domingo, 6 de septiembre de 2009

LA IMPORTANCIA DE LA CURVA DE 90 POR CIENTO PARA LA DISOLUCIÓN DE LAS ROCAS CARBONATADAS.


Marius van Heiningen

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INTRODUCCIÓN.
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Con el descubrimiento de los regímenes de disolución lenta y rápida no se invalidó el mecanismo de la corrosión de mezclas, simplemente se amplió el abanico de mecanismos de espeleogénesis. Es más, la combinación de ambos resulta en un refinamiento importante de la corrosión de mezclas.
Si se dibuja en la misma figura la curva de Bögli y la curva de 90 por ciento de saturación, se puede diferenciar entre un régimen de disolución lenta y un régimen de disolución rápida. El régimen de disolución lenta se encuentra entre las curvas de Bögli y la de 90 por ciento y el régimen de disolución rápida se encuentra por debajo de la curva de 90 por ciento. La efectividad de la mezcla resultante depende en gran medida de estos regímenes de disolución.
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LA CURVA DE 90 POR CIENTO DE SATURACIÓN.
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La corrosión de mezclas es un mecanismo importante, porque en prácticamente todas las confluencias de dos flujos juega un papel. Sin embargo, la efectividad de la mezcla resultante depende en gran medida de su porcentaje de saturación. La principal razón es la existencia de un régimen de disolución lenta y un régimen de disolución rápida (ver espeleogénesis de proto conductos). Si la mezcla resultante tiene una saturación de más de unos 90 por ciento, la aceleración de la disolución no es muy grande. Al otro lado, si la mezcla resultante tiene una saturación de menos de unos 90 por ciento, la aceleración de la disolución es significativa. Para saber si la mezcla resultante tiene una saturación mayor o menor de 90 por ciento, conviene determinar la curva de 90 por ciento de saturación
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DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE 90 POR CIENTO.
Para poder dibujar la curva de 90 por ciento de saturación, tenemos que averiguar donde se encuentran los puntos de 90 por ciento que corresponden con algunos puntos situados sobre la curva de Bögli (saturación de 100 por ciento).
En el artículo de “Corrosión de mezclas” se explica que dentro del gráfico el desplazamiento de un punto (que representa una cierta saturación) hacia la curva de Bögli (cuando aumenta su porcentaje de saturación) siempre es en la misma dirección: la dirección del trayecto de disolución. Entonces, si por ejemplo miramos el punto S6a, sabemos que el punto correspondiente con una saturación de 90 por ciento se encuentra sobre una línea que pasa por S6a y que es paralela al trayecto de disolución (una línea marrón en la figura 1). Ahora calculamos el 90 por ciento de saturación de punto S6a.
En la figura 1 se ve que el punto S6a representa una solución de 300 mg/l de carbonato cálcico (una línea negra). El 90 por ciento de 300 es 270 y en la figura es indicado con una línea azul. La intersección de la línea naranja y la línea azul es el punto de 90 por ciento que buscábamos.
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La figura 1 muestra la determinación de la “Curva de 90 por ciento” (en roja). Por detalles ver el texto.
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Hacemos lo mismo con los puntos S5a, S4a, S3a, S2a y S1a y dibujando una curva (en roja) que pasa por los puntos S1b, S2b, S3b, etc., se obtiene la curva de 90 por ciento de saturación. La zona entre la curva de Bögli (en negro) y la curva de 90 por ciento de saturación (en rojo) es la zona del régimen de disolución lenta. La zona que se encuentra por debajo de la curva de 90 por ciento de saturación es la zona del régimen de disolución rápida (figura 2).
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La figura 2 muestra la curva de Bögli, la curva de 90 por ciento de saturación y los regímenes de disolución lenta y rápida. También muestra 2 ejemplos de posibles mezclas resultantes. Por detalles ver el texto.
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DOS EJEMPLOS.
La figura 2 muestra 2 ejemplos de las posibles mezclas de dos soluciones. En el primer ejemplo todas las posibles mezclas de los puntos Sa y Sb se encuentran dentro de la zona del régimen de disolución lenta (línea verde). Sea que sea la mezcla resultante, no habrá un aumento considerable en la velocidad de disolución.
El segundo ejemplo muestra todas las posibles mezclas de los puntos S1 y S2 (línea azul). Los trayectos S1-M1 y S2-M2 se encuentran en la zona de disolución lenta y por lo tanto es parecido al primer ejemplo. Sin embargo, el trayecto M1-M2 se encuentra por debajo de la curva de 90 por ciento, y por lo tanto estas mezclas experimentan un aumento considerable en la velocidad de disolución (de caliza) respecto a las soluciones originales (S1 y S2). La localización exacta de una mezcla depende del ratio de los caudales de las soluciones originales (ver el apartado de “determinación de la mezcla de 2 soluciones” en el artículo de “Corrosión de mezclas).
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RESUMEN.
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Cuando dos flujos se juntan, la mezcla resultante siempre tiene alguna capacidad de disolución. Sin embargo, para saber su relativa importancia hay que determinar si la mezcla resultante se encuentra en régimen de disolución lenta o rápida, siendo los efectos mucho mayor en el segundo caso (régimen de disolución rápida). El cambio entre ambos regímenes es representado por una curva que indica una saturación de un 90 por ciento. El régimen de disolución lenta se encuentra por encima de la curva de 90 por ciento (y por debajo de la curva de Bögli) y el régimen de disolución rápida se encuentra por debajo de esta curva. La curva de 90 por ciento se puede determinar de la siguiente manera: primero desde un punto cualquiera sobre la curva de Bögli se dibuja una línea paralela a la “dirección del trayecto de disolución”, y después se calcula el 90 por ciento de saturación de este punto y se dibuja como una línea horizontal. La intersección de ambos líneas es el punto correspondiente con una saturación de 90 por ciento. Esto se repite por varios puntos y se dibuja la curva por los puntos correspondientes. Se aconseja de buscar puntos sobre la curva de Bögli con valores redondos para facilitar su cálculo y dibujo. Ahora se puede dibujar ambas curva en la misma gráfica. De dos flujos que se juntan se dibuja su posición dentro de la gráfica (naturalmente hay que haber determinado su composición de carbonato cálcico y anhíd
rido carbónico) y se calcula el valor de la mezcla resultante (depende de la diferencia en caudal entre ambos). La posición de esta mezcla respecto a la curva de 90 por ciento, es decir si se encuentra por encimo o por debajo, indica su capacidad de disolución. Es posible que la mezcla se encuentra en el régimen de disolución rápida, mientras que las soluciones originales se encontraban en régimen de disolución lenta (ejemplo: en la figura 2 cualquier punto entre M1 y M2).
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CONSECUENCIAS.
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Las consecuencias para la velocidad y localización de la disolución de caliza son múltiples, tanto a escala de fracturas y proto conductos como a escala de galerías inundadas y arroyos vadosos. En cada punto donde se juntan dos o más soluciones diferentes, los flujos se mezclan y aparecerá algo de capacidad de disolución. Sin embargo, si esta capacidad se encuentra en el régimen de disolución lenta y el flujo es relativamente rápido, la disolución adicional es diseminada por todo lo largo de la galería y el efecto local es mínimo. Al otro lado, si la capacidad nueva de disolución se encuentra en régimen de disolución rápida y el flujo es relativamente lenta, gran parte de la disolución ocurrirá alrededor del punto de confluencia. Entre ambas situaciones hay un gama completo de posibilidades. Varios aspectos serán tratados en próximos artículos.
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