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MECÁNICA DE SUELOS BÁSICA
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS
RELACIONES MASA – VOLUMEN (RELACIONES DE FASES)
Por: Sandra X. Campagnoli M. – Escuela Colombiana de Ingeniería
1. Introducción
El suelo es un sistema discreto constituido por partículas sólidas con espacios
comprendidos entre las mismas, denominados comúnmente poros o vacíos del
suelo. Estos espacios entre partículas, bien puedenencontrarse parcial o
totalmente ocupados por un gas o por un líquido (Figura 1).
Las partículas sólidas (S); minerales u orgánicas, pueden tener tamaños macro
o microscópico - visibles o no a simple vista, constituyen la Fase Sólida del
suelo.
El Agua (W), constituye la Fase Líquida, aun cuando en un suelo puede
encontrarse presente otro tipo de líquido, y
El Aire (A), constituye la FaseGaseosa, aun cuando puede encontrarse
presente otro tipo de gas tal como vapor sulfuroso, anhídrido carbónico, etc.

Aire

Agua

Sólido
Figura 1: Fases del suelo
Como con cualquier material en ingeniería, con un suelo es necesario definir su
estado físico. Esto permitirá predecir de manera preliminar su comportamiento
frente a las diferentes solicitaciones que se le presenten, ya seacomo material de
fundación (cimentación) o como material de construcción.
Para poder definir las características físicas de un suelo, se requiere cuantificar,
en peso o masa y en volumen, sus fases constituyentes y a partir de estas
magnitudes determinar las proporciones relativas en que se encuentran presentes
en la masa de suelo. De aquí nace el término Relaciones de Fases.
La forma mássencilla de realizar el estudio de las proporciones relativas entre los
componentes del suelo, es mediante su representación gráfica, conocida como
Diagrama de Fases. Se puede decir que el diagrama de fases es una manera
simplificada o idealizada de ver el suelo – Figuras 2 y 3.
1

Figura 2: Representación idealizada de las fases del suelo
Aire

Partículas
Sólidas

Agua
Volumen
TotalVacíos
Sólidos

Condición Real

Condición Idealizada

Figura 3: Representación gráfica de un suelo – Diagrama de Fases.
Se acostumbra a colocar al frente de cada fase, a la izquierda su respectivo
volumen y a la derecha su respectiva masa o peso, usando la nomenclatura que
se indica en la figura 4. En el diagrama es importante que aparezcan las unidades
de volumen y de masa o peso que seestén trabajando.
Volumen
(Unidad)

VA

Masas o Pesos
(Unidad)

A

MA=0

Vv
Vt

Vw

Vs

W

Mw

S

Ms

Mt

Donde:
MA=Masa de Aire=0
Mw=Masa de Agua
Ms=Masa de Sólidos
Mt=Masa Total
VA=Volumen de Aire
Vw=Volumen de Agua
Vs=Volumen de Sólidos
Vv=Volumen de Vacíos= VA+VW
Vt=Volumen Total

Figura 4: Diagrama de Fases del suelo - nomenclatura.
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El diagramade fases de la figura 4, representa un suelo en condición trifásica, es
decir constituido por las tres fases – sólido, agua y aire. En esta condición se dice
que el suelo se encuentra parcialmente saturado. Cuando todos los vacíos o
espacios entre partículas se encuentran llenos de aire, se dice que el suelo se
encuentra seco y se tiene un sistema bifásico – sólidos y aire. Figura 5.

AireSólido

Figura 5: Diagrama de Fases de un suelo en estado Seco.
Si todos los espacios entre partícula y partícula se encuentran llenos de agua el
suelo se encuentra saturado – se tiene también un sistema bifásico. Figura 6.

Agua

Sólido

Figura 6: Diagrama de fases de un suelo saturado
2. Relaciones entre Masas (o entre Pesos)
2.1 Contenido de Humedad, ω
En Geotecnia, el contenidode humedad, se simboliza normalmente con la letra
griega ω. Es la relación más importante entre masas (o pesos) en un suelo.
Se define como la relación entre la Masa de Agua (Mw) o el peso de agua (W w)
y la Masa de sólidos (Ms) o el peso de sólidos (W s) presentes en el suelo,
expresada en porcentaje.

ω =

M
M

w
s

× 100 =

Ww
× 100
Ws

Ec. (1)
3

Al observar la...