UNIDAD DE 

PETROFÍSICA

Sobre la unidad

La Unidad de Petrofísica (ARU2) forma parte de un Sistema de Laboratorios Especializados con tecnología de punta, que responde a necesidades analíticas de los sectores industrial y académico en proyectos relacionados con geología aplicada, vulcanología, mecánica de rocas y petrofísica.

¿Qué hacemos?

El quehacer diario la Unidad de Petrofísica consiste en implementar pruebas de laboratorio de vanguardia, con la finalidad de recrear las condiciones con las que se encuentran las rocas en su estado natural.


Nuestro propósito

El propósito de la Unidad consiste en la caracterización petrológica, física, hídrica y mecánica de unidades de roca mediante la implementación de pruebas innovadoras de laboratorio. 

Nuestros objetivos

El principal objetivo de la unidad es generar trabajos de relevancia en el área de petrofísica y mecánica de rocas, que sean de utilidad para comprender fenómenos geológicos (e.g. vulcanismo, deslizamientos), y la relación que guardan las distintas propiedades físicas y mecánicas de las rocas con su comportamiento bajo determinadas condiciones


Líneas de Investigación

La aplicación del estudio de las propiedades físicas y mecánicas de las rocas es bastante amplia y versátil, en la Unidad de Petrofísica nos centramos principalmente en cuatro líneas de investigación: 

Peligros y riesgos geológicos

Estudiar las propiedades físicas y mecánicas de las rocas nos permite reconocer los factores que determinan la estabilidad de un macizo rocoso, por medio de caracterizaciones geomecánicas o fotogrametría con vuelo de dron y, asimismo, relacionarlo con eventos que representan un riesgo para la sociedad (p.ej. deslizamientos, colapso de presas).

Geología aplicada y geotecnia 

El estudio de las discontinuidades en una roca (p. ej. fallas, fracturas) o su resistencia a esfuerzos, además de la cuantificación / clasificación de las mismas, es una herramienta clave para la construcción de obras civiles como carreteras, túneles o edificios. 

Geología / Vulcanología

Conocer las propiedades y comportamiento de las rocas nos permite conocer cómo fue la formación de las mismas, su composición y los procesos geológicos que han experimentado, como lo puede ser una erupción volcánica, magmatismo o avalanchas volcánicas.

Conservación de patrimonio cultural

Es bien conocido el hecho de que la gran mayoría de edificios y moumentos históricos suelen estar constuídos por material rocoso típico de la zona donde se encuentran. Asimismo, este material con el paso del tiempo se va deteriorando; conocer las características de estas rocas permite dar paso a una buena restauración del patrimonio cultural.

Acreditación

En la Unidad de Petrofísica contamos con instrumentos de alta calidad para la calibración, preparación, lectura automática y montura de pruebas de mecánica de rocas (e.g. compresión simple, tracción, triaxial). El desarrollo humano y tecnológico que hemos logrado en los últimos años, se ve reflejado en el reconocimiento de calidad UNAM y certificación de la Organización Internacional de Normalización (ISO 9001:2015) de dos de nuestros procedimientos técnicos (permeabilidad con base en el uso del permeámetro de gas, porosímetro de intrusión de mercurio).

¿Quiénes somos?

Servicios

Descripción de los servicios

La Unidad de Petrofísica (ARU2), cuenta con un amplia gama de procedimientos relacionados con la caracterización física, mecánica e hídrica de las rocas, los cuales se describen a continuación (si se desea conocer las metodologías más a detalle, puede consultar el catálogo de servicios):

Corte, preparación y rectificación de espécimen de roca

El corte y la preparación de los especímenes cilíndricos de roca se realizan con base en la norma ASTM D 4543.

Caracterización física


Porosidad Efectiva (ηe), Porosidad, sistema y distribución de tamaño de poros con base en la intrusión de mercurio (procedimiento técnico certificado)

La prueba de presión capilar, así como la porosimetría por intrusión de mercurio, constituyen una de las técnicas más eficientes para realizar la caracterización del comportamiento de llenado de fluidos y la caracterización de la estructura porosa de los materiales, respectivamente. Se basa en la propiedad del mercurio, el cual se considera como un líquido que no moja. Con base en este principio, la porosimetría permite conocer la porosidad accesible al mercurio y además la distribución de los tamaños de los poros. Se utiliza el porosímetro Quantachrome Poremaster-33, que puede medir el volumen de poros en un rango de 1000 a 0.0070 μm (70 Å) y alcanzar presiones de 140 kPa a 231 MPa.

porosímetro Quantachrome Poremaster-33

Porosidad efectiva (ηe), porosidad total (ηt), densidad aparente (γ)

El método consiste básicamente en hacer mediciones precisas de masas y volúmenes de especímenes en diferentes condiciones (p.ej. secas, saturadas).


Análisis textural

El método consiste en escanear la superficie de la muestra con una resolución mínima de 600 ppp (dpi) para realizar una buena separación de elementos mediante el uso de herramientas básicas del software orientado a manipulación de imágenes y generar análisis de elementos con base en el uso del software libre ImageJ.


Densidad real de sólidos por intrusión de gas (⍴)

La determinación de la densidad real (⍴) con un picnómetro de Helio de Ultra alta pureza (99.999 %) Ultrapyc 1200e tiene una gran ventaja: el radio atómico del Helio es tan pequeño (31 μm) que puede penetrar en el sistema poroso de la muestra de roca con una gran precisión. Como resultado se obtiene la densidad verdadera o densidad de la parte sólida de la muestra.


Medición de velocidad de ondas S y P, determinación de las constantes elásticas-dinámicas

La determinación de la densidad real (⍴) con un picnómetro de Helio de Ultra alta pureza (99.999 %) Ultrapyc 1200e tiene una gran ventaja: el radio atómico del Helio es tan pequeño (31 μm) que puede penetrar en el sistema poroso de la muestra de roca con una gran precisión. Como resultado se obtiene la densidad verdadera o densidad de la parte sólida de la muestra.

Caracterización Mecánica


Compresión simple

Simple, simple con muestra saturada, simple cíclica, simple con medidores de deformación local (constantes elásticas estáticas), simple con medidores de velocidad de onda (constantes elásticas dinámicas).

El comportamiento mecánico de las rocas está definido por su resistencia (esfuerzo que soporta una roca para determinadas deformaciones) y su deformabilidad. Cuando la resistencia se mide en especímenes de roca sin confinar se denomina resistencia a compresión simple. Los resultados de la prueba a compresión simple se visualizan mediante graficas esfuerzo (σ) – deformación (ε). Las propiedades elásticas (Constante Elástica [E] y Relación de Poisson [υ]) se obtienen con base en las características del segmento lineal de la curva esfuerzo-deformación (norma ASTM D7012). Las deformaciones locales son medidas mediante el uso de Transformadores diferenciales de variación lineal (LVDT) que miden deformaciones locales. Por otro lado, la carga es registrada mediante el uso de dos celdas de carga (interna [dentro de la celda de carga] y externa [integrada en el marco de compresión]) que tienen una capacidad máxima de carga de 250 kN.


Compresión triaxial

Sencilla, drenada, no drenada, con medidores de deformación local (Constantes elásticas estáticas), con medidores de velocidad de onda (valores de las constantes elásticas dinámicas).

Esta prueba de laboratorio mide la resistencia máxima de especímenes cilíndricos de roca sujetos a compresión triaxial (σ2=σ3). El esfuerzo de confinamiento se hace con base en el uso de una celda triaxial de 32 MPa de presión máxima, con base en el uso de aceite silicón (XIAMETER PMX-200 SILICONE FLUID 50 CS). Esto proporciona los valores necesarios para determinar la envolvente de resistencia y, a partir de esto, se puede calcular el valor del ángulo de fricción interna (ϕ) y la cohesión (aparente) (C). Los resultados de la prueba triaxial se visualizan mediante gráficas esfuerzo (σ) – deformación (ε). Además, las propiedades elásticas (Constante Elástica [E] y Relación de Poisson [υ]) se obtienen con base en las características del segmento lineal de la curva esfuerzo-deformación (norma ASTM D7012). Las deformaciones locales son medidas mediante el uso de Transformadores diferenciales de variación lineal (LVDT) que miden deformaciones locales (e.g. axiales [εa] y radiales [εr]). Por otro lado, la carga es registrada mediante el uso de dos celdas de carga (interna [dentro de la celda de carga] y externa [integrada en el marco de compresión]) que tienen una capacidad máxima de carga de 250 kN. 


Tracción indirecta

Este ensayo consiste en someter a compresión diametral un espécimen cilíndrico, aplicando una carga de manera uniforme a lo largo de dos líneas o generatrices opuestas hasta alcanzar la rotura. Esta configuración de carga provoca un esfuerzo de tracción (σt) relativamente uniforme en todo el diámetro del plano de carga vertical. Para poder cargar la probeta a compresión en un plano diametral vertical, se hace uso de un dispositivo de sujeción del espécimen.

Caracterización Hídrica


Permeabilidad por intrusión de gas (k) (procedimiento técnico certificado)

El permeámetro (GasPermProd modelo Ap-123-002-0) de gas (nitrógeno de alta pureza) en estado estacionario determina con precisión la permeabilidad de la roca (k) a temperatura ambiente y presión de confinamiento moderada (> 3 MPa) en virtud del método de estado estacionario. La adquisición y manipulación de datos se realiza con base en la norma ASTM D 4525 (2008). La permeabilidad del líquido (kl) se obtiene con base en la obtención de la permeabilidad del gas (Kg) a cinco diferentes diferenciales de presión (1 / Pm).


Absorción – Desorción

Se incluye el cálculo del coeficiente de absorción (Ab), el cual relaciona la proporción de masa de agua absorbida por cada espécimen, cuando se alcanza la masa constante (ms) y el cálculo de la evaporación relativa (Er) para cada lapso de tiempo (ti) y masa (mi) sucesivas. Se construye una gráfica con los valores de Er en el eje Y, y la raíz del tiempo en segundos (s0.5) en el eje X. Los puntos de inflexión de esta gráfica indican la evaporación y tiempo críticos. El precio de la cotización no incluye el corte, preparación y rectificación del espécimen cilíndrico de roca.

Galería

La Unidad de Petrofísica lleva más de 7 años laburando en temas afines a la física y mecánica de rocas, mismos que se ven reflejados no solo en la generación de investigaciones reconocidas y de calidad, sino mediante medios multimedia que nos han permitido reflejar nuestro trabajo para que más personas se familiaricen con nuestro trabajo. 

Descargables

En la Unidad de Petrofísica generamos distintos productos de acceso libre, que pueden ser de su utilidad:

Vuelo de dron

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Notas electrónicas

CONTACTO:

Teléfono: 01 (443) 6 89 35 00 ext. 80611

Correo electrónico: apola@enesmorelia.unam.mx

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