densidad y porosidad

Propiedades físicas: densidad y porosidad (Oct. 2010)

PROPIEDADES FÍSICAS: DENSIDAD Y POROSIDAD
1. Densidad
La densidad es una propiedad elemental y fundamental de los materiales, relacionada
con la naturaleza de sus constituyentes y la existencia de espacios vacíos entre ellos. La
densidad () se define como la masa (M) por unidad de volumen (V), y se expresa en
kg/m3:
 = M/V
Conocidala masa y el volumen de una muestra rocosa se determina de forma inmediata
su densidad. En los materiales porosos tanto la masa como el volumen admiten ciertas
matizaciones y, en consecuencia, se pueden establecer distintos tipos de densidad.
Fundamentalmente se distingue dos: “densidad de los granos minerales” y “densidad de
la roca seca”. También se consideran otros tipos de densidad,obtenidos a partir de
distintos ensayos, como la “densidad de la roca húmeda” (para un determinado
contenido en humedad) y la “densidad corregida” o “densidad del esqueleto” (cuando el
volumen de roca no incluye los poros abiertos pero incluye los cerrados).
La densidad de los granos minerales (s), conocida también como densidad real
(UNE-EN), densidad de la fracción sólida o densidad verdadera(“true density”,
IUPAC), se define como la masa de material seco (Ms) por unidad de volumen de la
parte sólida de la roca (Vs), es decir, el volumen después de ser excluidos sus espacios
vacíos:
s = Ms / Vs
Su valor puede calcularse de forma teórica a partir de la densidad de los minerales
constituyentes, siempre que se conozca con precisión la composición cuantitativa de la
roca y ladensidad de cada componente. Experimentalmente puede obtenerse mediante
el método clásico del picnómetro (UNE-EN); en este caso su correcta determinación
requiere una buena pulverización y ausencia de humedad en la muestra, y que la
temperatura se mantenga constante a lo largo del ensayo. Otra técnica utilizada es el
picnómetro de helio, ya que dicho gas –inerte y de número atómico muy bajo– sedifunde por todo el espacio vacío, permitiendo obtener el volumen del sólido. Dicho
volumen se determina a partir del descenso relativo de presión que experimenta el gas
contenido en una célula, en la que eventualmente se introduce la muestra.
Determinación teórica
Dado el porcentaje de cada uno de los minerales que forman la roca (ci) y su correspondiente densidad (i), la densidad de los granosminerales (s) se obtiene como:
s =  (ci x i) / 100
- Densidad de los principales minerales formadores de rocas (en g/cm3):
- cuarzo 2,65; ópalo. 2,00; ortosa 2,56 a 2,58, plagioclasa 2,63 a 2,76
- moscovita 2,83; biotita 3,0; goethita: 4,30; limonita: 3,80
- arcillas: illita 2,75 a 2, 85, caolinita 2,60, montmorillonita 2,50
- calcita 2,71; dolomita 2,86; ankerita: 3,00; yeso 2,32;anhidrita: 2,96

Fco. Javier Alonso Rodríguez. Departamento de Geología (Petrología y Geoquímica). Universidad de Oviedo.

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Método del picnómetro
Dada la masa de una muestra de roca pulverizada y seca (Mo), la masa del picnómetro
lleno de agua destilada (Po) y la masa del picnómetro con la muestra dentro y lleno de
aguadestilada (Pm), así como la densidad del agua destilada (agua) a la temperatura del
ensayo, la densidad de los granos minerales (s) se obtiene a partir de la expresión:
s = (Mo x agua) / (Po + Mo - Pm)

La densidad de la roca seca (d), conocida también como densidad aparente (UNEEN), densidad de la roca en bloque (“bulk density”, IUPAC) o peso del volumen, se
define como la masa delmaterial seco (Ms) por unidad de volumen total de roca (Vt), es
decir, el volumen incluyendo su parte sólida (Vs) y todos sus espacios vacíos (Vv):
d = Ms / Vt
La obtención de la masa de la muestra no presenta problema –únicamente es necesario
que esté seca–, por lo que los distintos métodos se diferencian en el procedimiento
seguido para determinar el volumen. Un método relativamente sencillo...