Apunte - Hidrología - POROSIDAD

Hidrogeología
Determinación de la porosidad
Los valores de "n" y "e" se puede calcular cuando se conoce los valores de la
"densidad absoluta" (="peso específico") (símbolo: " ") y de la "densidad aparente
del material seco" (símbolo: s).
Las ecuaciones correspondientes son:
n=1-( /
e=(
s/
s)
)-1
A. Definiciones
1. Densidad absoluta
La "densidad absoluta" (="peso específico") " " es definida por la relación entre la
masa seca ("ms") de una muestra y el volumen del material sólido seco ("Vs"),
expresada normalmente en [g/cm3] (en la mecánica de suelos / de rocas a veces
en [t/m3]):
= ms/Vs
equivalente:
Vs = ms/
(ecuación I.)
La tabla muestra la densidad absoluta de algunos minerales y rocas:
Material
densidad absoluta
[g/cm3]
Cuarzo
2,65
Ilita
2,60
Feldespato
2,53 - 2,77
Caolinita
2,58
Montmorillonita
2,00
Yeso
2,20 - 2,40
Calcita
2,60 - 2,80
Limo
2,68 - 2,70
Arenisca
2,60 - 2,75
Arcosa
2,62 - 2,77
Caliza
2,70 - 2,80
Granito
2,60 - 2,80
Basalto
2,90 - 3,00
Roca
Piroclástica
2,62 - 2,75
2. Densidad aparente del material seco
La "densidad aparente del material seco" (símbolo: " s") es definida por la relación
entre la masa seca ("ms") de una muestra y el volumen total de una muestra ("V"),
expresada normalmente en [g/cm3] (en la mecánica de suelos / de rocas a veces
en [t/m3]):
s
= ms/V
equivalente:
V = ms/
s(ecuación
II.)
Importante: el "volumen total" incluye también el espacio poroso. Por lo tanto, la
densidad aparente del material seco tiene un valor menor que la densidad absoluta
del material de la misma muestra.
Un parámetro similar es la "densidad aparente" (símbolo: " h"), con la diferencia
que la densidad aparente es definida por la relación entre la masa húmeda ("mh")
de una muestra y el volumen total de una muestra ("V").
h
= mh/V
La "masa húmeda" corresponde a una muestra "natural", que contiene todavía la
humedad del suelo, mientras la "masa seca" corresponde a una muestra secado en
un horno de laboratorio.)
La tabla muestra la densidad aparente y la densidad aparente del material seco de
algunos materiales:
Material
densidad
aparente
" h"
[g/cm3] o [t/m3]
dens. aparente del material
seco
" s"
[g/cm3] o [t/m3]
Arena
1,82
1,30
Grava arenosa
2,24
2,00
"Loess" (arena voladora
fina)
1,90
1,60
Suelo limoso
2,10
1,80
Arcilla
1,60
Determinación
de la densidad
aparente del
material seco
2. Porosidad "n" y coeficiente de porosidad "e"
Como explicado en el capítulo anterior, "n" y "e" se define en la forma:
n = (V - Vs) / V
con:
n: porosidad
Vs: volumen del material sólido
V: volumen total (de una muestra)
equivalente:
n = 1 - (Vs/V)(ecuación IIIa.)
e = (V - Vs) / Vs
con:
e: coeficiente de vacío
Vs: volumen del material sólido
V: volumen total (de una muestra)
equivalente:
e = (V/Vs) - 1
(ecuación IIIb.)
B. Cálculo de "n" y "e"
La porosidad "n" se calcula así:
ecuación I.:
Vs = ms/
ecuación II.:
V
ecuación IIIa.
ecuación IVa.:
= ms/
s
n = 1 - (Vs/V)
I. y II. en IIIa.:
n = 1 - ((ms/ ) / (ms/
equivalente:
n =1-(
s/
)
q.e.d.
En analogía se calcula el coeficiente de porosidad "e":
ecuación I.:
Vs = ms/
s))
ecuación II.:
ecuación IIIb.
ecuación IVb.:
V
= ms/
equivalente:
e =( /
q.e.d.
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s
e = (V/Vs) - 1
I. y II. en IIIb.:
e = ((ms/ s) / (ms/ )) - 1
s)
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