HIDROGEOLOGÍA: Determinación de la Porosidad de la Arena y la Arcilla

D. Granda, Estudiante de Ingeniería Ambiental y O. T. UNL, Loja - Ecuador

HIDROGEOLOGÍA: Determinación de la Porosidad de la Arena y la Arcilla

    Resumen— el siguiente artículo científico presenta de manera detallada la manera en que las aguas pueden penetran las arenas y arcillas, obviamente se demostrará que estos dos materiales presentan distintos grados de porosidad, lo que influenciará en su grado de permeabilidad.

  Palabras claves— permeabilidad, porosidad, saturación

1. Introducción

E

n un principio no se tenía clara la capacidad de penetración que presenta el agua en arenas y arcillas, de ahí la importancia de elaborar esta práctica. El estímulo ha sido ampliar nuestros conocimientos con respecto al comportamiento (permeabilidad) de estos materiales ante la influencia del agua.

Es importante saber que desde el punto de vista cualitativo la porosidad es la capacidad de una roca de tener poros, entendiendo por poro cualquier espacio de una masa rocosa que no esté ocupado por un material sólido, sino por un fluido (agua, aire, petróleo). Cuantitativamente, la porosidad se define como el espacio total ocupado por poros en un volumen determinado de roca.

La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

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En geología la determinación de la permeabilidad del suelo tiene una importante influencia en los estudios hidráulicos portante del sustrato (por ejemplo, previo a la construcción de edificios u obras civiles), para estudios de erosión y para mineralogía, entre otras aplicaciones 1.

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La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla, margas (rocas sedimentarias de aspecto similar a la caliza, compuestas por arcillas y carbonato de calcio a partes iguales), pizarra o el basalto son prácticamente impermeables.

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Es importante mencionar algunas características de la arcilla, como su plasticidad. También es importante mencionar que la porosidad de la arcilla varía según el tipo de material. La arcilla se la puede encontrar en sub-clasificaciones según el medio geológico que la formó: arcilla primaria y arcilla secundaria. La arcilla presenta una granulometría menor a 0.075 mm según USCS, lo que indica que presenta una mayor cohesión. Es importante mencionar también que el grado de permeabilidad esta dado dependiendo de la forma que presentan los granos, es decir, si son angulosos la permeabilidad se dará con más facilidad y si son redondeados se dificultara.

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1. Metodología y materiales.

Los materiales a utilizar son:

• 2 botellas plásticas.
• Tela fina.
• Jeringuilla.
• Vasos de precipitación.
• Probeta.
• Arcilla.
• Arena.
• Cinta o cordón.

La presente práctica permitirá obtener conocimientos necesarios y muy útiles en nuestra formación profesional.

Para el desarrollo de esta práctica se ha utilizado materiales reciclados o caseros económicos. En primer lugar, se preparó los recipientes en donde se colocaría la arcilla y la grava correspondientemente colocando una tela en la base del recipiente que sostenga el material y permita filtrar o escurrir el agua que agregaremos.

Explicaremos a continuación como se realizó la siguiente práctica.

• Se preparó adecuadamente los envases (botellas plásticas) cortando la base de manera cuidadosa para evitar accidentes o un mal corte.
• Cortamos de igual manera la tela y la colocamos en lugar de la base que ya cortamos asegurándola con la cinta o el cordón.
• Procedemos a medir la arcilla en primer lugar con ayuda del vaso de precipitación y la colocamos en el recipiente por capas para ir saturando poco a poco y obtener mejores resultados
• Una vez saturada la arcilla procedemos a colocar un recipiente bajo la botella en la q se encuentra con el objetivo de que se filtre agua y medir el volumen al final. Esperamos un tiempo prudente para comprobar si se ha obtenido líquido en el recipiente.
• Ahora se coloca la arena en el otro recipiente y se realizan los mismos pasos que se hicieron con la arcilla y se deja el recipiente en un lugar donde no influya la luz solar para que no alteren los resultados
• Después de un tiempo considerable procedemos a observas en los recipientes si hay presencia de agua como resultado de la filtración, para esto utilizamos una jeringa.
• Una vez que tenemos todos los datos necesarios procedemos a realzar los cálculos correspondientes para obtener la porosidad de cada material.

1. Resultados y discusión

Los resultados obtenidos en el transcurro de la práctica se los exponen a continuación:

ARENA.

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• Porosidad total:

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• Porosidad eficaz:

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• Retención específica:

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ARCILLA.

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• Porosidad total:

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• Porosidad eficaz:

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• Retención específica:

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Gráficas del experimento:

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Según la gráfica de la porosidad de la arena (menor) y arcilla (mayor), y tomando en cuenta los parámetros anteriormente descritos podemos mencionar que la arcilla posee una retención mayor retención de agua en comparación con la arena. La porosidad de la arena es mayor en comparación a la de la arcilla,  es decir, que permite que el agua la atraviese con mayor facilidad.

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