CUEVA DEL INGENIERO CIVIL: APUNTES, HERRAMIENTAS Y TEMAS DE INGENIERÍA CIVIL

Planillas, Hojas de Calculo, Programas y Macros hechas en Excel para Ingeniería Civil

2012-06-11T23:51:00.009-04:00

Planillas Hojas de Calculo Sheets Macros Programas hechos en Microsoft Excel Gratis para Ingeniería Civil

Aquí les presentare planillas/hojas de calculo de Excel gratis así como memorias de cálculo, que son útiles para la carrera de ingeniería civil en sus distintas ramas, no olviden que al ser planillas gratuitas estas pueden o no contener errores por lo que les recomiendo revisarlas siempre, comprobando formulas y comparándolas con las distintas normas de sus países de origen.

Planillas de Excel:

Clasificación de suelos por los métodos Unificado SUCS y AASHTO

2012-06-10T21:10:00.001-04:00

Esta es una planilla Excel muy completa, ya que les ayuda con la clasificación de suelos por los métodos Unificado SUCS y AASHTO, además de realizar la granulometría y los limites de Atterberg.

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CÓMPUTOS MÉTRICOS – DEFINICIÓN Y OBJETO.

2012-06-09T16:44:00.001-04:00

El objeto que cumplen los cómputos métricos dentro una obra son:

Establecer el costo de una obra o de una de sus partes.

Determinar la cantidad de material necesario para la ejecutar una obra.

Establecer volúmenes de obra y costos parciales con fines de pago por avance de obra.

Los cómputos métricos son problemas de medición de longitudes, áreas y volúmenes que requieren el manejo de formulas geométricas; los términos cómputo, cubicación y metrado son palabras equivalentes. No obstante de su simplicidad, el cómputo métrico requiere del conocimiento de procedimientos constructivos y de un trabajo ordenado y sistemático. La responsabilidad de la persona encargada de los cómputos, es de mucha importancia, debido a que este trabajo puede representar pérdidas o ganancias a los propietarios o contratistas.

El trabajo de medición puede ser efectuado de 2 maneras:

Sobre la obra o sobre los planos, puesto que la obra debe ser teóricamente igual a los planos, podría pensarse que los criterios que se aplican a la primera forma, son valederos para la otra, pero sin embargo no es así y ocurre que el riesgo de la exactitud que se exige para la medición conforme a la obra desaparece en el estudio de proyectos, donde prima el criterio del calculista que debe suplir con su conocimiento y experiencia la falta de información, que es característica en todos los proyectos.

Aunque cada obra presenta particularidades que la diferencian de los demás y obliga a un estudio especial en cada caso, puede darse algunos principios generales que deben ser respetados y que servirán como guía para la realización del trabajo.

PRINCIPIOS GENERALES PARA REALIZAR EL CÓMPUTO.

Estudiar la documentación. Mediante esta operación, se tiene primera idea sobre la marcha del cómputo, la interpretación de un plano no puede lograrse si no se tiene la visión del conjunto de la obra. La revisión de los planos deberá ser hecha en forma conjunta con el pliego de especificaciones.

Respetar los Planos. La medición debe corresponder con la obra, el cómputo se hará siguiendo la instrucción de los planos y pliegos. Durante el cómputo se pone en evidencia los errores y omisiones obtenidos del dibujo, de donde resulta que el calculista es un eficaz colaborador del proyectista.

Medir con Exactitud. Dentro los límites razonables de tolerancia se debe lograr un grado de exactitud, tanto mayor cuanto mayor sea el rubro que se estudia. Por ejemplo no es lo mismo despreciar 1 m² de revoque, que 1 m² de revestimiento de mármol. Por pequeño que sea su costo no deben ser despreciados los ítems que forman parte de una construcción.

TÉCNICAS DEL CÓMPUTO.

El trabajo se divide por etapas, cada una de las cuales constituye un rubro del presupuesto, esta clasificación por ítem deberá ser hecha con criterio de separar todas las partes de costo diferente, no solo para facilitar la formación del presupuesto sino que es también porque es un documento de contrato, que sirve como lista indicativa de los trabajos ejecutados.

El trabajo debe ser detallado en todas sus partes para facilitar su revisión, corrección y/o modificación.

RECOMENDACIONES PARA REALIZAR LOS CÓMPUTOS MÉTRICOS.

Se debe efectuar un estudio integral de los planos y especificaciones técnicas del proyecto relacionado entre sí los planos de Arquitectura, Estructuras, Instalaciones Sanitarias y Eléctricas, en el caso de ser una construcción civil (vivienda o edificio multifamiliar).

Precisar la zona de estudios o de cómputos métricos y trabajos que se van a ejecutar.

El orden para elaborar los cómputos métricos es primordial, porque nos dará la secuencia en que se toman las medidas o lecturas de los planos, enumerándose las páginas en las cuales se escriben las cantidades incluyéndose las observaciones pertinentes. Todo esto nos dará la pauta para realizar un chequeo más rápido y poder encontrar los errores de ser el caso.

Líneas de influencia sap2000 v. 10

2012-01-30T18:18:00.001-04:00

Buenas tardes les presento un documento que titula “Guía de líneas de influencia, modelación de puentes sap2000 versión 10”

Este contiene el procedimiento de comprobación del momento máximo y líneas de influencia por cortante o momento.

Tiene el siguiente texto con el cual se trabaja:

Se desea Calcular el Momento máximo de una viga simplemente apoyada de una Longitud de 28 m, estos resultados los corroboramos con el programa SAP 2000 V.10.

Según el Código Colombiano de diseño de puentes definimos la carga viva como línea de carga o camión de diseño según A.3.4.2.1 que define una línea de carga o un camión estándar (C-40-95).

Para la línea de carga debemos definir una carga puntual y una distribuida para el cálculo cortante y momento en el punto deseado (Recomendable cada 0,1L de la luz analizada).

Una vez que se defina la línea de influencia se determina si gobierna el camión de diseño o la línea de carga.

Gracias al autor Víctor!

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Modelamiento de un edificio en sap2000 v. 14

2012-01-28T20:20:00.001-04:00

Aquí les presento un manual de modelamiento en sap200 de un edificio de 5 pisos, considerando el efecto del sismo, este lleva por titulo Evaluación sismo estático de un edificio de 5 pisos utilizando la versión 14 del software, esta dividido en tres partes y además incluye una planilla Excel auxiliar.

1ra Parte

Contiene los siguientes acápites:

Definir Unidades de trabajo.
Selección del Modelo.
Definición de las condiciones de apoyo.
Definición de los materiales.
Definición de las secciones.
Definición de sección para la losa alivianada aligerada.
Asignar secciones a elementos estructurales.
Asignar la losa al modelo.
Definir sistema de cargas.
Asignar Cargas a la Estructura.

2da Parte

Contiene los siguientes acápites:

Discretización de los elementos tipo viga.
Definir brazos rígidos para vigas y columnas.
Definir diafragmas rígidos para entrepisos.
Determinación de la fuerza sísmica.
Asignación de la fuerza sísmica por piso.
Combinación de cargas.
Analizar la estructura.
Interpretación de los resultados.
Definición de muros de corte (Placas).
Dibujar los muros de corte.

3ra Parte

Contiene los siguientes acápites:

Modelamiento de las gradas o escalera.
Nuevas fuerzas de sismo.
Analizar la Estructura.
Lectura e interpretación de los resultados.
Esfuerzos (Momentos, cortantes y axiales).
Fuerza en los elementos Shell

Planilla auxiliar

Contiene las siguientes hojas:

1° pestaña: Metrado de carga.
2° pestaña: Cortante Basal.
3° pestaña: Desplazamientos por piso.

Un buen aporte del colega Luis.

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Diseño de mezclas de concreto, dosificación de los materiales

2012-01-26T11:47:00.002-04:00

Esta es una planilla Excel para la obtención de la dosificación de los materiales de una mezcla de concreto, se divide en los siguientes pasos:
- Parámetros de diseño del concreto
- Materiales
- Asentamiento o Slump
- Condiciones de obra
- Aditivos
- Selección de agua de mezclado
- Calculo de factor cemento
- Dosificación en peso húmedo
- Dosificación para tandas de prueba en metros cúbicos
- Dosificación para una tanda de saco/bolsa de cemento en peso
- Dosificación en volumen suelto seco
- Dosificación en volumen suelto húmedo
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Verificación de flujo uniforme en canales

2012-01-14T20:19:00.002-04:00

Esta es una planilla Excel realizada con macros, que realiza la verificación de flujo uniforme en canales rectangulares y trapezoidales, como datos de entrada se necesitan las dimensiones y tipo de sección, el caudal, la pendiente, el coeficiente de Manning, los resultados que nos entrega la planilla son el tirante, velocidad, energía especifica, área y perímetro mojado.
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Ingenieros Civiles - ¿Dueños de la verdad?

2012-01-13T22:48:00.001-04:00

Buenos días compañeros, hoy comparto un artículo elaborado por un miembro de la comunidad, que titula “Ingenieros Civiles - ¿Dueños de la verdad?”, y lo presento a continuación:

Después de tanto estudio y esfuerzo en la universidad logramos obtener el tan anhelado título de Ingeniero Civil, y nos toca aventurarnos dentro el campo laboral de acuerdo a nuestra especialidad o bien nuestra área de domino (carreteras, estructuras, sanitaria, etc.) , o tal ves como otros buscar dentro del trabajo y en el transcurso del tiempo encontrar aquello que nos apasiona…nos gusta…o simplemente nos haga sentir bien, para que así podamos explotar nuestro potencial al máximo y disfrutar del trabajo haciéndolo de manera adecuada. Pero en muchas ocasiones…tal vez la mayoría…o minoría, no sabría decirles, uno no encuentra lo que desea y ya sea por la necesidad u otros factores se ve obligado a realizar tareas o trabajos que no son de su dominio, conocimiento, agrado, etc..

Pero sea cual sea el caso llegamos a recordar el viejo adagio: “La letra entra con sangre”, y digo recordar porque a mi entender esto se viene aplicando desde el momento que nacemos hasta el día que nuestro corazón deje de latir…nos caemos y levantamos una y otra vez, y lo recuerdo ahora porque es bien sabido que el trabajar, no es lo mismo que el estudiar en la universidad, ya que otras cosas las aprendemos necesariamente trabajando, mediante la apreciación…y las aprendemos de buena o mala manera.

Y es así, que personalmente llego a un momento de reflexión en el trabajo, y me pongo a observar detenidamente a los Ingenieros Civiles (me incluyo) de dos empresas una contratista y la otra supervisora (rivales si se podría decir), veo personas de todas las edades, distinto sexo y de distintas casas de estudio, desde el ingeniero recién titulado con casi nada de experiencia hasta el ingeniero especialista con muchos años de experiencia encima, y noto entre todos algo muy fuerte en común…todos nosotros defendemos nuestros conocimientos, posiciones y criterios, con ferocidad ya estemos en lo correcto o en lo incorrecto, enfrascándonos en nuestro orgullo de no admitir un error, otros siguiendo a letra muerta lo planteado en normas, libros y pliegos, ingresando en discusiones de distinto tipo hay algunos que rara vez dan su brazo a torcer voluntariamente, pero todos dejando la razón y diplomacia a un lado…y ahí me viene la pregunta ¿Quién es el dueño de la verdad? …y conversando disimuladamente al respecto con otros ingenieros…preguntando sobre el conocimiento de su adverso… surgen respuestas del tipo “El no sabe, no conoce” o tal vez “Es joven y todavía no ha aprehendido” y similares como se podrán imaginar…yo por lo pronto reservo mi opinión y comentario al respecto, en silencio me pongo a pensar si en otro trabajo/proyecto de ingeniería civil se encuentran este tipo de prejuicios, o simplemente el ingeniero civil posee esta “cualidad” de “saberlo y dominarlo todo”…mientras uno tenga un criterio valido y bien fundamentado, se puede llegar diplomáticamente a un acuerdo mutuo, sin menospreciar el conocimiento ajeno, pienso que nadie es dueño de la verdad absoluta.

Fuente: Propia de O.D.M. para cuevadelcivil.blogspot.com

Invito a la reflexión y a dejar una crítica constructiva si lo desean.

Si desean publicar algún artículo o algo respecto al tema de la ingeniería civil, pueden solicitarlo al mail de contacto…se revisara dicho artículo y se publicara si este es aprobado.

Hasta Luego Colegas y futuros colegas de la comunidad.

Feliz Año Nuevo 2012

2011-12-27T10:42:00.001-04:00

Desearles compañeros, visitantes y miembros de la comunidad de Ingeniería Civil que hayan pasado una linda navidad junto a sus familias y seres queridos, que en este nuevo año todo sea prosperidad y cada quien cumpla sus metas y propósitos planteados…personalmente veré este año como el comienzo de una nueva etapa…dejare ir los errores del pasado y los malos momentos…vivan cada día con intensidad!

Un abrazo.

“El pasado es historia, el futuro un misterio pero el hoy es un regalo, por eso se llama presente. Oogway”

Desarrollo Paleogeográfico de Sud América

2011-12-26T19:46:00.001-04:00

El desarrollo geológico de nuestro continente es el resultado de dos factores fundamentales:

Ø La existencia de unidades estables, positivas e indeformables (cratones) ubicados en el norte, centro y este del continente

Ø La presencia de geosinclinales de distintas edades (Paleozoicos y Mesozoicos), es decir de cuencas de sedimentación donde se acumularon enormes cantidades de sedimentos.

Las áreas crátonicas formadas por rocas Precámbricas son:

Ø El escudo de Guayana, ubicado entre el Orinoco, el Océano Atlántico y el Valle del amazonas

Ø El Escudo Brasileño Central que se extiende entre el Valle del Amazonas, las planicies del Beni, chiquitos-Chaco y las áreas Brasileñas de Paraná- Dao Francisco- Paranaibo

Ø El Escudo Brasileño Costero.

Además de estas unidades estables, existían otras llamadas Nesocratones, también estables e indeformables, pero menores o insulares que son:

Ø El Macizo de las Sierras Pampeanas

Ø El Macizo Patagónico

Ø El Macizo de Deseado.

Tanto separando los cratones y entre estos y los Nesocratones, como en el borde occidental de las áreas señaladas, se desarrollaron grandes depresiones o cuencas de sedimentación que constituyen unidades móviles y deformables formadas por la acumulación de dementitas de distintas edades que incluyen al Paleozoico se depositaron preferentemente en un ambiente marino y solo a fines de esta Era se reconocen en ciertas zonas, sedimentitos de origen continental.

Durante el Mesozoico gran parte del continente Sudamericano estaba emergido y se formaron algunas pequeñas cuencas donde se depositaron sedimentos tanto marinos como continentales.

Durante el Terciario casi todo el continente estaba emergido y solo pequeñas cuencas al norte, este y oeste del continente recibieron sedimentos de origen marino. Se formaron además otras cuencas internas donde se acumularon grandes espesores de sedimentos de origen continental y volcánico.

[1] Paleogeografía: Ciencia que estudia la reconstitución hipotética de la distribución de los mares y continentes en las épocas geológicas.

Capacidad de producción de una planta de asfalto

2011-12-26T19:09:00.002-04:00

Esta es una planilla de Excel sencilla, la cual indica la capacidad de producción de una planta de asfalto Terex Magnum 120 en toneladas por hora (ton/h), como parámetros iniciales de calculo se tiene la capacidad de producción estándar, el porcentaje de humedad del agregado, la altura de producción sobre el nivel del mar, el porcentaje de agregado que no paso el tamiz numero 8, la temperatura de mezcla, obteniendo así la nueva capacidad de producción corregida.
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Proceso de datos para una carretera en el programa autocad land desktop y en otro similar

2011-11-14T10:08:00.000-04:00

Y aquí les traigo un aporte que enviaron por correo electrónico:

Proceso de datos para una carretera en el programa land y en otro similar

Partiendo de los datos levantado en campo (secciones transversales del TN) en el formato PNECD (Punto Norte Este Cota y Descripción)

1. Importar los puntos anteriores a la base de datos del programa, se debe tener cuidado en el formato y los tamaños de letras (etiquetas) para no tener dibujos desproporcionados.

2. Crear el modelo de la superficie, para esto triangular previamente, antes de crear las curvas de nivel la superficie debería estar muy bien trabajada usando breaklines, triángulos y los bondaries.

3. Crear la línea que servirá de eje central de la carretera, este tendrá obviamente curvas, espirales, rectas etc., para un diseño apropiado contemplar la topografía del mismo, si es montañosa, llana o ondulada, esto determinara la velocidad del proyecto que variara dependiendo de la topografía del terreno, esta velocidad determinara a su vez los RADIOS de cada curva y por consiguiente los peraltes y sobre anchos en la misma. Para la creación de los sobre anchos y peraltes se deberá tener un especial cuidado porque estos requieren una precisión especial, para anular en lo posible los errores de estos últimos utilizar preferentemente diagrama de peraltes y sobre anchos los cuales darán una alerta de los detalles más pequeños.

4. Una vez creado el eje del proyecto (geometría horizontal) se procede a crear los perfiles longitudinales tanto del Terreno Natural que servirá luego para crear el perfil de Diseño, este perfil tendrá también las características apropiadas tomando en cuenta la visibilidad el conford etc. Tanto la geometría horizontal y vertical está determinada por los PIH y PIV respectivamente.

5. Es ente punto es propicio crear la sección tipo que servirá para las secciones transversales, esta sección transversal se creara debidamente codificada todos los vértices los cuales nos servirán para sacar diferente reportes que servirán luego para el replanteo en campo.

6. A partir de ahora una vez teniendo las corridas se puede ya cargar o plotear las secciones transversales, cualquier error en las corridas es necesario subsanar antes de plotear.

7. Finalmente puede sacar reportes de diferente índole como: diagrama de masas, volúmenes, offsets se replanteo tanto de planimetría como altimetría etc.

David C.

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

2011-10-26T21:34:00.001-04:00

DISEÑO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

INTRODUCCIÓN:

— Los pavimentos se dividen en dos categorías principales:

— RIGIDOS: Construidos de concreto con cemento Portland, para que funcione como viga sobre el material soporte.

— FLEXIBLES: Construido con materiales bituminosos para que permanezcan en contacto con el material subyacente aun existiendo pequeñas irregularidades.

— Los pavimentos FLEXIBLES se dividen a su vez en:

Tipo alto, capaces de soportar la carga de transito esperada sin deterioro visible a desgaste sin susceptibilidades al tiempo.

Tipo intermedio son capas de rodamiento que van desde superficies tratadas hasta calidades algo inferiores a las altas.

Tipo bajo, aplicado a caminos de bajo costo, con superficies de rodamiento desde las no tratadas hasta las tratadas.

COMPONENTES ESTRUCTURALES DE UN PAVIMENTO FLEXIBLE:

SUBRASANTE, puede ser la capa natural que sirve de cimiento de la estructura del pavimento

SUB BASE, construida con materiales clasificados en base a su granulometría características plásticas y resistencia, mejorándolas en caso de ser necesario mediante estabilizaciones mecánicas.

BASE, material clasificado como roca triturada, escoria triturada o no. Pueden ser mejorados mediante estabilizaciones mecánicas y químicas.

CAPA SUPERFICIAL, es la capa superior del pavimento, consistente en una mezcla de agregados minerales y materiales asfálticos, siendo capaz de resistir altas presiones de neumáticos y el desgaste debido al tráfico.

PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO

Se debe considerar a la estructura del pavimento como:

Sistema elástico de varias capas (cada capa con propiedades físicas, incluyendo el módulo de elasticidad, resilencia y relación de Poisson)

La capa Subrasante es infinita en los planos verticales y horizontales.

El diseño del pavimento se basa en criterios que limitan las deformaciones tanto horizontales como verticales que causan excesivo agrietamiento y deformaciones permanentes, aplicadas a través de la repetición de cargas.

— La carga causa la distribución de esfuerzos siguiente:

— Los esfuerzos verticales máximos son de compresión y ocurren directamente abajo la carga de la rueda

— Los esfuerzos horizontales máximos se presentan abajo la rueda y pueden ser de tensión o compresión.

— La distribución de la temperatura tiene influencia sobre los esfuerzos.

MÉTODO DE DISEÑO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO (Asphalt Institute)

— El pavimento se representa como un sistema elástico de varias capas

— Se supone que la carga W se va a aplicar a través del neumático en forma de presión vertical uniforme Po que se reparte en las capas hasta llegar a la Subrasante como P₁

— Análisis en base a los esfuerzos y deformaciones debido a la deflexión causada por la carga de la rueda.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

El principio se basa en determinar el espesor mínimo de la capa de asfalto que soporte la deformación vertical por compresión de la superficie de la Subrasante y la deformación horizontal por tensión en el fondo de la capa de asfalto.

El procedimiento consiste en:

PASO 1: Seleccionar o determinar los datos

PASO 2: Seleccionar los materiales de la superficie y de la base

PASO 3: Determinar el espesor mínimo requerido para los datos que se tienen

PASO 4: Evaluar la factibilidad de construcción por etapas y preparar el plan de construcción escalonada si es necesario.

PASO 5: Efectuar análisis económico de diseños alternativos y seleccionar el óptimo.

Diseño de mezclas asfálticas en caliente, método Marshall

2011-09-11T12:59:00.002-04:00

Esta es una planillas Excel para diseñar mezclas asfálticas en caliente por el meto Marshall, esta incluye distintas tablas para el ingreso de datos y sus respectivos gráficos:

Peso especifico vs. % Cemento Asfaltico
% de vacíos de mezcla vs. % Cemento Asfaltico
estabilidad vs. % Cemento Asfaltico
% de vacíos con asfalto vs. % Cemento Asfaltico
Fluencia vs. % Cemento Asfaltico
VAM vs. % Cemento Asfaltico.

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Dimensiones y propiedades de perfiles de acero, metálicos IMCA

2011-08-09T20:58:00.002-04:00

Esta es una planilla Excel que contiene las propiedades y dimensiones de los diferentes tipos de perfiles (secciones) simples y compuestos (columnas, cajones) metálicos, de acero, según el IMCA (Instituto Mexicano de la Construcción en Acero).
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EXPLOTACIÓN

2011-08-04T16:01:00.001-04:00

Explotación de agua subterránea implica el aprovechamiento racional del recurso natural “renovable” agua.

El recurso agua subterránea debe ser prospectada y explorada, y su explotación debe ceñirse a un diseño óptimo de la obra y una gestión adecuada que permita maximizar su vida útil y minimizar el costo del agua extraída, todo esto sin afectar las propiedades físicas del acuífero o las propiedades químicas del agua que contiene.

Se debe tener claro en el agua subterránea, la diferencia que existe entre el caudal que extrae una obra de captación en particular y el caudal que es capaz de erogar el acuífero en ese punto, manteniendo sus propiedades a través del tiempo.

La prospección y exploración del agua subterránea se basa en un sólido conocimiento geológico, de las propiedades del agua en el seno de las rocas tanto estáticas como dinámicas, y de los métodos indirectos de estudio del subsuelo (censores remotos o geofísica).

La ubicación precisa (en un radio de decenas de metros) en un acuífero poroso es irrelevante. Sabiendo que las unidades geológicas capaces de constituirse en un acuífero poroso son las rocas sedimentarias, con disposición prácticamente horizontal, no existe un lugar único y preciso donde perforar. Dependerá el lugar de parámetros económicos (en una zona baja para perforar menos metros) o estratégicos (lejos de pozos negros o desagües sanitarios, etc.).

En el caso de los acuíferos de fisura el sitio preciso de perforación es crítico. Las zonas de fractura son prácticamente verticales, con espesores variables pero siempre varios ordenes de magnitud menor que la longitud. Como ya se ha mencionado, la profundidad a perforar no debe exceder los 50 a 60 metros.

Las obras de captación pueden ser de varios tipos, algunas convencionales (pozos excavados, pozos perforados, cachimbas) o no convencionales (drenes horizontales, pozos puntuales, zanja y colector, galerías filtrantes, etc.).

Los pozos excavados

Son de gran diámetro (por lo general 0.8 a 1.2 metros, pero pueden llegar a más de 3 metros) con paredes forradas con materiales permeables (piedras ladrillos y anillos de cemento) donde el terreno es deleznable o pared desnuda si el terreno es autoportante. El brocal en si es la construcción que se encuentra por encima de la superficie del terreno, que aconsejablemente debería contar con una tapa de cierre prácticamente hermético. Se perforan a mano, a fuerza de pala, pico y barreta.

El agua subterránea ingresa al pozo fundamentalmente por su piso. Eventualmente podría infiltrarse por las paredes, pero el método de construcción no permite adentrarse muchos metros en la zona saturada del acuífero. El constructor perfora el suelo y el acuitardo sin que aparezca agua subterránea. En el momento que rompe el techo del acuífero el agua ingresa a la perforación y asciende hasta alcanzar el nivel piezométrico regional.

Las alternativas son pocas: si el acuífero es de mala calidad (con baja permeabilidad) se puede avanzar algunos metros dentro del nivel poroso, pero si el acuífero es bueno y hay una elevada carga hidráulica el obrero tendrá que abandonar rápidamente la obra y darla por finalizada.

La ventaja sustancial de este tipo de obras se aprecia cuando los acuíferos son pobres. En ese caso, aunque la velocidad de entrada del agua al pozo es lenta, el almacenamiento de la obra permite contar con un volumen considerable de agua que podrá ser aprovechado cuando sea necesario.

Al volumen contenido dentro del pozo perforado se le denomina “volumen de almacenamiento” y puede ser calculado sencillamente como el volumen de un cilindro.

Los pozos perforados a máquina

Se agrupan todas las perforaciones de pequeño diámetro (3” a 10”) realizados con máquinas perforadoras manuales o mecánicas como se observa en la fig.

La mayoría de las perforaciones que se realizan en nuestro país tienen entre 4 y 8 pulgadas de diámetro (pueden llegar a 12 pulgadas en pozos industriales).

Fig. Esquema de un pozo perforado

El encamisado se construye con cañería de PVC o hierro sin costura, atornillados o soldados. El sello sanitario es parte indispensable de una perforación, se construye con hormigón rico en materiales finos y su cometido es evitar la infiltración de aguas superficiales plausibles de estar contaminadas.

Frente a las zonas de aporte de agua subterránea se ubican filtros de distinta naturaleza, que permiten la entrada de agua al interior de la perforación. Por lo general en el fondo de la perforación se dejan algunos metros de “ciego” para que se acumulen los sedimentos que eventualmente entren arrastrados al pozo.

En el caso de los acuíferos sedimentarios entre el filtro y el acuífero se coloca el prefiltro: se trata de una grava fina a media, bien seleccionada, redondeada y cuarzosa, de granulometría específica que impide que las partículas de arena del acuífero lleguen al filtro.

La herramienta de perforación puede ser un tricono en el caso de perforación por rotación, o un martillo de fondo (DTH) en caso de rotopercusión. Cualquiera sea la herramienta, por el interior de la columna de barras huecas circula un fluido (lodo en caso del tricono y aire o espuma en caso del DTH) que tiene por cometido refrigerar y arrastrar los trozos de roca o sedimento que están siendo perforados al exterior.

La perforación por rotación con tricono y lodo es especialmente adecuado a terrenos sedimentarios poco consolidados o rocas sedimentarias pobremente cementadas. La perforación con martillo de fondo y aire comprimido es el método por excelencia para rocas duras: basamento cristalino, basalto, rocas sedimentarias muy cementadas, etc. Las velocidades de avance del martillo de fondo en rocas duras han permitido construir “su pozo en el día” como muchas empresas de perforación lo aseguran en su propaganda.

Una vez que la operación de perforación ha culminado comienza la etapa de armado del pozo. En esta etapa se determina el tipo de encamisado (PVC o hierro); el tipo, ubicación y longitud de la zona filtrante; y la granulometría del prefiltro (si fuese necesario).

A medida que progresa la operación de perforación se van tomando y describiendo las muestras que salen por la boca del pozo (arrastradas por el fluido de perforación), se controlan las velocidades de avance y la viscosidad del fluido. El estudio de estos parámetros permite –junto con el conocimiento de la geología local y el perfilaje del pozo determinar las zonas de aporte de agua subterránea donde deberán colocarse los filtros.

La entrada de agua subterránea al interior del encamisado se realiza a través de la zona filtrante. El diseño, longitud y tipo de filtro condicionará buena parte de la eficiencia de la perforación. Las condiciones ideales establecen que la perforación debería atravesar completamente acuífero y que la zona filtrante debería abarcar desde el piso al techo del mismo (estas condiciones se denominan “pozo completo totalmente penetrante”). Razones de costo obligan a recortar los metros de filtro, o a improvisarlos ranurando o agujereando el encamisado, redundando en una significativa disminución de la eficiencia de la obra.

Los filtros de mejor calidad se denominan “de ranura continua” (ver fig.), y se componen de un hilo de alambre de acero o hierro galvanizado de sección trapezoidal que forma un helicoide alrededor de una serie de alambres verticales que constituyen el esqueleto del filtro.

Fig. Rejilla de tipo de ranura continúa

Fig. Esquema de la pared del acuífero – encamisado

En los acuíferos porosos inconsolidados, es necesario colocar un prefiltro para evitar que las partículas sedimentarias ingresen al pozo o tapen el filtro.

El prefiltro es un paquete de grava fina a media, cuya granulometría se determina a partir de las muestras extraídas durante la operación de perforación.

Una vez que el prefiltro está colocado, frente a los filtros, se debe desarrollar. El desarrollo es una etapa imprescindible de la construcción de la perforación que tiende a seleccionar granulométricamente el prefiltro, dejando las fracciones más groseras pegadas a las ranuras del filtro y las más finas junto a la pared del acuífero (ver fig.).

La terminación de la obra comprende la construcción del sello sanitario y el cierre hermético en la boca del pozo.

El sello sanitario se diseña para cada perforación según las condiciones superficiales. Por lo general incluye 1 a 3 metros de encamisado ciego desde la superficie donde el espacio anular entre la pared del tubo y la pared del acuífero se llena con una mezcla de bentonita, arcilla y cemento pórtland. La parte superior del sello sanitario incluye una plataforma o dado cuadrado de hormigón de 1 metro de lado.

El objetivo del sello sanitario es evitar la entrada a la perforación de aguas superficiales contaminadas. El diseño podrá variar sustancialmente si la obra se emplaza en un sitio limpio (descampado) o junto a obras de saneamiento domiciliario (letrinas, pozos negros), salidas de efluentes de tambos, chiqueros, playas de estacionamiento y lavado de vehículos, etc.

La boca de la perforación debe mantenerse por encima del terreno circundante, cerrarse herméticamente para evitar que entren animales o se tiren residuos en su interior. A veces se construyen tapas de hierro con una bisagra y candado y a veces se pegan tapas de PVC con silicona.

En el momento en que una perforación se explota, el agua que está almacenada en el acuífero entra al pozo por la zona filtrante. A medida que la bomba genera un descenso del nivel piezométrico en el interior del pozo se forma un gradiente hidráulico centrado en la perforación. Este gradiente obliga al agua subterránea a moverse con velocidades progresivamente mayores a medida que se acerca a los filtros.

Eventualmente puede alcanzarse un equilibrio entre el caudal de agua subterránea que entra a la perforación a través de los filtros y el caudal que eroga la bomba. En esas condiciones el nivel piezométrico dentro de la perforación se estabiliza y se dice que se ha alcanzado el “régimen permanente de explotación”.

Aparecen entonces una nueva terminología que se aplica a los niveles piezométricos relacionada a la explotación (ver fig.):

Ø Nivel Estático (NE).- Es el nivel piezométrico del agua en el acuífero antes de comenzar la explotación (condiciones iniciales).

Ø Nivel Dinámico (ND).- Es el nivel piezométrico del agua en el acuífero cuando se alcanza el régimen permanente de explotación.

Ø Descenso (s).- Es la diferencia entre los niveles dinámico y estático (s = ND – NE).

Fig. Niveles piezométricos – fuente (Centro Regional de Ayuda Técnica (AID), Manual de los pozos pequeños)

El bombeo genera una depresión en la superficie piezométrica centrada en el pozo que se llama “cono o embudo de descensos”. Si para un caudal específico se alcanza el régimen permanente, a alguna distancia determinada del pozo los descensos serán despreciables. Esa distancia se denomina “radio de influencia”.

Si existiesen otros pozos dentro de la zona de influencia de una perforación que está siendo bombeada, los niveles piezométricos descenderían hasta acomodarse al cono de descensos; a este efecto se le suele conocer como “competencia” entre pozos o más específicamente “efecto de interferencia”.

Un parámetro fundamental para gestionar una perforación semisurgente es el caudal específico (q_e). El caudal específico se define como el caudal erogado por metro de descenso, y se calcula según la siguiente fórmula: q_e = Q/s, donde Q es el caudal de bombeo y s el descenso.

La determinación del caudal específico se realiza empíricamente mediante un bombeo a caudal constante que usualmente se sitúa entre el 30% y el 50% del caudal máximo de la bomba. Antes de comenzar el bombeo se controla el nivel estático y se lo registra cuidadosamente, se inicia el bombeo y se controla periódicamente el nivel piezométrico hasta que se alcance el nivel dinámico. Determinado los niveles estático y dinámico se calcula el descenso y el caudal específico.

Conocido el caudal específico puede calcularse el caudal de bombeo para mantener el nivel dinámico a una profundidad determinada. El descenso máximo permitido en una perforación obedece a:

Ø La profundidad de succión de la bomba.- No se debe dejar a la bomba succionar aire, ya que pueden darse fenómenos de cavitación y destruir los rotores o quemar la bomba.

Ø La profundidad del primer filtro.- Si se deja un filtro al aire, el agua subterránea en contacto con el aire precipita las sales que lleva disueltas, favoreciendo la obstrucción de las ranuras que con el tiempo pueden sellarlas completamente.

El último aspecto relacionado con la explotación del agua subterránea hace referencia al manejo o gestión del recurso. Se debe evitar la sobreexplotación de la perforación y el acuífero al sobredimensionar el caudal de bombeo o debido a la ausencia de un régimen de bombeo que contemple la recuperación diaria del nivel estático.

Si una perforación se bombea a un caudal mayor al óptimo, puede no alcanzarse el régimen permanente y los descensos alcanzar a los filtros o a la succión de la bomba. Si este fenómeno se prolonga durante un lapso considerable se puede quemar la bomba u obstruir los filtros, redundando en una disminución progresiva del caudal que el pozo es capaz de brindar. El ciclo se retroalimenta negativamente: cuanto más obturados están los filtros, menor es el caudal que puede entrar al pozo, menor es la eficiencia de la perforación, y mayor es el descenso provocado a igual caudal de bombeo; lo que lleva a dejar más filtros expuestos al aire, que se obturarán con sales, etc.

El régimen de bombeo determina las horas de bombeo diarias de una perforación contemplando un período de recuperación. La recuperación es el fenómeno que se produce una vez que cesa el bombeo y el nivel piezométrico asciende desde el nivel dinámico al nivel estático. La superficie piezométrica que durante el bombeo tenía forma de embudo o cono vuelve a su posición original, y los poros de la roca que fueron vaciados de agua durante la explotación se llenan de agua.

Si no se permite la recuperación durante lapsos prolongados, en los poros que antes contenían agua comienza a precipitar sales, disminuyendo la porosidad y permeabilidad del acuífero. Este fenómeno tiende a disminuir el caudal que el acuífero es capaz de aportar a la perforación.

Un régimen de bombeo adecuado contempla al menos 6 horas de recuperación por día (18 horas de bombeo), aunque el valor exacto del período de recuperación se determina empíricamente al culminar un ensayo de bombeo.

ACUÍFEROS DE FISURA

2011-08-04T15:57:00.001-04:00

Los problemas de los acuíferos de fisura radican en la heterogeneidad que en la enorme mayoría de los casos presentan. Es muy difícil introducir conceptos como el de permeabilidad o transmisividad en mazos de fracturas, y mucho menos la compleja formulación matemática que intenta describir el comportamiento del nivel piezométrico en el momento de la explotación, que presupone condiciones de uniformismo e invarianza de las condiciones de entorno que claramente no se cumplen en el caso de los acuíferos de fisura.

El hecho más notable desde el punto de vista del agua subterránea de las rocas “duras” (ígneas y metamórficas) es que carecen de porosidad. Dicho de otra manera, las rocas “cristalinas” son impermeables, no almacenan ni conducen ningún tipo de fluido por sí mismas.

La única manera de que el agua infiltre y se almacene en el seno de las rocas del basamento cristalino es que éstas hayan adquirido algún tipo de porosidad secundaria por fenómenos que ocurrieron posteriormente a su génesis. Existen dos fenómenos por los que una roca particular sin porosidad primaria, adquiere porosidad secundaria y son: la disolución y la fracturación.

En los primeros centenares de metros de la corteza terrestre las rocas “duras” tienen la propiedad de comportarse como un rígido. Ello quiere decir que se fracturarán ante esfuerzos que actúen sobre la porción del planeta en el que estén emplazadas.

A lo largo de la historia geológica han ocurrido una serie de eventos tectónicos dando lugar a un conjunto de familias de fracturas y que eventualmente permiten la acumulación de agua subterránea en los primeros metros desde la superficie.

La única manera de obtener agua subterránea en un terreno de rocas “duras” es ubicar una perforación que intercepte una fractura. Por lo general las fracturas o fallas son verticales a subverticales, por lo que la ubicación precisa de la perforación es crítica.

Todas las fracturas viabilizan en mayor o menor medida la circulación del agua subterránea; por lo tanto también serán conductos para el desarrollo de la meteorización, responsable de la destrucción de la roca original y neoformación de minerales estables en condiciones superficiales. Los minerales estables en la superficie terrestre son por excelencia las arcillas, que resultan del reacomodamiento de los elementos químicos que forman a los minerales constituyentes de las rocas originales (ígneas y metamórficas).

Si las fracturas afectan rocas compuestas por minerales fácilmente meteorizables, la fractura se verá sellada o taponada con las arcillas neoformadas. Por el contrario, si las fracturas recortan a rocas compuestas por minerales poco alterables éstas permanecerán limpias y abiertas, maximizándose el almacenamiento y la conducción del agua subterránea.

Para obtener agua subterránea en una región con subsuelo compuesto por rocas cristalinas, basta con encontrar una fractura que corte a una roca con composición mineralógica tal que la neoformación de arcillas sea mínima o inexistente.

Es necesario que las fracturas estén conectadas con el ciclo hidrológico para que puedan recargarse con agua. Toda el agua subterránea proviene de la infiltración de la lluvia, y para llegar desde la atmósfera al subsuelo deberá indefectiblemente atravesar el suelo.

Las propiedades químicas del suelo y las actividades que se desarrollen sobre él influirán en la composición química y la calidad del agua que se infiltrará. El manto de alteración de las rocas cristalinas en los primeros metros desde la superficie funciona como un acuitardo que almacena el agua de lluvia y lentamente la conduce o infiltra a las fracturas subyacentes.

Los lugares de la superficie terrestre en que el agua está durante mayor tiempo en contacto con las fracturas que afecten el subsuelo son los cursos de agua superficial: ríos, cañadas y arroyos. Por lo general en áreas de basamento cristalino los cursos superficiales están en mayor o menor grado “controlados” por la red de fracturas del subsuelo. Al estar las rocas duras fracturadas o rotas, a las cañadas, ríos y arroyos se les vuelve más sencillo (desde el punto de vista energético) entallarse sobre las fracturas.

Esto tiene efectos beneficiosos sobre el agua subterránea, ya que en una red de fracturas que condiciona a cursos superficiales, la recarga está maximizada.

Una vez que se logra identificar una red de fracturas que afecten rocas poco meteorizables y con recarga asegurada es posible introducir el término Acuífero Fisurado esquematizado en la fig.

Fig. Esquema de un acuífero fisurado

Cuando las fracturas están abiertas y limpias (afectan a rocas de composición ideal para el almacenamiento de agua subterránea), y las condiciones de recarga están aseguradas mediante interconexión con el sistema hídrico superficial, las probabilidades de obtener caudales satisfactorios en una obra de captación correctamente ubicada, diseñada y construida son elevadas.

Hay una serie de conceptos que deben quedar claros respecto a los acuíferos de fisura:

Ø Es muy difícil establecer superficies piezométricas regionales.

Ø No es rentable perforar a más de 50 o 60 metros de profundidad en este tipo de terrenos.

Ø Es muy difícil predecir el comportamiento del acuífero y de las obras que lo intercepten.

Ø Los resultados de un estudio puntual no son extrapolables.

ACUÍFEROS POROSOS

2011-08-04T15:56:00.001-04:00

Movimientos del agua subterránea son posibles solamente cuando existen vacíos conectados entre sí en el suelo o la roca. Si no existen vacíos de cualquier tipo, o si los vacíos existentes están aislados (como burbujas de gas en un basalto, por ejemplo) no se producen movimientos del agua.

La clasificación de los acuíferos tiene en cuenta su génesis, y se puede realizar en base a sus propiedades físicas o en base a criterios de rentabilidad (económicos).

Criterios de porosidad

En la clasificación de los acuíferos según al proceso de formación de la porosidad, se distingue:

Ø Acuíferos porosos.- Donde la porosidad es primaria y resulta de los huecos que quedan al sedimentar las rocas detríticas. Los poros representan el único tipo de vacíos que poseen las rocas no-consolidadas (suelos y sedimentos sueltos como arena, grava etc.). Como poros se entiende los espacios libres entre las partículas del suelo o de rocas sedimentarías clásticas.

Ø Acuíferos de fisura o grietas.- Donde la porosidad es secundaria y resulta de procesos de fracturación y meteorización de rocas impermeables. Las grietas, fracturas y diaclasas son los tipos de vacíos principales e importantes en todas las rocas consolidadas (rocas sedimentarias como arenisca; rocas magmáticas o metamórficas como granito, andesita, pizarra etc.) No obstante, las rocas sedimentarías (como conglomerados y areniscas, por ejemplo) cuentan a veces con una porosidad muy elevada. Algunas rocas volcánicas también pueden tener un espacio poroso notable.

Ø Acuíferos kársticos.- Donde la porosidad es secundaria y resulta de procesos de disolución de rocas solubles (en especial las calizas). Los vacíos tipos "karst" son una forma especial de los vacíos de grietas en rocas solubles como caliza (incluyendo espacios muy grandes como las cuevas).

En la tabla se presentan las propiedades hidrogeológicas básicas de diferentes rocas, donde rocas sólidas consolidadas (caliza, arenisca, granito, etc.) y rocas no-consolidadas como suelos y depósitos cuaternarios).

Tabla Propiedades hidrogeológicas de la rocas

(Los datos para el caudal máximo de manantiales son datos aproximados que indican el rango del caudal posible. Estos datos no son aplicables a todos los casos particulares en forma generalizada, pero dan una impresión de la cantidad de agua disponible teóricamente en un terreno formado por la roca correspondiente).

Criterios físicos

Los criterios físicos tienen en cuenta fundamentalmente dos parámetros: la transmisividad del subsuelo (que tiene en cuenta la permeabilidad y el espesor saturado del acuífero) y la presión del agua en el seno del acuífero, o el grado de dependencia del agua subterránea con el ciclo superficial.

Clasificación en función de la transmisividad (T)

Definida como el producto de la permeabilidad (k) por el espesor saturado del acuífero (b), lleva a una subdivisión arbitraria en:

Ø Acuíferos.- Formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua a los pozos que la atraviesan, gracias a los espacios porosos que existen en su interior.

Ø Acuitardos.- Unidades geológicas que almacenan agua subterránea pero la dejan pasar o ceden con dificultad (limos arenosos, limos, arenas arcillosas, etc.).

Ø Acuícludos.- Formaciones geológicas que solamente almacenan agua pero que no la transmiten en cantidades significativas o no la dejan pasar (lutitas).

Ø Acuífugos.- Unidades geológicas que ni almacenan ni dejan pasar agua subterránea (rocas ígneas o metamórficas inalteradas ni fracturadas) (ver fig.).

Hay que tomar en cuenta, que un acuífugo no necesariamente es una roca "impermeable".

Por ejemplo: Habitualmente una arcilla es considerada como un acuífugo, aunque no es una roca absolutamente impermeable. También a través de la arcilla puede producirse un flujo de agua subterránea pero un flujo extremadamente lento. En cambio, una formación de sal de roca puede ser considerada como totalmente impermeable.

Si volvemos a pensar en los criterios económicos de clasificación, una unidad geológica podrá ser considerada un acuífero para un usuario y podrá ser clasificada como un acuitardo para otro. Dependerá en los caudales exigidos o simplemente en la conformación geológica de la zona.

En formaciones sedimentarías muchas veces se observa que hay alternaciones de varios estratos "permeables" y "impermeables", o sea, una alternación de diferentes acuíferos y acuífugos. Cada uno de los acuíferos puede ser permanentemente o temporalmente lleno o parcialmente lleno con agua subterránea.

Fig. Esquema de acuífero – acuífugo

Agua confinada es cuando en un acuífero el nivel freático no coincide con el nivel piezométrico.

En el pozo I el nivel freático y el nivel piezométrico coinciden. En el pozo II los niveles no coinciden; el nivel piezométrico se ubica en una altura más elevada que el nivel freático, el agua subterránea esta "confinada" y va a subir dentro del pozo hasta que alcanza el nivel piezométrico como se observa en la fig.

Sistema Artesiano, cuando el nivel piezométrico se ubica más alto que el superficie del terreno, el agua sale de un manantial natural o de una perforación / un pozo artificial hasta el superficie solamente por la presión (sin la necesidad de bombear el agua).

Fig. Esquema de agua confinada

Fig. Esquema de sistema artesiano

Clasificación en función de la presión del agua

En el seno del acuífero los distingue en:

Ø Acuíferos Libres.- Son los que carecen de una capa sellante o confinante. El nivel permeable está directamente en contacto con la atmósfera. La presión del agua en el acuífero se iguala a la atmosférica por debajo del techo del mismo.

Ø Acuíferos Confinados.- Son aquellos que se encuentran en el subsuelo sellados por una capa inferior y superior (el material sellante puede ser una arcilla). El techo del acuífero es un acuícludo (impermeable). La presión del agua en el seno del acuífero se estabiliza con la atmosférica por encima de su techo.

Ø Acuíferos Semiconfinados.- Es el caso más común. El techo del acuífero es un acuitardo (semipermeable), y la presión del agua se estabiliza por encima de su techo.

Fig. Clasificación de los acuíferos en función a la presión del agua

El acuífero A, en la figura, puede ser semiconfinado o libre según posea o no un techo semipermeable El pozo 2 y el pozo 3 interceptan y toman agua de ese acuífero. En el caso del pozo 3 el nivel piezométrico se estabiliza por debajo del techo del acuífero que es la superficie del terreno. En el pozo 2 el nivel piezométrico se estabiliza por encima del techo del acuífero y existe virtualmente dentro del acuitardo.

El pozo 1 toma agua subterránea del acuífero confinado B, con piso y techo impermeable formado por un acuicluído. La presión del agua en este acuífero está indicada por el nivel piezométrico del pozo 1. Véase que si la perforación se hubiese realizado más hacia el SE (en el bajo) hubiera sido surgente, ya que el nivel piezométrico se estabilizaría con la presión atmosférica por encima de la cota del terreno.

Recarga.- El agua subterránea es parte indivisible del ciclo hidrológico, y el proceso que suministra agua subterránea a los acuíferos a partir de la lluvia o cursos superficiales se denomina recarga.

La recarga de los acuíferos libre se realiza por infiltración directa desde su techo, la recarga de los acuíferos semiconfinados se realiza en aquellos lugares donde es libre (carece de techo semipermeable) o a través del acuitardo superior con flujo dominantemente vertical (ver fig.).

Fig. Proceso de recarga de los acuíferos

La porción del acuífero comprendida entre su techo y el nivel piezométrico se denomina zona vadosa. En esta zona los poros están ocupados preferentemente por aire y el movimiento del agua es vertical.

La zona del acuífero comprendida entre el nivel piezométrico y su piso se llama zona saturada; aquí los poros están ocupados por agua y el movimiento (si existe) es dominantemente horizontal según el gradiente hidráulico.

La relación entre los cursos de agua y los acuíferos puede variar según la estación del año o el régimen de lluvias. Se distinguen dos condiciones:

Ø Cursos efluentes, que son soportados o alimentados por los acuíferos.

Ø Cursos influentes, que ceden parte del agua que acarrean a las capas permeables del subsuelo.

El nivel piezométrico del acuífero refleja su relación con el curso superficial tal como puede verse en la fig.

Fig. Curso efluente – influente

Los conceptos volcados hasta el momento se han referido a acuíferos porosos o sedimentarios, esto obedece a que las estructuras sedimentarias son relativamente homogéneas en el momento de modelarlas e intentar representarlas matemáticamente, lo que ha permitido estudiarlas a mucho más detalle que los acuíferos fisurados.

Su disposición horizontal, con base y techo más o menos horizontales y sin discontinuidades importantes permite extrapolar resultados de estudios puntuales a toda su área de existencia.

DESCARGA DEL AGUA SUBTERRÁNEA

2011-08-04T15:49:00.001-04:00

Siempre cuando el nivel freático (la superficie del agua subterránea) llega a la superficie del terreno, se forma un manantial. Estos puntos de la descarga del agua subterránea dependen de la situación geológica del lugar y producen varios tipos de manantiales.

El tipo más simple son manantiales tipo vertedero (ver fig.).

El manantial se forma básicamente por fuerzas gravitacionales. Este tipo de manantial casi siempre descarga agua, también en períodos de sequía. En rocas estratificadas se observan frecuentemente horizontes de descarga donde las manantiales son alineados, marcando el contacto entre rocas permeables y no permeables.

Fig. Esquema de manantiales tipo vertedero

EL AGUA DEL SUBSUELO

2011-08-04T15:48:00.001-04:00

Se puede distinguir principalmente tres tipos de agua subterránea:

Aguas meteóricas/aguas del intercambio

Son aguas que siempre o periódicamente participan en el ciclo hidrológico y que circulan más superficial en niveles altos del subterráneo.

Aguas de reserva

Son aguas que circulan en niveles bajos y que no pertenecen al ciclo periódico. Muchas veces este tipo de agua no participa en el ciclo hidrológico en tiempos históricos y no se alimenta tampoco por precipitaciones o por otros procesos. Una vez explotado este agua, el agua de reserva desaparece sin ser renovado.

Aguas profundas/aguas de formación

Este agua tampoco pertenece ni participa en el ciclo hidrológico El agua de formación representa agua atrapada durante los procesos de sedimentación. Muchas veces estas aguas son saladas.

Se puede definir los diferentes tipos del agua del subsuelo en tal forma:

Ø El agua del subsuelo.- Incluye todo el agua en el subterráneo en forma líquida o gaseosa, es decir, el vapor de agua en el suelo, el agua capilar, la humedad del suelo, el agua adhesivo y el agua freática.

Ø El agua vadosa se entiende como el agua capilar y la humedad de suelo.

Ø El agua subterránea.- (sinónimo: agua freática) Es el agua que llena los vacíos del suelo y de la roca completamente y que muestra movimientos que dependen solo o casi solo de las fuerzas de gravitación y fricción. Los vacíos pueden ser poros, grietas, fisuras o cuevas de distinto tamaño.

La "zona de aireación" ("agua vadosa")

Corresponde a una zona no saturada, tal parte del suelo en que una parte de los espacios son ocupados por aire.

La "zona saturada"

Es tal parte del suelo, en que todos los poros y grietas están llenos de agua. El límite entre las dos zonas es marcado por el "nivel freático" como se muestra a continuación en la fig.

Fig. Agua en el subsuelo

Sismisidad en Bolivia

2011-08-04T13:17:00.001-04:00

La sismicidad en Bolivia esta relacionada al proceso de subducción que la placa de Nazca experimenta en su avance hacia el continente sudamericano.

Según Vega los focos sísmicos por debajo del altiplano se encuentran entre los 70 – 300 km de profundidad (sismos de profundidad intermedia), focos sísmicos muy profundos se originan en el extremo de la placa que se hunde a mas de 300 km de profundidad, por debajo del sur del departamento de Santa Cruz y norte de la Argentina. Tanto los focos sísmicos solo son sentidos en la superficie, cuando las magnitudes de estos alcanzan valores extremos.

Un caso inusual se presento en ocasión del gran terremoto profundo a unos 300 km al norte de La Paz, a las 20:00 horas de del 8 de junio de1994, cuando debido a la gran magnitud del sismo este fue sentido en casi todo el territorio nacional. Se trato de un sismo con foco a la profundidad de 636 km, que alcanzo la intensidad V, en la zona epicentral y se sintió incluso en Canadá.

En Bolivia la actividad sísmica de foco superficial, hasta 70 km de profundidad, se concentra en la región central del país, entre los departamentos de Cochabamba, Chuquisaca y Santa Cruz; otros focos de actividad sísmica superficial se ubican en el norte del departamento de La Paz, al sur del departamento de Tarija en las proximidades de Yacuiba y en regiones al oeste del departamento de Oruro y en la frontera con Chile.

Siempre los focos de actividad sísmica superficial son los que causan más daños. El sismo de Sipe Sipe, al oeste de Cochabamba en julio de 1909, causo 15 muertos. El sismo de marzo de 1948 en la ciudad de Sucre causo 3 muertos y varios heridos.

La región central del país la que ha experimentado más temblores de tierra, todos de focos superficiales, así las ciudades de Cochabamba, Sucre y Santa Cruz fueron sacudidas por movimientos sísmicos desde siglos pasados.

Los últimos sismos del año 1986 se llegaron a percibir a nivel instrumental en la ciudad pero fueron de regular intensidad en la región de Chapare a mas de 300 km al oeste de La Paz. La fig. muestra un mapa de sismicidad de Bolivia.

Fig. Mapa de intensidades sísmicas de Bolivia (izquierda – Escala de Ritcher) (derecha – escala de Mercalli modificada).

Sismos históricos registrados en Bolivia

Se considera que la actividad sísmica en Bolivia es moderada, sin embargo grandes terremotos han ocurrido en los siglos pasados de los cuales se tiene escasa información. En la región central la actividad sísmica de foco superficial se manifiesta por gran cantidad de terremotos de magnitudes menores a 3.0; estos ocurren ya sea en forma aislada, o como premonitores o réplicas de terremotos de mayor magnitud.

En la fig. podemos observar en el mapa de Bolivia la ubicación de los sismos históricos de Bolivia.

La historia sísmica de Bolivia empieza en el año 1581, cuando un terremoto se siente en la Villa Imperial de Potosí; entre los años 1662 y 1851 cinco terremotos fueron sentidos en la Villa Imperial y en poblaciones cercanas (Vega, 1996).

En noviembre de 1650 un terremoto destruye la bóveda de la catedral de los españoles en Chuquisaca; en 1845 otro terremoto en Santa Cruz causa daños en construcciones de adobe; en 1871 otro terremoto causa daños cerca del pueblo de San Antonio (hoy Villa Tunari); en 1887 y 1899 dos fuertes terremotos destruyen viviendas de adobe en Yacuiba (al este de Tarija), causando algunos heridos (Descotes y Cabré, 1973).

En los últimos cien años otros terremotos causan daños en la región central de Bolivia: el 23 de julio de 1909 en Sipe Sipe un terremoto habría provocado 15 muertos y destrucción de viviendas de adobe, varias cercas de tapial de los sembradíos se tumban así como cae el techo y campanario de la pequeña iglesia (Vega, 1996).

El 25 de octubre de 1925 ocurre un terremoto que causa daños en Aiquile; el 1º de septiembre de 1958 otro terremoto destruye casas de adobe en Aiquile (algunas quedan inestables), se reportan algunos heridos, las familias alarmadas se refugian en Mizque (Descotes y Cabré, 1973); el 22 de febrero de 1976 ocurre otro terremoto en Aiquile que alarma a los pobladores.

El 25 de diciembre de 1942 y el 18 de febrero de 1943 la ciudad de Cochabamba siente dos terremotos, el segundo causa destrucción de algunas viviendas de adobe y pánico entre los pobladores; el 19 de octubre de 1959 otro terremoto causa alarma en la ciudad de Cochabamba; el último terremoto importante sentido en la ciudad de Cochabamba ocurre el 12 de mayo de 1972, algunas viviendas de adobe se rajan y la población alarmada sale a las calles (Rodríguez y Vega, 1976).

En la provincia Carrasco de Cochabamba, en Ivirgarsama, el 23 de julio de 1981 un terremoto provoca el desplazamiento horizontal de la losa central del puente; en la misma zona entre el 9 de mayo y 19 de junio de 1986 tres terremotos causan alarma entre los pobladores, en Chipiriri los campesinos no pueden permanecer de pie, en Villa Tunari las cabañas de los ingenieros agrónomos se mecen bruscamente.

El 27 de marzo de 1948 un fuerte terremoto semi destruye la capital de la república, la ciudad de Sucre reporta tres muertos y algunos heridos; varias construcciones coloniales de adobe son destruidas, el gobierno declara zona de desastre y levanta un empréstito para afrontar las pérdidas materiales (Vega, 1996). El 26 de agosto de 1957 el sur de Santa Cruz es afectado por un terremoto; en la población de Postrervalle viviendas de adobe son destruidas, no se reportan ni muertos ni heridos.

Entre las poblaciones de Totora, Aiquile y Mizque (al sureste de Cochabamba) el 22 de mayo de 1998 ocurre el terremoto más destructor de la región central de Bolivia: el terremoto de magnitud 6.5 causa cerca de 80 muertos entre las poblaciones de Totora, Aiquile y Mizque; más de un centenar de heridos son reportados en la zona epicentral; gran parte de la zona antigua de la población de Aiquile es destruida, en gran mayoría casa de adobe.

En Totora se observan hundimientos de techos de teja y barro, voladura de parapetos de las casas de tipo colonial, algunas de ellas quedan inestables y debe ser reparadas; sólo una casa es destruida.

En Mizque se desploman algunos techos pero la torre de la iglesia resulta más afectada; la antigua construcción de la torre con adobes, piedras y barro, reparada más de una vez con rellenos de ladrillo y estuco, se derrumba días después de ocurrido el terremoto. En varios sectores de las serranías de la zona epicentral aparecen nuevos manantiales de agua, otros se secan, otros aparecen con agua turbia y contenido orgánico producto del derrumbe de bofedales (Vega y Minaya, 1998).

También en otras regiones del país los terremotos causan destrucción: el 24 de febrero de 1947 un fuerte terremoto de magnitud 6.4 causa destrucción en Consata (Provincia Larecaja de La Paz), hundimientos y deslizamientos de tierra se producen en la zona epicentral, muerte de ganado y destrucción de cultivos afectan a los campesinos; el terremoto es sentido en varias poblaciones del Altiplano de La Paz, en la ciudad de La Paz los habitantes salen a las calles, algunas viviendas de adobe se agrietan, en los cerros aledaños se observan pequeños deslizamientos de tierra; el 23 de agosto de 1956 ocurre otro terremoto en Consata pero con menor intensidad, el terremoto es sentido también en la ciudad de La Paz (Vega, 1990).

El 6 de noviembre de 1995 ocurre un terremoto de magnitud 5.3 que destruye el poblado de Cumujo (Provincia Atahuallpa de Oruro), casi todas la viviendas de adobe son destruidas y se reporta un herido (Vega, 1997); en la misma zona el 4 de abril del 2001 un terremoto de magnitud 4.6 causa rajaduras de viviendas de adobe en la población de Coipasa.

El 9 de junio de 1994 ocurre en Bolivia el terremoto de foco profundo y de mayor magnitud en la historia sísmica; la zona epicentral se ubica entre las provincias Iturralde de La Paz y Ballivián del Beni (al oeste del curiche del Rosario); el terremoto es sentido en casi todo el país y en el resto del continente; en Cobija (Departamento de Pando) el terremoto provoca rajaduras en paredes y movimiento de las cabañas; en San Joaquín, Santa Ana de Yacuma y en Trinidad (Departamento del Beni) el terremoto alarma a los pobladores y hace que salgan a las calles; en la ciudad de La Paz los edificios altos oscilan suavemente, sus moradores salen a las plazas y calles (Vega, 1994).

El terremoto sentido en varias capitales de Sudamérica y en algunas de Norteamérica, causó muertos en la sierra del Perú y heridos en Río Branco (Brasil).

Fig. Sismos históricos registrados en Bolivia

Distribución de zonas Sísmicas

2011-08-04T13:13:00.001-04:00

Muchos de los centros activos de los terremotos actuales se localizan a lo largo de dos fajas o cinturones (ver fig.), situadas en la superficie terrestre:

Ø El cinturón Circum-Pacífico .- Esta faja se extiende a lo largo de Chile, Perú, América Central, una pequeña parte de la zona Caribe-Antillas, México, California, Sund Pudget, Vancouver y Reina Carlota, Islas Aleutianas, Kamchatka, Japón, Filipinas, Indonesia, Nueva Zelanda y otras.

Ø La zona Atlántico-Alpino-Mediterránea.- Esta zona incluye África del Norte, España, Italia, Grecia Turquía, Irán, Norte de la India y Birmania.

Estas fajas son paralelas principalmente a cadenas montañosas más jóvenes donde una intensa falla esta asociada con rocas arrugadas; a lo largo de las fajas sísmicas están situados numerosos volcanes. Se ha estimado que un 75 % de toda la actividad sísmica ocurre en la faja circuí-pacifica y un 22 % es del área Alpina.

También ocurren numerosos choques mas pequeños en las zonas de las fallas marinas asociadas con los lomos oceánicos, como sucede con el lomo Meso-Atlantico y otros, en las zonas falladas de los continentes. El hecho es que estas zonas coincidan con las de mayor actividad volcánica sugiere que ambos fenómenos pueden tener una causa común.

Fig. Cinturones sísmicos en el mundo

Terremotos del mundo

Existen cantidad de terremotos durante un año en el mundo:

Los registros históricos de terremotos anteriores a mediados del siglo XVIII son casi inexistentes o poco fidedignos. Entre los sismos antiguos para los que existen registros fiables está el que se produjo en Grecia en el 425 a.C., que convirtió a Eubea en una isla; el que destruyó la ciudad de Éfeso en Asia Menor en el 17 d.C.; el que arrasó Pompeya en el 63 d.C., y los que destruyeron parte de Roma en el 476 y Constantinopla (ahora Estambul) en el 557 y en el 936. En la edad media se produjeron fuertes terremotos en Inglaterra en 1318, en Nápoles en 1456 y en Lisboa en 1531.

Terremoto en la ciudad de México El terremoto que asoló la ciudad de México en 1985 provocó la muerte de miles de personas, además de causar cuantiosos daños materiales. La geografía no hizo sino aumentar el grado de destrucción, ya que la capital mexicana se asienta sobre un terreno colmatado por sedimentos esponjosos que cubren un antiguo lago. Cuando se produjo el movimiento sísmico, el limo comprimido en el lecho del lago vibró como un resorte gigante bajo la ciudad azteca, sobredimensionando el temblor.

El sismo de 1556 que mató a 800.000 personas en Shaanxi (Shensi), provincia de China, fue uno de los mayores desastres naturales de la historia. En 1693 un terremoto en Sicilia se llevó unas 60.000 vidas; al principio del siglo XVIII, la ciudad japonesa de Edo (en el emplazamiento del Tokio moderno) fue destruida y murieron unas 200.000 personas. En 1755 Lisboa fue devastada por un terremoto y alrededor de 60.000 personas murieron —este desastre aparece en Cándido, novela del escritor francés Voltaire—. La sacudida fue tan fuerte que se sintió hasta en las regiones interiores de Inglaterra. Quito, la capital de Ecuador, sufrió un terremoto en 1797 en el que murieron más de 40.000 personas. Uno de los terremotos más famosos fue el del área de San Francisco de 1906 que causó extensos daños y se cobró aproximadamente 700 vidas.

En Latinoamérica, el mes de agosto de ese mismo año en Valparaíso, Chile, un sismo acabó con la vida de unas 20.000 personas; en enero de 1939 en la ciudad de Chillán, también en Chile, murieron 28.000 personas. En 1970, en el norte de Perú murieron unas 66.000 personas. El sismo de Managua, Nicaragua, el 23 de diciembre de 1972 destruyó por completo la ciudad y murieron más de 5.000 personas. El 19 de septiembre de 1985, un terremoto en la ciudad de México provocó la muerte de miles de personas.

En 1988 un fuerte terremoto sacudió el norte de Armenia ocasionando la muerte de unas 25.000 personas. El sismo de magnitud 7,2 en la escala de Richter ocurrido el 17 de enero de 1995 en el área de Hanshin-Awaji en Japón, tuvo un efecto destructivo sobre la ciudad de Kōbe donde unos 100.000 edificios fueron destruidos y perecieron más de 6.000 personas.

El noreste de Turquía fue sacudido en 1999 por un terremoto, de magnitud 7,4 en la escala de Richter, que provocó la muerte de decenas de miles de personas. El 26 de enero de 2001 un terremoto (de 7,9 grados en la escala de Richter) asoló el estado de Gujarāt en la India.

A finales de 2003, el sureste de Irán sufrió un fuerte terremoto, de magnitud 6,6 en la escala de Richter, que provocó la muerte de al menos 30.000 personas y destruyó gran parte de la histórica ciudad de Bam.

En la tabla podemos apreciar la cantidad de terremotos por año dependiendo de su caracteristica de destrucción.

Tabla. Cantidad de terremotos por año, dependiendo de su característica de destrucción

Característicos	Magnitud (RICHTER)	Cantidad por año
Destrucción casi total	>8,0	0,1-0,2
Grandes destrucciones	>7,4	4
Destrucciones serias	7,0-7,3	15
Destrucciones de algunos edificios	6,2-6,9	100
Destrucciones leves en los edificios	5,5-6,1	500
Sentido generalmente por todos	4,9-5,4	1400
Sentido por varias personas	4,3-4,8	4800
Sentido por algunas personas	3,5-4,2	30.000
Registrable solamente por instrumentos	2,0-3,4	800.000

Podemos hacer un resumen histórico de los terremotos más grandes en el mundo, hasta ahora registrados, en la tabla.

Tabla Principales terremotos en el mundo, clasificados según la magnitud y el numero de victimas.

Año	Magnitud	Lugar	Víctimas
1960	9.5	Sur de Chile	5.700
1964	9.4	Alaska	131
1933	8.9	Sanriku, Japón	2.990
1906	8.9	Colombia	1.000
1950	8.7	India/Assam/Tibet	1.530
1897	8.7	Assam, India	1.500
1906	8.6	Santiago/Valparaiso, Chile	20.000
1905	8.6	Kangra, India	19.000
1950	8.6	Assam, India	1.526
1899	8.6	Yakutat Bay, Alaska	- - - - - - - - -
1920	8.5	Kansu, China	180.000
1934	8.4	India/Nepal	10.700
1946	8.4	Tonankai, Japón	1.330
1927	8.3	Xining, China	200.000
1939	8.3	Chillan, Chile	28.000
1976	8.2	Tangshan, China	240.000
1923	8.2	Kwanto,Yokohama, Japón	143.000
1907	8.1	Asia cnetral	12.000
1939	8.0	Ezrican, Turquía	23.000

El Sismógrafo

2011-08-04T13:09:00.001-04:00

Un sismógrafo registra los movimientos del suelo en las dos direcciones horizontales y en la vertical (ver fig.). Un sismógrafo ideal sería un instrumento sujetado en una base fija, la cual se ubica afuera de la tierra, de tal modo las vibraciones generadas por un movimiento del suelo se podrían medir a través de la variación de la distancia entre el instrumento sujetado en la base fija y el suelo.

En un sismógrafo se une una masa (elemento inerte) ligeramente con el suelo, de tal manera que el suelo puede vibrar sin causar grandes movimientos de la masa. La masa puede ser acoplada con el suelo por medio de un péndulo o por medio de un resorte por ejemplo.

Durante el movimiento del suelo la masa tiende a mantener su posición debido a su inercia. El desplazamiento relativo del suelo con respecto a la masa inerte se utiliza para determinar el movimiento del suelo (tiempo de inicio del movimiento, amplitud, ubicación del epicentro). Los sismógrafos modernos pueden detectar desplazamientos del suelo de 10^-10m, lo que son desplazamientos en dimensiones atómicas.

Fig. Un sismógrafo produjo este registro de un terremoto Californiano que medía 5,5 en la escala de Richter. El dedo señala un barrido fuerte en el sismograma creado por la punta del sismógrafo, diseñado para responder a vibraciones verticales u horizontales —pero no ambas al mismo tiempo.

Ejemplo: Sismo en Pica (Chile): * Fecha: 14/06/2005 * Hora local: 12:30 (ver fig.)

Fig. La marca muestra el hipocentro del sismo, Once víctimas fatales. Heridos en Pica. Derrumbe de casas y cortes del suministro eléctrico y de las comunicaciones.

Fig. Sismogramas obtenidos en la estación de La Paz (Bolivia)

TERREMOTOS

2011-08-04T13:01:00.001-04:00

Las fuerzas tectónicas en la corteza terrestre producen algunas veces una ruptura repentina de las rocas. Durante este fenómeno salen diferentes ondas sísmicas que pueden dañar edificios y otras construcciones.

Causas de Terremotos

Entre las principales causas de un terremoto se distinguen tres principales causas:

Ø A causa de fuerzas tectónicas.- En algunos sectores del mundo la corteza terrestre sufre fuerzas tectónicas que deforman las rocas (ver fig.). Algunas veces las fuerzas se liberan en una rotura. Estos movimientos tectónicos provocan ondas sísmicas que a la superficie terrestre se siente como temblor.

Ø Por explosión de un volcán.- La explosión de un volcán puede generar ondas sísmicas. Se trata de dos consecuencias de una misma causa, la actividad interna del Globo, lo cual explica la semejanza de su distribución geográfica. Pero en general los seísmos no están directamente ligados a volcanes, aunque con la excepción de los seísmos llamados precisamente volcánicos. Estos últimos son provocados por fuertes variaciones de presión que sufren los volcanes antes de las erupciones. Se trata de pequeñas sacudidas limitadas por el tamaño del edificio volcánico. Además, el flujo de magma por las fisuras genera unas vibraciones muy especiales llamadas Tremor.

Fig. Principales causas del origen de un terremoto

Ø Terremotos por hundimiento.- Derrumbes subterráneos generan temblores que se siente fuertemente en los sectores cercanos. Eso ocurre muchas veces donde hay kart o depósitos de sal en la profundidad (ver fig.).

No todas las regiones del mundo están afectadas por la misma cantidad de terremotos. En general las regiones cerca de un margen continental activo sufren grandes cantidades e intensidades de temblores o terremotos (como Chile, Perú, Japón, Italia, Serbia, Croacia, el oeste de los Estados Unidos y China).

El foco o hipocentro del terremoto es el lugar de liberación de la energía.

El epicentro es la proyección a la superficie.

La distancia del foco de un sismo se refleja en la llegada de las rápidas ondas primarias (ondas p) y de las más lentas ondas secundarias (ondas s). La diferencia del tiempo entre ambos (∆t) es grande sí el foco esta lejos. Sí el foco es muy cerca la diferencia temporal entre la llegada de ondas s y p es muy corta (ver fig.).

Fig. vista del foco y del epicentro de un terremoto

El epicentro de un terremoto se determina de modo siguiente: En los observatorios se detecta el tiempo de llegada de las ondas p y s, que se propagan con diferentes velocidades, la onda p con la velocidad mayor, la onda s con la velocidad menor.

De la diferencia en la llegada de las ondas p y s se puede calcular el tiempo inicial del terremoto (con las velocidades de las ondas conocidas). Para los observatorios más cercanos al epicentro (por lo menos tres) se construye un círculo con radio r = velocidad de la onda p (o s) tiempo de inicio. Tres de estos círculos se interceptan en un solo punto, que es el epicentro del terremoto.

En la tabla, podemos apreciar los sismos que se detectan en los observatorios según la profundidad y según la distancia del epicentro

Tabla. Sismos según la profundidad, -Terremotos debajo de 720 Km. jamás fueron Detectados

Escalas Sísmicas (Intensidad y magnitud de un terremoto)

Intensidad (Escalas relativas)

La intensidad sísmica está íntimamente relacionada con los efectos producidos por un terremoto en las reacciones de las personas, el grado de destrozos producidos en las construcciones y las perturbaciones provocadas en el terreno (grietas, deslizamientos, desprendimientos, etc.).

Describiendo de manera subjetiva el potencial destructivo del mismo. Se han propuesto varias escalas para medir la intensidad como la escala de Mercalli o la escala de Rossi-Forel (ver tabla), que se basan en las destrucciones causadas.

La escala de Mercalli fue diseñada en 1902 y modificada en 1956 por Charles Richter. Se constituye de los niveles I a XII intensidades.

Tabla . Escala de Rossi-Forel

Magnitud (Escalas absolutas)

Es una medida que tiene relación con la cantidad de energía liberada en forma de ondas. Se puede considerar como un tamaño relativo de un temblor y se determina tomando el logaritmo (base 10) de la amplitud máxima de movimiento de algún tipo de onda (P, Superficial) a la cual se le aplica una corrección por distancia epicentral y profundidad focal.

En oposición a la intensidad, un sismo posee solamente una medida de magnitud y varias observaciones de intensidad.

Los tipos de magnitudes que se utilizan en forma más común son Richter.

Ø Escala de Richter.- Mide la energía durante un terremoto en una forma logarítmica. Esta escala no tiene un límite hacia arriba.

La magnitud de un temblor es una medida instrumental de la energía deliberada por un terremoto, que se expresa en una escala absoluta logarítmica introducida en (1935) por Charles Francis Richter (1900-1985), sismólogo (científico que estudia los terremotos) estadounidense, que estableció, junto con el germano-estadounidense Beno Gutenberg, también sismólogo, una escala para medir los terremotos. Originariamente basándose en los registros de temblores cercanos por medio de un sismógrafo sensible para períodos cortos, el sismógrafo de Wood-Anderson.

La variación grande de la energía en los temblores hace necesario la aplicación de una escala logarítmica.

Normalmente la magnitud se estima midiendo las amplitudes, que se producen en la superficie terrestre y que se registran en los observatorios solo situados alrededor del epicentro o de todo el mundo. La forma general de la ecuación empírica para la magnitud M es:

A = Amplitud máxima producida en la superficie en micrómetros, se la deduce de los registros del sismógrafo.

T = Periodo de la onda en segundos.

F = Función empírica de la distancia D expresada en º y de la profundidad P del foco expresada en Km.

Por medio de la escala de Richter se cuantifica la energía sísmica liberada por el terremoto, esta es absoluta y logarítmica, basándose en las amplitudes de ondas registradas en la superficie y parte de menos de 0 y siendo abierta hacia arriba.

-3	-2	-1	- 0,5	0	1	2	3	4	5	6	7	8	8,5
10^-3	10^-2	10^-1	10^-0,5	10⁰	10¹	10²	10³	10⁴	10⁵	10⁶	10⁷	10⁸	10^8,5

10^-3Los sismógrafos modernos son sensibles para niveles de -3,0.

10^-0,5M = 10^-0,5 unidades de energía por ejemplo es la magnitud de energía generada por la caída de una roca de 100kg de masa desde una altura de 10m sobre la superficie terrestre.

10²Los terremotos los menores sentidos por los seres humanos son del nivel 2 de la escala de Richter

10^8,5En 1960 en Chile

En la figura podemos realizar una similitud entre la escala de Richter y la escala de Mercalli.

Fig. Las escalas de Mercalli y Richter se utilizan para evaluar y comparar la intensidad de los terremotos. La escala de Richter mide la energía de un temblor en su centro, o foco, y la intensidad crece de forma exponencial de un número al siguiente. La escala de Mercalli es más subjetiva, puesto que la intensidad aparente de un terremoto depende de la distancia entre el centro y el observador. Varía desde I hasta XII, y describe y evalúa los terremotos más en función de las reacciones humanas y en observaciones que la escala de Richter, basada más en las matemáticas.

SISMOLOGÍA

2011-08-04T12:52:00.001-04:00

La sismología es una rama de las ciencias de la tierra que se ocupa de estudiar los fenómenos sísmicos, la naturaleza de estos, su mecanismo, las leyes físicas que gobiernan la propagación de las ondas elásticas generadas, sus efectos, su magnitud e intensidad, su distribución geográfica, y su profundidad.

La mayor parte de nuestros conocimientos relativos a la estructura del interior de la tierra a profundidades mayores a las alcanzadas con perforaciones, se derivan del estudio de las ondas sísmicas generadas por terremotos y explosiones, y los estudios sísmicos continuarán proporcionando mucha información.

Métodos sísmicos de exploración

Se basan en la generación de ondas sísmicas, por ejemplo: por medio de una explosión o por medio de un rompedor de caída. Las ondas sísmicas son ondas mecánicas y elásticas, pues las ondas sísmicas causan deformaciones no permanentes en el medio, en que se propagan.

La deformación se constituye de una alternancia de compresión y de dilatación de tal manera que las partículas del medio se acercan y se alejan respondiendo a las fuerzas asociadas con las ondas, como por ejemplo en un elástico extendido. Su propagación se describe por la ecuación de ondas.

Tipos de ondas sísmicas

Los terremotos se producen por la liberación brusca de energía de deformación acumulada en las placas tectónicas por la iteración entre ellas.

Los sismos producen ondas de varios tipos que se propagan a partir del foco en todas las direcciones.

Un registro de ondas sísmicas refleja el efecto combinado del mecanismo de rotura en el foco, de la trayectoria de propagación, de las características del instrumento registrador y de las condiciones de ruido ambiental en el lugar de registro.

Existen ondas de compresión, ondas transversales y ondas superficiales como Love o Rayleigh.

Ø Ondas ´”P” ( ondas longitudinales u ondas de compresión ).- Las partículas de una onda P, longitudinal o de compresión oscilan en la dirección de propagación de la onda, son las mas rápidas ya que alcanzan velocidades de 4 hasta 7 ( km/s ) , por eso se llaman ondas primarias (ondas P), son parecidas a las ondas sonoras ordinarias, son más rápidas que las ondas s, es decir después un temblor en un observatorio primeramente llegan las ondas p, y seguidamente las ondas s (ver fig.).

Fig. Ondas longitudinales “P”

Ø Ondas “s” u ondas transversales u ondas de cizalla.- Las partículas de una onda s, transversal o de cizalla oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación ya que alcanzan velocidades de 2 hasta 5 (km/s) (ver fig.).

Se distingue las ondas sh, cuyas partículas oscilan en el plano horizontal y perpendicular a la dirección de propagación, y las ondas sv, cuyas partículas oscilan en el plano vertical y perpendicular a la dirección de propagación. En las ondas s polarizadas sus partículas oscilan en un único plano perpendicular a su dirección de propagación.

Las diferencias en las velocidades se usan en la medición de temblores y terremotos, así mismo la diferencia entre la llegada de la onda "p" y de la onda "s" (∆t) corresponde a la distancia del foco. (∆t es grande, sí el foco es muy lejano, porque la onda P se propaga más rápido).

Fig. Ondas transversales “s”

Ø Ondas de Rayleigh.- Las ondas de Rayleigh causan un movimiento rodante parecido a las ondas del mar y sus partículas se mueven en forma elipsoidal en el plano vertical, que pasa por la dirección de propagación (ver fig.).

En la superficie el movimiento de las partículas es retrógrado con respecto al avance de las ondas. La velocidad de las ondas Rayleigh es menor que la velocidad de las ondas s (transversales) y es aproximadamente Raleigh = 0,9 x Vs, según DOBRIN (1988).

Fig. ondas superficiales “R (Rayleigh)”

Ø Ondas de Love.- Las ondas de Love requieren la existencia de una capa superficial de menor velocidad en comparación a las formaciones subyacentes, es decir un gradiente de velocidad positivo (velocidad se incrementa) con la profundidad (ver fig.).

Las ondas de Love son ondas de cizalla, que oscilan solo en el plano horizontal, es decir las ondas de Love son ondas de cizalla horizontalmente polarizadas.

Fig. ondas superficiales “L (Love)”

En la fig. podemos ilustrar el camino y el comportamiento que las ondas sísmicas siguen a través de la tierra.

Fig. a) Camino que siguen las ondas sísmicas a través de la tierra. b) Tipos de ondas sísmicas

Comportamiento de las ondas sísmicas en las rocas

Los parámetros característicos de las rocas, que se determina con los métodos sísmicos son: la velocidad de las ondas p y s, el coeficiente de reflexión y la densidad; que a su ves dependen de las propiedades de las rocas (ver tabla), siendo los mas importantes la: petrografía (contenido en minerales), estado de compacidad, porosidad (porcentaje de espacios vacíos), relleno del espació vacío o es decir de los poros, textura y estructura de la roca, temperatura, presión.

Una variación en una de estas propiedades de la roca puede ser relacionada por ejemplo con un límite entre dos estratos litológicos, con una falla o una zona de fallas, con un cambio en el relleno del espacio poroso de la roca.

Tabla. Velocidad de onda en los materiales

*Medio*	*Velocidad de la onda primaria (vp) m/ seg.*	*Velocidad de la onda secundaria (vs) m/seg.*
Granito	5200	3000
Basalto	6400	3200
Calizas	2400	1350
Areniscas	3500	2150

Durante el cambio de un medio al otro las ondas sísmicas tienen que cambiar su velocidad, significa también que van a separarse en una parte reflejada y en una otra parte refractada, como se observa en la fig. es un ejemplo del comportamiento de las ondas sísmicas en una formación y en la tabla podemos observar las formaciones geológicas que podemos hallar haciendo una prospección sísmica.

Con la sismología se puede detectar: Límites de capas, Fallas, Rellenos de poros (petróleo)

Ejemplo.- Comportamiento de las ondas sísmicas en una interface horizontal entre dos distintos medios litológicos: A partir de una fuente de ondas sísmicas situadas en la superficie como un tiro o un peso cayéndose en el suelo se generan distintas ondas de las siguientes características:

Fig. La onda directa se propaga a partir de la fuente de ondas sísmicas en el medio superior con la velocidad uniforme v1.La onda reflejada se engendra por la reflexión de la onda directa incidente en la interface entre medio 1 y medio2 y se propaga con la velocidad v1.Una porción de la onda incidente en la interface entre medio 1 y medio 2 pasa por la interface y se refracta. La onda refractada se propaga en el segundo medio con la velocidad v2. – fuente (elaboración propia)

Tabla Formaciones geológicas dependiendo de la velocidad de onda, en una prospección sísmica

A través de los datos entregados por las reflexiones sísmicas se puede construir el horizonte de reflexión que corresponde a un cambio de materiales. Por ejemplo diferentes estratos o fallas tectónicas.