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Flujo de humedad inducido térmicamente en una arena limosa bajo un gradiente térmico unidimensional

Autores: Kaneza, Nice; Pokhrel, Aashish; Hoyos, Laureano R.; Yu, Xinbao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Flujo de humedad inducido térmicamente en una arena limosa bajo un gradiente térmico unidimensional


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Flujo de humedad inducido térmicamente
Suelos no saturados
Sensores de humedad
Conductividad térmica
Gradiente de temperatura
Migración de humedad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El flujo de humedad inducido térmicamente en suelos no saturados implica procesos térmicos-hídricos acoplados complejos con el flujo de humedad en ambas fases, vapor y líquido. La medición precisa del flujo de humedad en arenas no saturadas sigue siendo una tarea desafiante debido a la baja migración de humedad, el efecto de la temperatura en los sensores de humedad y el efecto de la gravedad en el flujo de humedad. Este estudio tiene como objetivo medir con precisión el flujo de humedad transitorio, la transferencia de calor y la conductividad térmica en una arena limosa con un 35% de finos no plásticos en una celda de calor cerrada con un gradiente de temperatura 1-D controlado. La celda de calor consta de dos placas intercambiadoras de calor controladas por temperatura, sensores de flujo de calor, sensores de humedad, termopares y sensores de conductividad térmica. Los sensores de humedad del suelo fueron calibrados en el suelo de prueba a temperatura ambiente y luego a temperaturas incrementales elevadas. Se probaron muestras de suelo compactadas a varios contenidos de humedad inicial bajo un gradiente de temperatura 1-D constante de 4 grados C/cm. Se determinaron los perfiles de redistribución de humedad del suelo, temperatura y conductividad térmica a partir de los resultados de la prueba. Las respuestas de temperatura transitorias indicaron que un menor contenido de humedad inicial conducía a una mayor caída de temperatura después de alcanzar el pico, o un perfil de temperatura más cóncavo en un estado estacionario debido a la migración de humedad mejorada impulsada por los gradientes de temperatura. Los suelos secos exhibieron propiedades térmicas uniformes, mientras que los suelos húmedos mostraron perfiles de conductividad térmica variables. Se identificó un contenido crítico de humedad cuando ocurrió la máxima migración de humedad. La conductividad térmica en los suelos aumentó con la distancia de la fuente de calor debido a la migración de humedad inducida térmicamente. Estos hallazgos proporcionan valiosas ideas sobre la dinámica del flujo de humedad-calor acoplado en arenas no saturadas.

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