GEOLOGIASemana 11

Acción geológica del viento

ING. TORRES GONZALES YOVANA

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

EL VIENTO

El viento es un agente geológico externo es muy activo en zonas de clima seco.

El aire se enfría en las capas altas de la Atmósfera y pierde el vapor de agua. El aire frío baja hasta la superficie terrestre. Al bajar, empuja el aire que hay debajo, así que se producen las altas presiones. El aire que baja viene seco, por lo que no produce precipitaciones. La escasez de precipitaciones provoca que no haya vegetación, lo que favorece la acción erosiva del viento

El conjunto de formas creadas por la acción constante del viento es lo que llamamos Modelado Eólico

Los mecanismos de erosión que produce el viento son: Deflación, que consiste en la acción de arrastre y transporte de pequeñas partículas. Abrasión, que es el desgaste que sufre una roca por el choque con las partículas que transporta el vientoACCIÓN GEOLÓGICA DEL VIENTOEn las zonas de altas presiones se originan vientos que descienden con fuerza hacia el suelo. El viento tiene la suficiente fuerza como para arrastrar partículas de distintos tamaños. A medida que el viento se aleja de la zona de altas presiones, pierde velocidad, depositando primero los materiales más grandes, luego los medianos y, por último, los pequeños. Esta selección en la sedimentación de los materiales genera tres tipos de paisajes desérticos:

Desierto rocoso y montañoso.- El viento barre la zona montañosa. No se produce suelo y la vegetación es muy escasa. Se forman arcos naturales y rocas en forma de seta.

Desierto pedregoso.- Está formado por rocas arrastradas desde la zona montañosa.

Desierto arenoso .-   Formado por grandes extensiones de arena, que se acumula originando dunas. Estas dunas aparecen cuando las partículas arrastradas por el viento  encuentran un obstáculo, alrededor del cual se acumulan, creando una montaña de arena en forma de media luna.

Las partículas más pequeñas, llamadas loess, pueden ser arrastradas miles de kilómetros. En las zonas de acumulación de estas partículas se crean suelos muy fértiles

EROSIÓN EÓLICA

El viento transporta las partículas más gruesas a ras de suelo, por lo que la erosión es mayor en la base de las rocas

Los principales factores actuantes en la erosión eólica son:

a. CLIMA: Los factores climáticos - precipitación, temperatura, humedad atmosférica y vientos - tienen una influencia central en la generación y desarrollo de los procesos de erosión eólica. A mayores precipitaciones y contenidos de humedad, el suelo es más resistente a las voladuras, mientras que las elevadas temperaturas, la baja humedad del aire y los vientos fuertes influyen en la evapotranspiración determinando la pérdida del agua edáfica. No obstante, a ello, las pérdidas de suelo están estrechamente relacionadas con la lluvia, en parte por el poder de desprendimiento del impacto de las gotas al golpear el suelo y, en parte, por la contribución de la lluvia a la escorrentía. Esta contribuye particularmente a la erosión por flujo superficial y en regueros, fenómenos para los que la intensidad de precipitación se considera, generalmente, la característica más importante. La respuesta del suelo a la lluvia puede estar determinada, también por las condiciones meteorológicas previas.

b. CARACTERÍSTICAS DEL SUELO: La erosionabilidad del suelo por causa de los vientos esta relacionada con la textura y estabilidad estructural. Los suelos de textura gruesa son más susceptibles a erosionarse y menos propenso a formar estructuras estables.

c. RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE: Al aumentar la rugosidad de la superficie se reduce la velocidad del viento y, por lo tanto, disminuye la posibilidad de traslación de las partículas del suelo.

d. EXPOSICIÓN A LA ACCIÓN EÓLICA: Las exposiciones prominentes del relieve, en general coincidente con formaciones medanosas, se encuentran considerablemente más expuestas a la acción del viento, respecto de los ambientes intermedanosos planos o plano - cóncavos, naturalmente protegidos.

e. VEGETACIÓN: Es uno de los factores más importantes de protección contra la acción del viento. La vegetación actúa como una capa protectora o amortiguadora entre la atmósfera y el suelo. Los componentes aéreos, como hojas y tallos, reducen la velocidad, frena o atrapa a las partículas en movimiento

La erosión avanzada es la expresión máxima de los procesos erosivos, dentro de ésta tenemos:

a. Médanos: acumulaciones de material de suelo con un 80% de arena.

b. Dunas: su material formativo es la arena arrojada por el mar con algo de conchillas, se observan en áreas de la costa Atlántica.

c. Manchones: áreas desprovistas de vegetación de forma aproximadamente circular.

TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN EÓLICOSEl viento realiza un transporte selectivo (la distancia a la que transporta las partículas depende de su peso y de la intensidad del viento)

El transporte eólico puede realizarse por suspensión, saltación y reptación

LAS DUNASUna formación típica

de los arenales y los desiertos son las dunas.

Cuando la arena transportada por el viento choca contra un obstáculo y se deposita encima hasta cubrirlo, se forma una duna.

Las dunas presentan siempre una pendiente suave en la zona desde donde sopla el viento (barlovento) y una pendiente opuesta mayor en la zona protegida del viento (sotavento)

LA ENERGÍA EÓLICA

La utilización de la energía del viento por parte de los seres humanos es muy variada y muy antigua.

Hace 4000 años, los chinos se servían de ella para navegar a vela.

Hace 2000 años los persas inventaron los molinos de viento para triturar el grano y elaborar harina

LA ENERGÍA EÓLICAEn la actualidad un uso muy importante de la energía

del viento es para la producción de energía eléctrica, en las centrales eólicas.

ACCIÓN DEL VIENTO SOBRE LAS CONSTRUCCIONES

A fines de noviembre de 2001, informamos sobre la presentación nacional del Nuevo Proyecto del Reglamento CIRSOC 102. Este Proyecto forma parte del Plan de elaboración de una nueva generación de Reglamentos CIRSOC, que hace un año comenzó con la Actualización de los Reglamentos INPRES-CIRSOC 103 y el CIRSOC 301 EL, presentado en el CAI y que comentara en el documento Reglamentos Nacionales de Estructuras.

REGLAMENTO CIRSOC 102. Para su actualización, se adoptó como modelo, el Capítulo 6 del documento Minimum Design Loads for Building and Other Structures de American Society of Civil Engineers, conocido como ASCE 7/95, que fue revisión  del ANSI-ASCE 7/93 y la posterior Actualización ASCE 7/98.

Este documento internacionalmente reconocido, al adoptarlo como modelo, armonizará el Reglamento CIRSOC 102, el cual se actualizará siguiendo los avances propuestos por el documento base.

REQUISITOS GENERALES. Tanto los Sistemas Principales Resistentes a la Fuerza del Viento (SPRFV) como los Componentes y Revestimientos ( C & R), se deben diseñar y construir para resistir las cargas de viento, que se especifican en este Reglamento. Las cargas de viento de diseño para edificios y otras estructuras, se deben determinar por alguno de los procedimientos siguientes: 1) simplificado 2) analítico 3) del túnel de viento.

PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO. Para la aplicación del método simplificado se deben cumplir las siguientes condiciones, definidas en el Reglamento: a) edificio total o parcialmente cerrado b) de forma regular c) altura menor o igual a 10 m d) no se encuadre como edificio flexible e) no posea juntas de dilatación o separaciones f) no esté sujeto a efectos topográficos (lomas escarpas y colinas)

Las velocidades básicas del viento, con períodos de recurrencia de 50 años y 0,02 de probabilidad anual de ser superada, se obtienen del mapa confeccionado con los datos del Servicio Meteorológico Nacional.

La combinación de cargas de viento con otras como las cargas permanentes, sobrecargas, presiones laterales de tierra y nieve, determinan factores de mayoración de las cargas.

Las cargas de viento de diseño se obtienen en el método simplificado, mediante el uso de tablas en función de la velocidad básica del viento, el factor de importancia y la categoría del cerramiento, definidos en el texto.

En el procedimiento analítico, de mayor campo de aplicación en edificios y estructuras, se consideran otros coeficientes como los de exposición, presión interna, externa y dinámica así como los factores topográficos y de efecto de ráfaga. La carga de viento de diseño se determina mediante fórmulas establecidas.

En todas las obras, se deben proveer arriostramientos temporarios para resistir las cargas de viento sobre los conjuntos estructurales, durante las etapas de montaje y construcción.

El período de discusión pública nacional de este nuevo Proyecto de Reglamento CIRSOC 102 se extenderá hasta el 31 de diciembre de 2008.

CIRSOC Considero oportuno referirme a la evolución del Centro de Investigación de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles, que fue creado en 1978 y entre cuyos Organismos Promotores está el CAI..

El Ministerio de Obras y Servicios Públicos ( MOSP) por Resolución 997/83 en su artículo 1º aprobó la primera generación de Reglamentos, Recomendaciones y Disposiciones elaborados por el CIRSOC y en su artículo 2º estableció su aplicación obligatoria en todas las obras nacionales. La Resolución MOSP 621/84 en su artículo 1º invita a todas las provincias a adoptar los Reglamentos CIRSOC.

Mediante Resolución SSOP 3/91 se incorporan los Reglamentos elaborados por el CIRSOC al Sistema Reglamentario Argentino. El Reglamento INPRES-CIRSOC 103, elaborado por el Instituto de Prevención Sísmica (INPRES), en forma coordinada con el CIRSOC, es aprobado y se incorpora al SistemaReglamentario Argentino, por Resolución SSOP 18/91.

REQUISITOS TÉCNICOS MÍNIMOS DE LOS REGLAMENTOS Teniendo en cuenta lo establecido por el artículo 14 de la Resolución 59/90, concluyo con un  resumen final de requisitos mínimos, para ser cumplidos en todas las Obras Civiles, a mi juicio no sólo públicas sino también privadas.

1) RESISTENCIA MECÁNICA Y ESTABILIDAD.- Las obras deberán proyectarse y construirse de forma que las cargas a que pueden verse sometidas durante su construcción y utilización no produzcan ninguno de los siguiente resultados:    1.1.-Derrumbe de toda o parte de la obra. 1.2. Deformaciones importantes en grado inadmisible 1.3. Deterioros de otras partes de la obra, de los accesorios o del equipo

instalado, como consecuencia de una deformación importante de los elementos sustentantes.

1.4. Daño por accidente, de consecuencias desproporcionadas respecto a la causa original.

2. SEGURIDAD EN CASO DE INCENDIO.- Las obras deberán proyectarse y construirse de forma que, en caso de incendio: 2.1. La capacidad de sustentación de la obra se mantenga durante un

período de tiempo determinado. 2.2. La aparición y propagación del fuego y del humo dentro de la obra

estén limitados. 2.3. La propagación del fuego a obras vecinas esté limitada. 2.4. Los ocupantes puedan abandonar la obra o ser rescatados por

otros medios. 2.5. Se tenga en cuenta la seguridad de los equipos de rescate.

3. CONDICIONES DE HABITABILIDAD Y MEDIO AMBIENTE.- Las obras deberán proyectarse y construirse de forma que no supongan una amenaza para la higiene o para l salud de los ocupantes o vecinos, como consecuencia de cualquiera de las siguientes circunstancias: 3.1. Fugas de gas tóxico 3.2. Presencia de partículas o gases peligrosos en el aire. 3.3. Emisión de radiaciones peligrosas. 3.4. Contaminación o envenenamiento del agua o del suelo. 3.5. Defectos de evacuación de aguas residuales, humos y residuos

sólidos o líquidos. 3.6. Presencia de humedad en partes de la obra o en superficies interiores

de la misma. 3.7. Condiciones inaceptables de ventilación y confort térmico en los

locales. 4.- SEGURIDAD EN EL USO.-Las obras deberán proyectarse y construirse

de forma que su utilización o funcionamiento no supongan riesgos inadmisibles de accidentes como resbalones,   caídas, colisiones, quemaduras, electrocución o heridas originadas por explosión

5.- PROTECCIÓN CONTRA EL RUIDO.- Las obras deberán proyectarse o construirse de forma que el ruido percibido por los ocupantes y las personas que se encuentren en las proximidades, se mantenga a un nivel que no ponga en peligro su salud y que les permita dormir, descansar y trabajar en condiciones satisfactorias. 6.- AHORRO DE ENERGÍA Y AISLAMIENTO TÉRMICO.- Las obras y su sistemas de iluminación, calefacción, refrigeración y ventilación deberán proyectarse y construirse de forma que la cantidad de energía necesaria para su utilización sea reducida, habida cuenta las condiciones climáticas del lugar, sus ocupantes y la frecuencia de uso de las instalaciones. 7.- MANTENIMIENTO.- Las obras deberán proyectarse y construirse de forma tal que las tareas de mantenimiento y conservación estén reducidas al mínimo. Para ello se extremará la selección de materiales y dispositivos constructivos en los sectores de la obra de uso más frecuente y/o dificultosa accesibilidad. 8.- RESTRICCIONES FUNCIONALES.- Las obras deberán proyectarse y construirse de forma tal que no presenten barreras arquitectónicas ni limitaciones funcionales para el acceso y uso de personas con discapacidad física.

Estos conceptos básicos, que deben ser incorporados  en el Sistema Reglamentario Argentino, los detallé para que se aprecie la coincidencia con los Requisitos Esenciales en la Construcción de Edificios, establecidos por la Directiva de la Construcción de la Comunidad Europea, recordando que todos esos requisitos están representados por las columnas del logotipo, diseñado para ser presentado con el documento Enfoques Tecnológicos para la Optimización Cualitativa en las Construcciones, en la Asamblea de diciembre de 2000 de la Unión Argentina de Asociaciones de Ingenieros (UADI).

GEOLOGIASemana 12

Glaciación

ING. TORRES GONZALES YOVANA

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

• Podemos definir un glaciar como una acumulación de hielo, de forma permanente, en lugares en los que el volumen de las precipitaciones sólidas (nieve) supera al volumen del agua de deshielo.

• En latitudes altas, esto ocurre a nivel del mar. Según descendemos latitudinalmente, la formación de glaciares se va restringiendo a zonas montañosas.

• La altitud a la que se originan los glaciares se denomina nivel de nieves perpetuas que será tanto más alto cuánto más cerca del Ecuador esté.

LA FORMACIÓN DE LOS GLACIARESEl hielo de los glaciares proviene de la compresión de la nieve por

efecto de su propio peso. Para que un glaciar se genere, hace falta que la cantidad de nieve caída a lo largo del año en una determinada zona, sea mayor que la que se pierde.

En efecto, para que se forme un glaciar no es solo necesario que las nevadas sean intensas sino que la temperatura media anual permita conservar la nieve caída y acumularla. Por ello, las grandes extensiones de hielo actuales solo pueden encontrarse en la Antártida o en Groenlandia. Actualmente en general, en las altas codilleras de latitudes intermedias las nevadas pueden ser abundantes en temporada invernal pero al fenómeno se sucede la fusión estival. Únicamente en las latitudes extremas, la escasa radiación social impide que la nieve desaparezca.

Cuando las precipitaciones níveas comienzas a comprimirse apenas tocan el suelo su pequeños cristales comienzan a perder sus extremidades y en contacto, unos con otros se funden liberando el aire y adquiriendo una forma granulada. A medida que se acumulan capas y capas de nieve, el peso continúa eliminando las burbujas de aire entre los cristales generando una masa compacta a partir del cual se forma el hielo del glaciar.

El tiempo que requiere la nieve para transformarse en hielo no es exacto, éste varía de un glaciar a otro. El fenómeno depende de la nivosidad y de a temperatura. Para los glaciares templados, como es el caso de los glaciares patagónicos, ésto puede demorar una decena de años. En efecto, y contra el “sentido común”, cuanto más templado es un glaciar más rápido es el proceso de formación del hielo, ésto se debe a la fusión de los cristales: con temperaturas superiores a 0°C, la fusión se transforma en agua, la cual se infiltra hacia el fondo y se hiela nuevamente liberando pequeñas cantidades de calor. Este calor, debilita la dureza de los cristales inferiores y facilita a su vez la fusión y compactación entre ellos, lo que tienen como consecuencia una mayor rapidez en la formación del hielo. EL GLACIAR EN MOVIMIENTO

Un glaciar es una masa de hielo en movimiento. Como todo cuerpo en movimiento a lo largo de una pendiente, el hielo es atraído por la fuerza de gravedad. De esta forma, cuanto más pronunciada sea la pendiente más veloz será este movimiento. En este aspecto, el movimiento de un glaciar sería comprable al curso de un río, aunque en rigor, existen diferencias que obedecen a la particularidad del comportamiento del hielo las cuales analizaremos a continuación.

EL PROCESO DE DESLIZAMIENTOPredomina en los glaciares templados, como es el caso de los

glaciares patagónicos. El deslizamiento responde a la acción de la fuerza de gravedad. Pero este deslizamiento solo su produce si existe agua en la base, lo cual, en los glaciares templados sucede por una serie de causas a saber:

Porque la fusión de las capas superiores va filtrando agua hacia el fondo

Porque la base de la glaciar, al friccionar la roca determina un cierto recalentamiento que también ayuda para la fusión de pequeñas cantidades de agua. EL PROCESO DE DEFORMACIÓN INTERNAEn los climas muy fríos, las temperaturas extremas impiden toda fusión y el glaciar queda fijado en la base. Opera entonces un proceso de deformación interna del hielo la cual genera, en estos casos, el movimiento. La deformación interna es comprable al proceso que sufren algunos metales o minerales sometidos a temperaturas ligeramente inferiores a su punto de fusión a través de lo cual estos cuerpos adquieren capacidad de deformarse. En el caso del hielo, es su mismo peso el que en algunos glaciares puede llegar a ejercer una presión de hasta 650 tn por metro cuadrado. (Groenlandia y Antártida) en donde las pendientes son mínimas

Estas tensiones llevan al glaciar a deformarse a medida que los cristales de hielo predisponen sus moléculas en capas relativamente paralelas a la superficie del glaciar deslizándose unas sobre otras. Así, el movimiento acumulado de las capas de las moléculas en el interior de cada cristal se suman a un movimiento de “patín” que conforma, en síntesis, el fenómeno de deformación, principal causante de movimiento en los glaciares de los casquetes polares (Groenlandia y Antártida) en donde las pendientes son mínimas.

Un témpano (iceberg) del glaciar Upsala

LA EROSIÓN GLACIALLas morenas o morrenas son acumulaciones de bloques, rocas, arenas y arcillas transportadas por los glaciares a través de sus desplazamientos. El estudio de estos sedimentos permite determinar la cronología de los movimientos de cada glaciar. Las morrenas se pueden clasificar en: Laterales: siendo afluentes de la morrena central Centrales: siendo resultantes de la unión de un glaciar y sus afluentes. Terminales: señala la posición más extrema alcanzada por el hielo y el punto en el que el mismo alcanzó a retroceder.LAS GRIETASComo la velocidad de movimiento de un glaciar no es uniforme, las diferencias entre los distintos segmentos generan tensiones que la plasticidad del hielo no siempre puede absorber. La consecuencia es un resquebrajamiento de la superficie. La longitud de las grietas es variable y son especialmente peligrosas para los andinistas cuando la nieve fresca forma sobre ella puentes, porque se ocultan a la vista o por que son los suficientemente fuertes como para soportar el peso de una persona.

Sobre el Glaciar Perito Moreno

LOS SERACSCuando el lecho de un glaciar sufre una pendiente pronunciada, la velocidad puede triplicarse durante algunos metros, este repentino cambio de velocidad provoca en la superficie una serie de grietas entrecortadas y muy inclinadas que forman una compleja acumulación de bloques llamados “seracs” cuyo equilibrio es inestable. Mínimas alteraciones producidas por la erosión eólica, pluvial o climática pueden hacer estos muros de hielo se derrumben

LA VELOCIDAD DEL GLACIARLa velocidad es un fenómeno muy variable de un glciar a otro, incluso en el miso glaciar, Esta se ve afectada no sólo en función de la época sino también del lugar: al igual que en las corrientes de agua, el frotamiento de sus bordes con la tierra, frena el movimiento de éstos haciendo la corriente más rápida en su centro que en sus bordes. El frotamiento de su base es a su vez la causa de que la velocidad de la superficie sea mayor que la del fondo.

Tres son los factores así que condicionan la velocidad del avance del hielo:

El espesor: cuanto mayor sea el espesor de un glaciar, más rápido avanzará. La pendiente: a mayor pendiente, mayor velocidad de desplazamiento. La temperatura del hielo: cuanto más templado sea un glaciar, más rápidamente se fusionará por el agua circulante en su base, facilitando el deslizamiento y aumentando la velocidad.El punto de mayor velocidad del glaciar se encuentra sobre la línea de equilibrio. Esta línea imaginaria divide la zona de acumulación (aquella en la cual la cantidad de nieve caída anualmente es mayor que la que se pierde por evaporación y fusión) que corresponde con las zonas más altas y la zona de ablación en donde la pérdida es mayor que la acumulación.

PAISAJE GLACIAR

•Circos: son las zonas donde se acumula el hielo. La presencia de éste forma depresiones más o menos circulares y de paredes muy verticales. Cuando desaparece el hielo suelen ser lugares de acumulación de agua, formándose los típicos lagos de montaña (ibones).

•Valles: el hielo que rebosa de los circos, fluye por los valles, dando lugar a valles en U, es decir con las paredes muy verticales y el fondo plano. El hielo que fluye por un valle se denomina lengua glaciar.

•Morrenas: al depositarse juntos todos los materiales arrastrados por el glaciar, éstos se acumulan formando relieves que se denominan morrenas.

PARTES DEL GLACIAR

TIPOS DE GLACIARES

Casquete polar o INLANDSIS: grandes acumulaciones de hielo en zonas polares. Llegan a tapar por completo la

topografía del terreno, pudiendo alcanzar espesores de hasta ¡4.000 metros! Sólo hay dos en la Tierra: Antártida, que posee caso el 85 % del hielo de la superficie terrestre, y Groenlandia,

con algo más del 10 % del total de hielo.

También se los llama glaciares fríos, porque tienen efecto sobre el clima global de la Tierra .

Continental o ALASKIANO: son restos de antiguos casquetes de mayor extensión que quedan tras la retirada de los hielos de la última glaciación. Se mantienen por el frío que generan ellos mismos (Alaska, Siberia).

ALASKA

GLACIARES DE MONTAÑAEscandinavo: similares a pequeños casquetes en alta montaña. Llegan a tapar la topografía del terreno. A partir de aquí pueden salir varias lenguas por los valles .

Alpino: constan de circo y valle.

Pirenaico: formados únicamente por el circo.

Neveros: pequeñas acumulaciones de hielo retenidas durante todo el año sólo en las zonas de umbría.

OTROS GLACIARESBanquisa: conocido también como glaciar marino. Es la superficie del mar helada en zonas polares.

TIPOS DE MORRENAS

•Morrena frontal o terminal: al final de la lengua. Tiene forma de arco o media luna.

•Morrena lateral: los materiales que se van quedando en los laterales de la lengua.

• Morrena central: unión de morrenas laterales de dos lenguas que se unen.

•Morrena de fondo: depósitos que quedan en la superficie por la que se desplaza la lengua.

EL HIELO COMO AGENTE GEOLÓGICO EXTERNO

El hielo tiene un movimiento muy lento, a veces inexistente, por lo que su energía cinética es pequeña. Su alta viscosidad (sólido) es la principal responsable de su acción geológica.

Erosión: el hielo produce la rotura de las rocas al infiltrarse por las grietas (gelifracción), generando fragmentos muy angulosos.

Transporte: sólo por arrastre o flotación. A diferencia de los ríos, los materiales no se redondean con el transporte.

Sedimentación: el glaciar pierde capacidad de transporte al convertirse en agua (ablación), por lo que su capacidad de transporte no la pierde de forma gradual. Los sedimentos están formados por todo tipo de materiales mezclados, grandes y pequeños, con formas angulosas (al sedimento se le llama till y cuando se transforma en roca, tillita).

Glaciar Alpino

Glaciar de valle

Glaciar de circo o pirenaico

ANTÁRTIDA