Ecuación de Kozeny-Carman Calculator

Formula first

Overview

La ecuación de Kozeny-Carman es una relación semi-empírica utilizada para estimar la permeabilidad intrínseca de medios porosos granulares como arena y grava. Relaciona la capacidad de flujo del medio con su porosidad y el diámetro promedio de las partículas constituyentes, modelando los poros como una red de canales tortuosos.

Symbols

Variables

k = Permeability, $\varphi$ = Porosity, $d_p$ = Grain Size

Apply it well

When To Use

When to use: Esta ecuación se aplica mejor a condiciones de flujo laminar en suelos bien clasificados y no cohesivos o lechos compactados de partículas uniformes. Es particularmente útil cuando no se dispone de pruebas de permeabilidad de laboratorio, pero se conocen los datos de distribución del tamaño de grano y porosidad.

Why it matters: Las estimaciones precisas de permeabilidad son vitales para modelar acuíferos de agua subterránea, predecir el movimiento de contaminantes subsuperficiales y optimizar el drenaje en ingeniería civil. Proporciona un puente teórico entre la geometría física medible y el rendimiento hidráulico.

Avoid these traps

Common Mistakes

• Aplicarlo a rocas fracturadas (solo funciona para medios granulares).
• Convierta unidades y escalas antes de sustituir, especialmente cuando las entradas mezclan m², m.
• Interpreta la respuesta con su unidad y contexto; un porcentaje, una tasa, una razón y una cantidad física no significan lo mismo.

One free problem

Practice Problem

Una muestra de arena de un acuífero costero tiene una porosidad de 0.30 y un diámetro de grano promedio de 0.2 mm. Asumiendo una esfericidad de 1.0, calcule la permeabilidad intrínseca k en m².

Hint: Convierta el diámetro de 0.2 mm a 0.0002 metros antes de introducirlo en la ecuación.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

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Related Formulas

References

Sources

1. Bird, R. B., Stewart, W. E., & Lightfoot, E. N. (2007). Transport Phenomena (2nd ed.). John Wiley & Sons.
2. Incropera, F. P., DeWitt, D. P., Bergman, T. L., & Lavine, A. S. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (6th ed.).
3. Wikipedia: Kozeny-Carman equation
4. Bird, R. Byron, Stewart, Warren E., Lightfoot, Edwin N. (2007). Transport Phenomena (2nd ed.). John Wiley & Sons.
5. Incropera, Frank P., DeWitt, David P., Bergman, Theodore L., Lavine, Adrienne S. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (6th ed.).
6. Bird, Stewart, and Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd Edition
7. Incropera, DeWitt, Bergman, Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th Edition
8. Fetter, Applied Hydrogeology, 4th Edition