambientales para ensayos de evaporación.
Velocidad del
viento (m/s)
Temperatura de
los calentadores
(°C)
Radiación
infrarroja
(W/m²)
Temperatura
placas Peltier
(°C)
2,75 18,5 796,5 0
Acondicionamiento
Montaje
Medidas A,B,C
Topografía 1
Fotografía
IR
18
4.3.1 Ensayos en Arena
En Figura 20 se presenta en general las curvas de retención de humedad de las arcillas,
limos y arenas. En estas se observa que los comportamientos son muy distintos entre sí, por
ejemplo las arenas al tener grandes poros liberan con mayor facilidad el agua. Además de
evaporar de forma más rápida el agua lo hacen a bajas succiones comparadas con las
succiones en los suelos arcillosos. Estas succiones internas del suelo propician las
apariciones de fisuras o grietas que más adelante se podrán apreciar en los diferentes
ensayos.
Figura 20. Curva características para suelos con diferentes texturas (Pérez, 2008)
4.3.1.1 Ensayo 1
Para el ensayo 1 se utilizó un espesor de 1 mm de arena del guamo.
Teniendo en cuenta la información que nos proporciona la cámara climática se obtuvieron
las siguientes graficas de evaporación y contenido de humedad de la muestra. En estas se
puede observar como a medida que se va evaporando el agua del suelo, el peso de la
muestra va cambiando y así mismo su porcentaje de humedad.
19
Figura 21. Evaporación del agua durante el ensayo 1
Figura 22. Contenido de agua durante el ensayo 1
También es importante analizar como varía la temperatura de la cámara climática y así
mismo la temperatura superficial de la muestra de arena. En la Figura 23 se puede observar
que la temperatura del aire en los puntos A y C se mantiene constante durante el ensayo,
oscila entre 41°C y 42°C. Aunque en el punto B la temperatura es un poco menor que los
otros dos puntos, esta oscila entre 38°C y 39°C. En la Figura 24 se muestra la curva de
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
100
200
300
400
500
600
700
800
Tiempo min
Agua E
vapora
da (
gr/
m2)
Ensayo 1 - v: 2.75m/s
0 100
0
10
20
30
40
Tiempo min
Conte
nid
o d
e A
gua (
%)
Ensayo 1 - v: 2.75m/s
20
temperatura superficial vs tiempo y se ve que durante el ensayo esta está constantemente
aumentando desde 31°C hasta 39°C.
Figura 23. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 1
Figura 24. Temperatura superficial durante el ensayo 1
En las siguientes fotografías se observa el antes y después del ensayo 1. Inicialmente no se
observa mayor cambio salvo que el agua de la mezcla se ha evaporado, tampoco se
evidencia aparición de fisuras o cambio del volumen del material.
0 1000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 1 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en C - v: 2.75m/s
0 1000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 1 - v: 2.75m/s
21
Figura 25. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 1
Figura 26. Fotografía de la superficie final del ensayo 1
Utilizando un programa de análisis de imagen se puede estimar el vector de
desplazamientos de la muestra como se observa en la Figura 27. No hay grandes
desplazamientos en el suelo cuando este se somete a ciertas condiciones atmosféricas, en
promedio la muestra no se mueve ni un milímetro.
22
Figura 27. Vector de desplazamiento del ensayo 1
Adicionalmente se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH,
estos se pueden observar en la parte de ANEXOS.
4.3.1.2 Ensayo 2
Para el ensayo 2 se utilizó un espesor de 3 mm de arena del guamo.
En la Figura 28 y Figura 29 se hallan las curvas de evaporación y variación del porcentaje
de agua en el suelo cuando este se somete a ciertas condiciones atmosféricas (velocidad del
viento, humedad relativa, temperatura y radiación solar). El tiempo en que tarda esta capa
de suelo en evaporar su contenido de agua es mayor que en el ensayo 1.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
23
Figura 28. Evaporación del agua durante el ensayo 2
Figura 29. Contenido de agua durante el ensayo 2
Durante este ensayo la temperatura del aire dentro de la cámara en la posición A fue mayor
que en las posiciones B y C, esta empieza en 32°C aproximadamente y aumenta hasta
llegar a 44°C. Las temperaturas en las posiciones B y C comienzan en 30°C hasta llegar a
40°C, lo cual muestra que la temperatura en la cámara climática no es igual en cada una de
las posiciones de suelo arenoso.
0 20 40 60 80 100 120 1400
500
1000
1500
Tiempo min
Agua E
vapora
da (
gr/
m2)
Ensayo 2 - v: 2.75m/s
0 100 200
0
10
20
30
40
Tiempo min
Conte
nid
o d
e A
gua (
%)
Ensayo 2 - v: 2.75m/s
24
Figura 30. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 2
Además durante el ensayo se mide la temperatura superficial de la muestra, esto brinda
información sobre como el suelo empieza a experimentar un aumento de temperatura
generando que el agua sea evaporada. Inicialmente se tiene una temperatura menor a 30°C
que va aumentando lentamente hasta que pasados los 100 minutos el crecimiento es mucho
más rápido llegando finalmente a una temperatura de 40°C.
Figura 31. Temperatura superficial durante el ensayo 2
0 100 2000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 2 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en C - v: 2.75m/s
0 100 2000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 2 - v: 2.75m/s
25
En las siguientes imágenes se puede observar el estado inicial y final de la muestra después
de haber sido sometida a ciertas condiciones atmosféricas. A simple vista no se observa un
mayor cambio, pero utilizando un programa de análisis de imagen se puede estimar como
se desplazó el suelo (Ver Figura 34).
Figura 32. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 2
Figura 33. Fotografía de la superficie final del ensayo 2
En general el suelo se desplazó en dirección x con desplazamientos de alrededor 1
milímetro. Durante este ensayo no se evidencio cambio volumétrico del contenido ni
aparición de grietas, esto se debe a que las arenas no presentan fuertes succiones cuando el
suelo trata de retener su contenido de humedad.
26
Figura 34. Vector de desplazamiento del ensayo 2
Por otra parte se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH, estas
se pueden observar en la sección de ANEXOS.
4.3.1.3 Ensayo 3
Para el ensayo 3 se utilizó un espesor de 5 mm de arena del guamo.
En la Figura 35 se presenta la curva de evaporación durante este ensayo, en esta imagen se
puede apreciar cómo se va evaporando el contenido de agua durante el tiempo. Además en
la Figura 36 se observa cómo va cambiando el porcentaje de humedad en la muestra
durante el desarrollo el ensayo hasta obtener su peso seco.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
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500
600
700
800
900
1000
27
Figura 35. Evaporación del agua durante el ensayo 3
Figura 36. Contenido de agua durante el ensayo 3
En este ensayo en las posiciones A, B y C la temperatura dentro de la cámara climática es
muy parecida y va aumentando significativamente de 30°C hasta 40°C. En otro orden de
ideas, la temperatura superficial de este ensayo comienza en 25°C aproximadamente y
aumenta lentamente hasta que en pasados los 100 minutos su crecimiento es más rápido
llegando a una temperatura de 35°C.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
500
1000
1500
2000
Tiempo min
Agua E
vapora
da (
gr/
m2)
Ensayo 3 - v: 2.75m/s
0 100 200
0
10
20
30
40
Tiempo min
Conte
nid
o d
e A
gua (
%)
Ensayo 3 - v: 2.75m/s
28
Figura 37. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 3
Figura 38. Temperatura superficial durante el ensayo 3
Durante el ensayo se tomaron imágenes cada media hora, esto con el objetivo de observar
el cambio en el estado del suelo. Las siguientes imágenes corresponden al estado inicial y
final de la muestra, inicialmente no se presenta un cambio drástico en el suelo. Sin
embargo, analizando las dos imágenes se encontró el vector de desplazamientos de la
muestra (Ver Figura 41).
0 100 2000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 3 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
0 100 2000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 3 - v: 2.75m/s
29
Figura 39. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 3
Figura 40. Fotografía de la superficie final del ensayo 3
De acuerdo a los resultados del análisis de imagen se determina que hubo en promedio
desplazamientos de 1,2 milímetros en la dirección y, en cambio en la dirección x los
desplazamientos en promedio fueron más pequeños 0,3 milímetros.
30
Figura 41. Vector de desplazamiento del ensayo 3
Asimismo se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH que se
pueden observar en la parte de ANEXOS.
4.3.1.4 Ensayo 4
Para el ensayo 4 se utilizó un espesor de 10 mm de arena del guamo.
Durante este ensayo se obtuvieron las siguientes curvas de tasa evaporación y de cambio en
el contenido de agua de la muestra (Ver Figura 42 y Figura 43). Se observa que no se
evapora totalmente el contenido de agua, ya que el espesor de la capa del suelo es mucho
más gruesa que en los ensayos anteriores.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
31
Figura 42. Evaporación del agua durante el ensayo 4
Figura 43. Contenido de agua durante el ensayo 4
La temperatura de la cámara climática durante el ensayo se puede visualizar en la Figura
44, donde en las posiciones A, B y C suelen ser casi exactamente la misma. Esta
temperatura empieza en un valor de 30°C llegando finalmente a un valor de 43°C. Por otro
lado el comportamiento de la temperatura superficial de la muestra se puede ver en la
Figura 45.
32
Figura 44. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 4
Figura 45. Temperatura superficial durante el ensayo 4
En las siguientes imágenes se observa el estado inicial de la muestra y el estado final
después de haber desecado la muestra. En primer lugar no se presentan ningún tipo de
grietas o cambios volumétricos significativos durante el ensayo pero de igual forma se
analiza cuanto se desplazó el suelo. Para esto se utiliza un programa de análisis de imagen
que permite determinar exactamente el vector de desplazamientos. (Ver Figura 48)
0 100 200 3000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 4 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 3000
10
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50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 4 - v: 2.75m/s
33
Figura 46. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 4
Figura 47. Fotografía de la superficie final del ensayo 4
La muestra en dirección y se desplazó en promedio 1,8 milímetros y en dirección x se
desplazó aproximadamente 0,8 milímetros. En este ensayo se presenta mayor movimiento
de la muestra durante la evaporación del contenido de agua, ya que la capa de suelo y el
contenido de agua son mayores que en los ensayos anteriores.
34
Figura 48. Vector de desplazamiento del ensayo 4
También se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH que se
pueden observar en la parte de ANEXOS.
4.3.2 Ensayos en Arcilla
Las curvas de retención de humedad brindan información sobre la capacidad del suelo para
retener agua en función de la succión ejercida. Esto se aplica cuando se tienen fenómenos
de retracción y agrietamiento en suelos arcillosos que están asociados a periodos
prolongados de sequía o explotación de agua. Asimismo, este tipo de curvas permiten
caracterizar el suelo y depende de la morfología del mismo.
La curva de retención de agua del suelo compactado se midió utilizando un aparato de
espejo enfriado. Las mediciones comienzan en el contenido de agua de compactación y
siguen un camino de secado.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
35
Figura 49. Curva de retención de agua de la arcilla compactada (Lozada, Caicedo, & Luc, 2015)
4.3.2.1 Ensayo 5
Para el ensayo 5 se utilizó un espesor de 5 mm de arcilla en una superficie rugosa.
Los ensayos en arcilla toman mayor tiempo que los ensayos en arena, esto se debe a que la
mezcla de arcilla tiene mayor contenido de agua que la mezcla en arena para 5 mm. En la
Figura 50 se observar la curva de evaporación durante el ensayo y en la Figura 51 se
presenta el cambio del contenido de humedad a medida que el agua es evaporada. En esta
última se identifica que el suelo nunca llega a evaporar todo su contenido de agua, siendo
su humedad final 20%.
36
Figura 50. Evaporación del agua durante el ensayo 5
Figura 51. Contenido de agua durante el ensayo 5
Durante el ensayo 5 la temperatura dentro de la cámara comienza en aproximadamente
27°C aumentando rápidamente a 32°C pasada una hora y media. En las siguientes horas la
temperatura empieza aumentar a una tasa más pequeña en los puntos A, B y C hasta llegar a
una temperatura de 39°C. Por otra parte, la temperatura superficial de la muestra empieza
en 24°C y pasadas seis horas llega a ser aproximadamente 35°C.
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
500
1000
1500
2000
2500
Tiempo min
Agua E
vapora
da (
gr/
m2)
Ensayo 5 - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
10
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30
40
50
60
70
80
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Tiempo min
Conte
nid
o d
e A
gua (
%)
Ensayo 5 - v: 2.75m/s
37
Figura 52. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 5
Figura 53. Temperatura superficial durante el ensayo 5
En las siguientes fotografías se observa el estado inicial y final del ensayo 5. A lo largo de
la superficie se observar gran número de grietas debido a la pérdida de humedad del suelo.
Sin embargo no se evidencia cambios significativos en el volumen de la muestra y la
anchura de las fisuras no es de gran tamaño.
0 100 200 300 4000
10
20
30
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Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 5 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
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20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 5 - v: 2.75m/s
38
Figura 54. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 5
Figura 55. Fotografía de la superficie final del ensayo 5
En la Figura 56 se observa el vector de desplazamientos de la muestra y se analiza que los
mayores desplazamientos se generaron en la parte inferior del suelo que es donde
inicialmente comenzaron aparecer dichas grietas. En promedio el suelo tuvo
desplazamientos de 4,2 milímetros, mucho mayores de los que se pudieron evidenciar en
los ensayos con arena del guamo.
39
Figura 56. Vector de desplazamiento del ensayo 5
Adicionalmente se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH que
se pueden observar en la sección de ANEXOS.
4.3.2.2 Ensayo 6
Para el ensayo 2 se utilizó un espesor de 10 mm de arcilla.
Como se puede observar en la Figura 57 este ensayo fue el que tomo mayor tiempo en
realizarse, esto porque el espesor de la arcilla era de 1 cm y el contenido de agua era
superior a los demás ensayos. Asimismo en la Figura 58 se presenta el cambio en el
contenido de humedad de la muestra a lo largo de tiempo iniciando en 82,5%. Después de
haber evaporado el agua de la muestra la humedad final fue de alrededor de 40%.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
40
Figura 57. Evaporación del agua durante el ensayo 6
Figura 58. Contenido de agua durante el ensayo 6
En la mayoría del tiempo que el ensayo duro la temperatura del aire en las posiciones A, B
y C fueron muy similares, comenzado a una temperatura de 26°C hasta llegar a una
temperatura 40°C (Ver Figura 59). No obstante, la temperara superficial del suelo que se
mido en diferentes puntos de la muestra tuvo temperaturas entre 23°C y 29°C durante las
12 horas del ensayo.
0 100 200 300 400 500 600 7000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Tiempo min
Agua E
vapora
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gr/
m2)
Ensayo 6 - v: 2.75m/s
0 100 200 300 400 500 600
0
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Tiempo min
Conte
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gua (
%)
Ensayo 6 - v: 2.75m/s
41
Figura 59. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 6
Figura 60. Temperatura superficial durante el ensayo 6
En las siguientes dos imágenes se presenta el estado inicial y final del ensayo 6 (Ver Figura
68 y Figura 69), en donde se puede observar la aparición de una gran grieta en medio del
suelo. Esta se generó después de haber transcurrido nueve horas del ensayo y grandes
cambios volumétricos en el suelo. Para analizar mejor el desplazamiento de la muestra a
medida que el agua era evaporada se utilizará un programa de análisis de imágenes que
permitirá generar resultados más precisos.
0 100 200 300 400 500 6000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 6 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 400 500 6000
10
20
30
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Tiempo min
Tem
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tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 6 - v: 2.75m/s
42
Figura 61. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 6
Figura 62. Fotografía de la superficie final del ensayo 6
Después de haber utilizado el programa de análisis de imagen se obtuvieron los siguientes
resultados presentados en la Figura 70. Se observa que a lo largo de la muestra hubo en
promedio desplazamientos en las dos direcciones de 6,5 milímetros, no obstante los
mayores desplazamientos fueron de 10 milímetros. Lo que quiere decir que a mayor
espesor de arcilla mayores desplazamientos se evidenciaran.
43
Figura 63. Vector de desplazamiento del ensayo 6
Adicionalmente se graficaron otro tipo de resultados sobre la velocidad del viento y RH que
se pueden observar en la sección de ANEXOS.
4.3.3 Ensayos en Arcilla negra
La razón por la cual se decidió hacer un ensayo cambiando el color del Caolín es para saber
cómo variará su desecación. Como se ha explicado anteriormente la cámara climática
permite simular la radiación solar y de acuerdo a teorías del color se sabe que el color
blanco no absorbe la radiación solar sino la refleja, en cambio el color negro absorbe la
radiación solar y no la refleja.
4.3.3.1 Ensayo 7
Para el ensayo 1 se utilizó un espesor de 5 mm de arcilla de color negro.
En la Figura 64 se presenta la curva de evaporación de agua a medida que transcurre el
tiempo, en este ensayo se observa que el agua se evapora de manera más rápida en
comparación con el ensayo 5. Esto se debe principalmente a la diferencia de colores de la
arcilla y a su diferencia en la absorción de la radiación solar. Adicionalmente, se adjunta la
Figura 65 la cual muestra el cambio de la humedad a medida que el agua es evaporada.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
44
Figura 64. Evaporación del agua durante el ensayo 7
Figura 65. Contenido de agua durante el ensayo 7
Durante este ensayo se determinó la temperatura de la cámara y la temperatura superficial,
las cuales nos brindan mayor información sobre el comportamiento de la arcilla a
condiciones atmosféricas controladas. En la Figura 66 se observa que la temperatura del
aire oscila entre 35°C y 40°C en cualquiera de las posiciones, sin embargo la temperatura
del suelo comienza en 24°C y aumenta a diferentes tasas hasta llegar aproximadamente a
35°C.
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Tiempo min
Agua E
vapora
da (
gr/
m2)
Ensayo 7 - v: 2.75m/s
0 100 200 300 400
0
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20
30
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80
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Tiempo min
Conte
nid
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gua (
%)
Ensayo 7 - v: 2.75m/s
45
Figura 66. Temperatura de la cámara climática durante el ensayo 7
Figura 67. Temperatura superficial durante el ensayo 7
A continuación se muestran las imágenes iniciales y finales del ensayo en arcilla negra, en
estas imágenes no se puede observar claramente el color de la arcilla ya que la luz en la
cámara climática no favoreció las capturas. Es importante resaltar que a medida que el agua
era evaporada el color de la arcilla iba aclarándose por eso al final del ensayo la arcilla era
de color negro claro.
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
de la C
am
ara
(°C
)
Ensayo 7 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Tiempo min
Tem
pera
tura
Superf
icia
l (°
C)
Ensayo 7 - v: 2.75m/s
46
Figura 68. Fotografía de la superficie inicial del ensayo 7
Figura 69. Fotografía de la superficie final del ensayo 7
En la Figura 69 se evidencia la aparición de grietas a lo largo del suelo arcilloso, estas son
de gran profundidad y algunas presentan grandes anchos en comparación con en el ensayo
5. Las anteriores fotografías fueron sometidas a un análisis de imagen, esto con el objetivo
de conocer los desplazamientos que se generaron en la muestra (Ver Figura 70). El suelo
tuvo desplazamientos en promedio de 6 milímetros en las dos direcciones, aunque en otros
puntos del suelo presento desplazamientos mayores.
47
Figura 70. Vector de desplazamiento del ensayo 7
En la sección de ANEXOS se presentan las gráficas de velocidad del viento durante el
ensayo además de las gráficas RH superior e inferior.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
48
5 CONCLUSIONES
El uso de la cámara climática para la investigación de problemas de desecación en suelos
arcillosos es muy útil, ya que esto permite un entendimiento más profundo sobre las
variables ambientales como un todo y no de forma separada. En general, es una herramienta
versátil que permite analizar y desarrollar diferentes tipos de ensayos experimentales sobre
las condiciones del entorno del suelo.
Es importante ir mejorando e innovando los equipos que se utilizan para desarrollar estos
tipos de ensayos de desecación. Esto permite que los ensayos a escala reducida sean lo más
parecido a la realidad y así se tenga un mayor entendimiento sobre las condiciones que
generan las apariciones de grietas en suelos arcillosos.
Los ensayos consignados en este documento fueron realizados con las mismas condiciones
de contorno, tamaño y muestra de suelo, por lo que es importante explorar otro tipo de
formas circulares, rectangulares, en L o T que permitan verificar los avances que se han
desarrollado en el estudio del comportamiento del suelo bajo desecación. (Levatti, 2015)
En este momento la cámara climática de la Universidad de los Andes permite simular
variables ambientales tales como: Temperatura, humedad relativa, velocidad del viento y
radiación solar, aunque para acercarnos todavía más a la realidad sería interesante añadir
variables como: precipitación o nivel freático. De igual forma, lograr incluir todas las
características que interactúan en este fenómeno es muy complejo.
Actualmente los métodos de diseño de estructuras geotécnicas no tienen en cuenta
condiciones ambientales para sus cálculos, lo cual en lugares como la sabana de Bogotá se
han presentado inconvenientes para los habitantes de esta zona de Colombia. Por esta
razón, este tipo de estudios son importantes para desarrollar nuevas técnicas de diseño que
estén más relacionadas con el cambio climático.
Con base a los ensayos realizados en arena y en arcilla se concluye que existe una gran
diferencia en su proceso de desecación, ya que el tamaño de sus poros son de tamaños muy
diferentes. Las arenas al tener poros más grandes permiten de una manera más fácil y
rápida liberar el agua, por esta razón no se presentaron ningún tipo de grietas o cambios en
su volumen. Por otra parte en los ensayos con arcilla se observó otro tipo de
49
comportamiento, debido a que las succiones que presentan son más fuertes cuando se libera
agua. Por esta razón, se evidenció en cada uno de los ensayos fisuras y cambios
volumétricos significativos.
Como se explicó anteriormente la diferencia entre los ensayos con arcilla blanca y arcilla
negra se debió principalmente al color de la muestra, esto debido a que la radiación solar
juega un papel muy importante en el proceso de desecación de los suelos arcillosos. Se
puedo observar que en el ensayo con arcilla negra hubo grandes cambios volumétricos,
además de grietas de gran profundidad y ancho. En cambio, la tasa de evaporación del
ensayo con arcilla blanca fue mucho más lenta y se presentaron mayor número de grietas de
menor profundidad y espesor.
Durante los ensayos con arcilla se concluye que la mayoría de las grietas comenzaron a
formarse en la parte central de la muestra. Además, a medida que el espesor del suelo
aumenta mayores desplazamientos se presentaron. Finalmente cuando se determinaba el
vector de desplazamientos de cada uno de los ensayos se pudo analizar que los mayores
desplazamientos se presentaban en las zonas más cercanas a las fisuras.
Los ensayos realizados se elaboraron partiendo de condiciones saturadas y en los ensayos
con arcilla ya sea de color blanco o negro se evidencio que la aparición de grietas iniciaba
cuando el grado de humedad era todavía alto (40% - 50%). Esta formación de grietas se
debe a las tensiones y succiones presentes en el suelo. En particular, cuando una grieta
aparecía en la muestra en esa zona aumentaba la evaporación del agua y por ende el
proceso de desecación.
50
6 BIBLIOGRAFÍA
Ávila A, G. (2004). Estudio de la retracción y el agrietamiento de arcillas. Aplicacion a la
arcilla de Bogotá. Ph.D. thesis. Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona,
España.
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Garzon, L., Caicedo, B., Sanchez, E., & Phoon , K. (2015). Physical modeling of soil
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34.
Levatti, H. (2015). Estudio experimental y análisis numérico de la desecación en suelos
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Lozada, C., Caicedo, B., & Luc, T. (2015). Effects of cracks and desiccation on the bearing
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Lozada, C., Caicedo, B., & Luc, T. (2015). Improved climatic chamber for desiccation
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Pérez, N. (2008). Determinacion de las curvas caracteristicas en suelos no saturados con
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51
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2016, de
https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_termoel%C3%A9ctrico#Efecto_Peltier
52
7 ANEXOS
Ensayo 1
Figura 71. Velocidad del viento superior durante el ensayo 1
Figura 72. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 1
0 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 1 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en C - v: 2.75m/s
0 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 1 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en C - v: 2.75m/s
53
Figura 73. RH superior durante el ensayo 1
Figura 74. RH inferior durante el ensayo 1
0 1000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 1 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en C - v: 2.75m/s
0 1000
10
20
30
40
50
60
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 1 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 1 en C - v: 2.75m/s
54
Ensayo 2
Figura 75. Velocidad del viento superior durante el ensayo 2
Figura 76. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 2
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 2 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en C - v: 2.75m/s
0 100 2000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 2 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 2 en C - v: 2.75m/s
55
Figura 77. RH superior durante el ensayo 2
Figura 78. RH inferior durante el ensayo 2
56
Ensayo 3
Figura 79. Velocidad del viento superior durante el ensayo 3
Figura 80. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 3
0 100 2000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 3 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
0 100 2000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 3 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
57
Figura 81. RH superior durante el ensayo 3
Figura 82. RH inferior durante el ensayo 3
0 100 2000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 3 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
0 100 2000
10
20
30
40
50
60
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 3 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
58
Ensayo 4
Figura 83. Velocidad del viento superior durante el ensayo 4
Figura 84. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 4
0 100 200 3000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 4 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 3000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 4 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en C - v: 2.75m/s
59
Figura 85. RH superior durante el ensayo 4
Figura 86. RH inferior durante el ensayo 4
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 4 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
60
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 4 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 4 en C - v: 2.75m/s
60
Ensayo 5
Figura 87. Velocidad del viento superior durante el ensayo 5
Figura 88. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 5
0 100 200 300 4000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 5 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 5 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en C - v: 2.75m/s
61
Figura 89. RH superior durante el ensayo 5
Figura 90. RH inferior durante el ensayo 5
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
60
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 5 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 5 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 5 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 3 en C - v: 2.75m/s
62
Ensayo 6
Figura 91. Velocidad del viento superior durante el ensayo 6
Figura 92. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 6
0 100 200 300 400 500 6000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 6 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 400 500 6000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 6 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en C - v: 2.75m/s
63
Figura 93. RH superior durante el ensayo 6
Figura 94. RH inferior durante el ensayo 6
0 100 200 300 400 500 6000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 6 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 400 500 6000
10
20
30
40
50
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 6 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 6 en C - v: 2.75m/s
64
Ensayo 7
Figura 95. Velocidad del viento superior durante el ensayo 7
Figura 96. Velocidad del viento inferior durante el ensayo 7
0 100 200 300 4000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iendo S
uperior
(m/s
)
Ensayo 7 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Tiempo min
Velo
cid
ad d
el V
iento
Infe
rior
(m/s
)
Ensayo 7 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en C - v: 2.75m/s
65
Figura 97. RH superior durante el ensayo 7
Figura 98. RH inferior durante el ensayo 7
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Tiempo min
RH
Superior
(%)
Ensayo 7 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en C - v: 2.75m/s
0 100 200 300 4000
10
20
30
40
50
Time min
RH
Infe
nio
r (%
)
Ensayo 7 en A - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en B - v: 2.75m/s
Ensayo 7 en C - v: 2.75m/s
