RELATÓRIO ENSAIO NÃO SAT

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1. Potências da água no solo

IWATA (1988) define o potencial total da água no solo como o trabalho útil que deverá ser realizado, por unidade de volume de água pura, para transportar em condições reversível e isotérmica, um volume infinitesimal de água de um reservatório de água pura sob pressão atmosférica e elevação especificada, até a água no solo no ponto considerado.

O potencial total pode advir de 7 parcelas, a saber: potencial térmico, potencial de posição ou gravitacional, potencial cinético da água no solo, potencial de pressão da água no solo, potencial pneumático da água no solo, potencial matricial da água no solo e potencial osmótico da água no solo.

Normalmente os processos são assumidos como isotérmicos, se toma a pressão no ar do solo como igual à pressão atmosférica, não há processos de adensamento no solo e a velocidade de percolação muito baixa fazendo com que se desconsidere o potencial cinético e térmico. Logo, para situações mais simples e efeitos práticos, assume-se que os potenciais de posição (Ψg), de pressão da água (Ψp), osmóticos (Ψosm) e matricial (Ψm) os mais preponderantes no estudo do solo não saturado.

Ψtotal= Ψg + Ψp+ Ψosm + Ψm

(1)

Os potenciais da água no solo são convenientemente expressos em termos de energia por quantidade de matéria e chamados de energia específica (por exemplo: Joules/m³), verifica-se que essa forma de expressar à energia equivale à unidade de pressão:

J/m³ = N*m/m³ =N/m² (Pascal)

(2)

1. Potencial Gravitacional

O potencial gravitacional é decorrente do campo gravitacional da terra que é medido a partir de um referencial de posição, e tende a aumentar à medida que se afasta do centro da terra.

Ψg= gx z

(3)

Onde:

g : aceleração gravitacional .

z : distância vertical desde a superfície de referência.

3.1.2 Potencial Osmótico

O Potencial Osmótico deriva da diferença de composição entre a água do solo (presença de sais minerais e substâncias orgânicas) e a água pura. Segundo JIMÉNEZ SALAS (1993 apud Soto 2004), o potencial osmótico ocorre devido à água nos poros possuírem sais em dissolução, e exercerem uma sucção osmótica para levar a água do solo do estado original ao estado padrão (água pura).

3.1.3 - Potencial Matricial

Surge das ações da estrutura do solo devida às forças capilares, juntamente com as interações das forças de elétricas presentes nas argilas, fenômeno que irá ocasionar à adsorção da água.

ψm= ψcap +ψads

(4)

1. Sucção no solo

A sucção no solo é uma característica muito importante para solos não saturados, visto que para solos saturados a sucção é nula. Sendo que para uma mesma cota podemos analisar o potencial total como a soma do   potencial osmótico, e matricial que equivale à soma da sucção matricial (ψm), e sucção osmótica (ψosm) e sua magnitude corresponde ao trabalho total das forças de capilaridade, absorção e osmose (Soto 2004). A sucção total (ψt), é expressa em termos de pressão.

A sucção total (ψt), é definida como a pressão manométrica negativa, em relação à pressão externa de gás sobre a água do solo, que deverá ser aplicada a um reservatório de água pura (à mesma cota e temperatura) de sorte a que se mantenha em equilíbrio, através de uma membrana semipermeável (permite o fluxo da água, porém, não de solutos), entre a água do reservatório e a água do solo. A Figura 1, ilustra os conceitos da sucção matricial, osmótica e total.

Figura 1-Esquema ilustrativo da definição de potencial total da água no solo

[pic 1]

Fonte: Carvalho, 2015.

1. Sucção Matricial

Denomina-se de potencial matricial o efeito conjunto dos fenômenos de capilaridade e de adsorção sobre a energia livre da água do solo (CARVALHO 2015).

Os efeitos matriciais são decorrentes das pressões geradas pelo menisco capilar e da adsorção da água por forças exercidas pelas superfícies das partículas. Estas são quantificadas em forma global devido à dificuldade de discriminá-las (JIMÉNES SALAS 1993a apud SOTO 2004).

Dentro de um mesmo fluido se desenvolvem forças de coesão, que são forças de Van der Waals, onde as moléculas do fluido se atraem mutuamente. Naturalmente essas forças provocam um desbalanceamento na superfície do líquido, que uma vez armazenado pode desenvolver interações com as paredes de onde se encontra (figura 2), por conseguinte, o potencial capilar surge como resultado da existência dessas forças de atração, onde o recipiente são os tubos criados pelos poros. Quanto menor for o diâmetro dos poros maior será a interação com a água.  

Figura 2- Detalhe da superfície do líquido no tubo capilar com ângulo de contato.

[pic 2]

Fonte: Carvalho, 2015.

Quando no termo (ua - uw) a pressão do ar (ua) corresponde à atmosférica, a pressão existente nas moléculas de água é proporcional à tensão superficial e ao raio do capilar.

Já o potencial de adsorção está relacionado a existência de cargas superficiais não balanceadas na superfície das argilas, atraindo as moléculas de água, que são polares, para seu entorno.

Carvalho (2014) afirma que adsorção da água pela superfície das partículas argilosas ocorre mediante quarto mecanismos principais: ligações de hidrogênio, hidratação de íons adsorvidos, atração por osmose e atração dipolar.